联合型生物反应器填埋场固相降解规律及准好氧单元最优工况研究

论文摘要

卫生填埋是我国处理城市生活垃圾常用的技术之一,长期占有重要的地位,同时渗滤液的有效处理也成为防治填埋场环境污染必须解决的关键问题之一。近年发展起来的厌氧型生物反应器和矿化垃圾床技术为渗滤液的处理提出了新途径,但以上技术存在氮类污染物处理效果较差的缺点。为此,本研究将厌氧型生物反应器技术与准好氧矿化垃圾床工艺相结合,发展成联合型生物反应器。通过室内模拟试验,研究现阶段准好氧矿化垃圾床的最优工况,并对固相垃圾的降解规律进行探讨。在最优工况的试验中,通过对温度、回灌频率、水力负荷和进水COD浓度4个因素进行的正交实验,确定准好氧矿化垃圾床的最优运行工况为：温度30℃、回灌频率3d/次、回灌量2L/次、进水COD浓度50000mg/1,其水力负荷为30L/（m3·次）、有机负荷约550g/（m3·d）。同时在研究过程中发现,准好氧矿化垃圾床对渗滤液COD和氨氮的去除率基本在99%以上,总氮的去除率相对较低（80.3%-98.9%）,故在进行准好氧矿化垃圾生物反应床设计时,宜将总氮的去除率作为主要限制性因素考虑。通过对产酸阶段固相垃圾各项指标的测定,结果表明：①厌氧生物反应器三个模拟柱垃圾体分别沉降了24.24%、18.90%和25.35%,总体含水率在70%左右,有机碳含量相比于初始值（387.27g/kg）变化不大（347.86g/kg-583.64g/kg）, TC去除率分别为3.14%、3.66%、4.07%,BDM值呈现无规律波动；全氮含量在4600～16000mg/kg之间,无明显的下降趋势；铵态氮浓度明显上升,45mg/kg增至2000mg/kg;硝态氮的含量总体趋势是下降,由1954mg/kg降到了最低值达150mg/kg。由此可知,联合型生物反应器采用渗滤液回灌可促进有机物、氮类物质的去除,并加快固相垃圾的降解。②准好氧矿化垃圾生物反应床模拟柱中矿化垃圾沉降不明显,含水率初始值为31.84%,而后上升至38.39%～58.14%之间波动,而可燃物和灰分含量变化不大且无明显的规律；全氮的上升趋势主要是因为渗滤液回灌所致,铵态氮有上升的趋势,但相比于厌氧柱来说浓度很低（介于22-135mg/kg之间）,矿化垃圾床模拟柱内未出现氨氮和硝态氮的积累现象。由此说明其对有机污染物和氮类物质有较好的吸附降解作用。本研究表明,厌氧-准好氧联合型生物反应器能更快的促进填埋场垃圾的降解,同时能有效去除渗滤液中的有机污染物,尤其是对氮类污染物的去除也具有良好效果。本文为填埋场稳定化评价体系的建立,对生物反应器和准好氧矿化垃圾床的实际应用等提供了理论支持,具有实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 垃圾渗滤液特性及其处理研究现状
• 1.2.2 矿化垃圾生物反应床的研究现状
• 1.2.3 厌氧生物反应器填埋场的研究现状
• 1.3 论文的选题、研究内容、意义及技术路线
• 1.3.1 论文选题
• 1.3.2 研究意义
• 1.3.3 研究内容
• 1.3.4 技术路线
• 第2章 研究的基本原理
• 2.1 矿化垃圾床净化污染物的机理
• 2.1.1 矿化垃圾的组成及特性
• 2.1.2 矿化垃圾床净化污染物的机理
• 2.1.3 准好氧矿化垃圾床净化污染物的机理
• 2.2 生物反应器填埋场的稳定机理
• 2.2.1 传统填埋场的稳定化进程
• 2.2.2 填埋垃圾的厌氧降解机理
• 2.2.3 厌氧生物反应器填埋场的稳定进程
• 第3章 实验组织与实施
• 3.1 实验装置
• 3.2 实验材料
• 3.3 实验设计
• 3.4 实验运行安排
• 3.4.1 准好氧矿化垃圾生物反应床的驯化
• 3.4.2 实验进程安排
• 第4章 准好氧单元最优工况的实验研究
• 4.1 实验组织与安排
• 4.1.1 实验装置及材料
• 4.1.2 实验过程
• 4.1.3 实验分析方法
• 4.2 试验结果与分析
• 4.2.1 实验结果
• 4.2.2 单因素分析
• 4.2.3 综合分析
• 4.3 最优工况的验证与讨论
• 4.3.1 最优工况的验证
• 4.3.2 讨论
• 4.4 本章小结
• 第5章 联合型生物反应器固相降解规律的实验研究
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 沉降
• 5.2.2 工业分析
• 5.2.3 碳类物质
• 5.2.4 氮类物质
• 5.3 本章小结
• 结论与建议
• 结论
• 建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文