好氧生物反应器填埋场的渗滤液回灌量研究

为了研究渗滤液回灌量对好氧填埋场稳定化进程的影响,通过模拟实验,探讨了不同回灌量时,好氧填埋场固相垃圾与渗滤液特性的变化趋势,填埋周期为122 d.结果表明,不同的渗滤液回灌下各反应器中填埋垃圾的含水率始终保持在70%左右;填埋过程中,回灌量为20%的反应器填埋垃圾中总有机质含量、(半纤维素+纤维素)/木质素比(Q)值与沉降量变化速度最快,至填埋结束时,总有机质含量与Q值较其他反应器低8.9%～14.6%和9.9%～16.9%,沉降量较其他反应器提高了6.6%～13.3%;在20%回灌量下,整个填埋周期填埋场所产渗滤液中的还原性有机物的量较10%、15%、30%和全回灌分别低9.8%、12.5%、17.8%和14.9%,氨氮在52 d,即降至25 mg/L,达到GB 16889—2008所规定的垃圾填埋场渗滤液氨氮排放浓度值,较其他反应器提前7～21 d.

渗滤液回灌条件下生化反应器填埋场水分运移数值模拟

渗滤液回灌的填埋场生化反应器具有减少渗滤液处理难度、加速填埋场稳定化的作用 ,其中控制填埋场水分是研究的关键 .通过对填埋场水分运移特征的分析 ,建立了渗滤液回灌条件下 ,生化反应器填埋场水分迁移的饱和 非饱和三维非稳定数学模型 ,并求其有限单元数值解 ,以此定量模拟和预报不同回灌条件下填埋场水分的时空分布规律并进行实用研究 。

渗滤液回灌对填埋垃圾含水率的影响研究

文章通过模拟实验研究了不同的渗滤液回灌频率、回灌量和回灌速率对压实密度不同的垃圾的含水率的影响。研究表明,由于通道流的存在和影响,渗滤液的产生时间提前于填埋垃圾达到其有效贮水率的时间;渗滤液回灌频率越高、回灌量越大、回灌速率越慢、垃圾体温度越低、垃圾压实密度越高,则填埋垃圾的有效贮水率越大、含水率越高。在实施渗滤液回灌操作时,须综合考虑滤液回灌频率、回灌量、回灌速率、垃圾温度和垃圾压实密度等影响因素。

考虑垃圾体沉降的生物反应器填埋场渗滤液回灌运移规律

生物反应器填埋场在渗滤液的回灌过程中,垃圾体会产生较大的沉降变形,这主要是由于填埋体的自重和生物降解所致。由于沉降变形会导致生物反应器填埋场中垃圾体的孔隙比减小,孔隙比的减小会影响垃圾体的渗透系数和填埋场所能容纳的渗滤液量。为了研究考虑垃圾体沉降的生物反应器填埋场渗滤液回灌运移规律,根据质量守恒原理,以修正的Darcy定理为基础,结合Elagroudy等人提出的沉降模型,建立了考虑垃圾体沉降的生物反应器填埋场渗滤液回灌的计算模型,应用该模型研究了非饱和条件下渗滤液在生物反应器填埋场中的运移规律,分析了回灌强度、垃圾体初始孔隙比、初始含水率和组成成份等参数变化对垃圾体含水率和填埋场单位表面积回灌量的影响规律。

渗滤液回灌频率对生物反应器填埋场的影响研究

通过模拟实验研究了渗滤液回灌周期为1、2、3和5 d的4个模拟垃圾柱的产甲烷过程和渗滤液水质的变化情况。在用NaOH调节回灌渗滤液pH值的前提下,回灌频率越高,模拟厌氧型生物反应器填埋垃圾柱先开始产甲烷,但当回灌周期低于3 d时,开始产甲烷的时间相差不多。从渗滤液水质看,回灌周期为3 d的垃圾柱渗滤液COD、VFA等有机污染物浓度下降最快。综合考虑启动时间、运行费用和填埋场的稳定进程,在厌氧型生物反应器填埋场中,实施3 d/次的渗滤液回灌频率最为合适。

基于正态分布概率模型的渗滤液回灌影响分析

渗滤液回灌能有效加速填埋场的稳定并处理多余的渗滤液,而预测回灌过程中渗滤液的运移规律对于合理设置回灌井的间距和数量具有重要的意义.考虑了垃圾体的非均质性,建立了垃圾体的渗透系数随空间正态分布变化的概率模型.利用COMSOL Multiphysics®软件,首先对单孔隙度的横纵向均质模型和正态分布模型的渗透系数以及压力水头进行了比较,其次研究了在横纵向渗透系数比值、回灌速率和回灌时间等不同影响因素下,均质模型和正态分布模型的含水率以及横向影响范围的变化规律.结果表明,随着横纵向渗透系数比值的增加,最终在100 d时:均质模型的含水率由0.609增加到0.68,横向影响范围从4.842 m增加到6.79 m;正态分布模型的含水率由0.573增加到0.610,横向影响范围从4.097 m变为4.04 m.这说明横纵向渗透系数比值对正态分布模型的含水率和渗滤液横向影响范围的影响明显高于均质模型.而当回灌速率和回灌时间相同时,正态分布模型渗滤液的渗流速度更快,易于优先达到饱和含水率,并在短暂的峰值后迅速下降,且随着回灌速率和回灌时间的增加,达到饱和含水率和峰值的时间也逐渐增加.

渗滤液回灌型填埋场的水质变化规律

传统的卫生填埋场垃圾降解速度缓慢,渗滤液有机物浓度高,而且水质波动大,给处理工艺的设计与运行带来极大的不便.采用渗滤液回灌的生物反应器填埋场的研究表明,回灌调节了垃圾堆体的含水率,改善了微生物的生存环境,强化了微生物的降解作用.试验临近结束时,渗滤液直接循环的生物反应器填埋场(R2)的渗滤液CODCr已降至1500mg/L以下,远低于传统的卫生填埋场(R1)的30000mg/L,而且R2系统在实验过程中,不对外排放渗滤液,基本不会污染周围环境.但是R2系统的酸积累以及TN和TP浓度过高等问题也是由于渗滤液的直接回灌造成,如何解决这些问题将是今后的一个研究方向.

渗滤液回灌加速填埋场稳定化的机理与影响因素

加速填埋场稳定化是填埋场运行与管理的重要内容 ,也是降低填埋场环境风险的重要措施 .渗滤液回灌是厌氧生物反应器填埋场加速填埋场稳定化的根本方法 .笔者对渗滤液回灌加速填埋场稳定化作用、加速稳定化的机理——增加含水率、传质、适宜环境和接种作用进行了总结 。

加速填埋场稳定化工艺——渗滤液回灌

在分析渗滤液自身回灌存在问题的基础上 ,对目前出现的渗滤液循环 (间接 )回灌工艺进行了综述 。

渗滤液回灌加速填埋场稳定化中试及其评价方法研究

通过对4个单柱规模为30m^3的垃圾填充柱进行为期2年的渗滤液回灌中试，研究厌氧型生物反应器填埋场技术应用于我国城市垃圾处理、加速填埋场稳定化的实际效果和影响因素，以及兼氧原位脱氮的可行性．提出了稳定化进程的定量评价方法和加速生物反应器填埋场稳定化的改进方案等。主要结论如下：

生活垃圾生物反应器填埋技术中渗滤液回灌的研究

介绍了城市生活垃圾生物反应器填埋技术的概念和渗滤液回灌的定义、形式和渗滤液在填埋垃圾中的运动规律。

生活垃圾填埋场渗滤液回灌技术

详细介绍了渗滤液回灌工程中所采用的喷淋回灌、表面水塘回灌、垂直竖井回灌及水平回灌等工程技术，并对其优缺点和适应性进行了分析论述。通过对影响渗滤液回灌效果的三种因素——垃圾堆体特性、压实度、中间覆盖层的分析，提出了使用可生物降解的垃圾盛装袋、人工膜作为中间覆盖层等可行的操作建议，以提高渗滤液的回灌效果。

渗滤液回灌促进垃圾填埋场甲烷产生的研究进展

填埋是垃圾处理处置最常见的手段。随着生物反应器型填埋场的广泛应用,渗滤液回灌作为其中一项关键技术发挥着重要作用。渗滤液回灌在加速填埋场稳定化、加速填埋场沉降和提高产甲烷气量等方面具有关键作用。本文主要回顾了渗滤液回灌技术在垃圾填埋场中增大甲烷产量的研究历程,阐述了渗滤液回灌至垃圾填埋场可促进产甲烷的机理及影响因素。渗滤液回灌技术提高了甲烷产量,若是将甲烷气体加以收集利用,可减少化石燃料的燃烧,实现废物的资源再利用,从而得到较好的社会效益。

回灌对垃圾填埋初期渗滤液化学需氧量的影响

通过模拟柱实验 ,研究了回灌对垃圾填埋场初期渗滤液 CODCr的影响。研究结果表明 ,模拟降雨雨水的渗入且无渗滤液回灌的参照柱 ,其渗滤液出水 CODCr最高 ,一般在 70 0 0 0 mg/L 左右 ;模拟渗滤液原液回灌 ,从第 4周起因脂肪酸的积累导致渗滤液的 p H低于 6,从而抑制了微生物的生化反应 ;模拟好氧生物处理后渗滤液的回灌 ,能加速垃圾层 CODCr的溶出和甲烷化阶段的建立 ,且此时渗滤液的 CODCr变化规律符合指数方程 ;当垃圾层建立甲烷化阶段后 ,回灌 CODCr在 2 0 0 0 0 m g/L 左右的渗滤液 。

生物反应器填埋场中水平沟回灌渗滤液非饱和–饱和渗流分析

水平沟回灌是生物反应器填埋场中渗滤液回灌的主要模式之一,为研究水平沟回灌时生物反应器填埋场中渗滤液的非饱和–饱和运移规律,垃圾体的饱和与非饱和区域采用不同水流控制方程,饱和区域的水流控制方程采用饱和Richards方程,对垃圾体非饱和区域,由质量守恒原理,以修正的Darcy定理为基础,结合Elagroudy等提出的垃圾体沉降模型,建立了考虑垃圾体沉降的非饱和渗滤液运移控制方程。基于建立的考虑沉降特性的二维非饱和–饱和水平沟回灌计算模型,研究了水平沟回灌时渗滤液在生物反应器填埋场中的运移规律,提出水平沟回灌系统的设计方法。

基于降解-渗流-温度耦合模型的渗滤液回灌数值模拟

渗滤液回灌能加速生化反应器填埋场的稳定,而回灌参数决定了回灌加速效果.为研究不同回灌条件下填埋场的稳定化进程以选择最佳回灌参数,在考虑含水率、VFA浓度和温度对垃圾降解影响的条件下,基于COMSOL Multiphysics 5.0建立了二维降解-渗流-温度耦合回灌模型并进行了验证;并采用本模型模拟单次回灌量为4 L的点源回灌,回灌频率分别为1、2、3 d·次-1,结果显示2 d·次-1的回灌条件下填埋场最先达到相对稳定状态;对比分析VFA浓度、垃圾降解速率、甲烷菌浓度的变化趋势,结果表明高回灌频率更有利于填埋场加速进入甲烷化阶段,而在确保含水率低影响的情况下低回灌频率更有利于进入稳定化阶段,因此实际工程中要综合考虑以选择合适的回灌参数.

运用Cl^-示踪研究回灌渗滤液的运移特性

通过模拟垃圾柱进行Cl-示踪试验,比较研究回灌渗滤液的运移特性和垃圾密度、厚度对其运移的影响。结果表明,渗滤液回灌后,分别以通道流和基质流2种流态运移,且在运移过程中不断与填埋垃圾中固有水分进行混合和交换,回灌渗滤液的流出是一个较长的过程;填埋垃圾压实密度和厚度越小,通道流作用越显著,示踪溶液和填埋垃圾中固有水分间的交换和混合作用越不明显。在实施渗滤液回灌的生物反应器填埋场中,应保证填埋垃圾的压实密度和厚度。

群井回灌渗滤液条件下填埋场水分迁移规律研究

为研究群井回灌渗滤液条件下填埋场内部水分迁移规律,基于已有的考虑生化降解的城市固体废弃物(MSW)力-液-气耦合一维沉降模型,并考虑到垃圾的分层填埋造成渗滤液的水平向渗透系数大于竖向渗透系数,忽略渗滤液的竖向流动,建立了填埋场群井回灌渗滤液时的液相运移方程,推求出常水头和常流量补水条件下的解析解,并以常水头回灌渗滤液为例分析了填埋场内水压变化规律。结果表明:填埋场内部生化反应造成水压初期降低,之后垃圾降解速率减慢和渗滤液回灌充分造成水压增大,且回灌水头越大、井距越小,水压增大越快。

回灌型填埋场渗滤液泡沫消除问题的研究

渗滤液水质水量变化大,有机物成分复杂,采用生化的方法泡沫问题难以解决,而单纯的物化方法成本又太昂贵,本实验采取回灌法,既最大化的应用了微生物消除了泡沫,又廉价的降低了COD;通过对准好氧填埋和厌氧填埋场渗滤液性质的比较,还得出厌氧填埋场的渗滤液可以缓解生化处理过程中产生的泡沫现象。