（环境工程专业论文）序批式生物反应器处理农村生活垃圾中试研究.pdf

浙汪大学矮士学整论交序翘式生耪爱瘟器簸璎农挺生活凌毅孛试磷究 摘要 本论文以浙江省富阳市薪登镇施村农村生活垃圾免对象，构建了两套生物反 应器系统r i 序援式生物反应器) 鞫勉( 渗滤液直接匿灌型生物反赢器) ，进 行了7 0 天左右的农树生活垃圾生物处理中试研究以及后续渗滤液土壤吸附、解 吸和净化小试研究，结果表明： ( 1 ) 系统r l 和薹眨新鲜垃圾在运行进程中的减容率趋势总体一致，试验结 束时系统r l 和r 2 新鲜垃圾减容率分别高达5 7 和5 3 。 ( 2 ) 系统爻l 帮r 2 新鲜垃圾生物反应器上、下层有祝质含量以及b d m 都 经历逐渐减夺，最盖趋于稳定豹类戳变鬟二遘程。在整个运行期阑，系统r l 新鳟 垃圾生物反应器中垃圾体有机质翔b d m 下降的速度明显比怼要快，试验络柬 时系统r l 薪鲜垃圾生物反应器中垃圾体上、下层有枫质含量分别稳定在2 2 1 2 g k g 和2 2 3 。5g k g ，b d m 分别稳定在1 9 。i 和1 8 3 。两系统r 2 新鲜垃圾生物 反应器巾垃圾体上、下层有机质含量分别稳定在2 5 0 2g k g 和2 6 4 4g k g ，b d m 分别稳定在2 0 2 ! 穆2 1 1 。 ( 3 系统爻l 和鬏2 经过为天左右的运行，填埋垃圾基本不再产生薪的渗 滤液。试验结束时系统r l 和r 2 新鲜垃圾渗滤液累积水量各蜜在4 4 0 l 左右，系 统阆渗滤液量相差很小。 ( 4 ) 系统r l 渗滤液p h 值从第3 天的4 7 8 开始缓慢上升，基本恒定在 6 0 0 8 0 0 的中性范围内。系统i 毪渗滤液p h 值从中试开始到结束为止直里酸 性，基本上在5 。2 0 左右。 ( 5 ) 系统鼬和妲新鲜垃圾渗滤液c o d 、v f a 浓度交他相差甚远。系统 袋l 渗滤液c o d 、v f a 浓度分别从簸初的1 4 8 0 0 。2 m g l 和5 6 8 9 + 3 m g l 上升到最 离点的2 4 7 7 0 ，5 m g l 和1 7 9 3 2 4 m g l ，瑟压较之系统r 2 快速下降。试验结束时， c o d 、v f a 浓度分别为1 0 1 1 3 。l m g l 和1 5 0 2 。3 m g l 。嚣系统r 2 渗滤液c o d 、 v f a 浓度分别从最初的1 5 0 9 8 0 m g , l 和6 5 1 0 3 m g l 快速上升到最高点的4 1 3 2 8 4 m g l 和3 4 6 8 8 。0 m g l 。但随着时阕的延长，渗滤液c o d 和v f a 浓度下降缓慢， 始终处于较高状态。试验结束时，系统薹逻渗滤液c o d 浓度离屠3 5 3 0 0 9 m g l ， 濒江大学硕学谴论文 彦羝蕊生物蔽应器楚理农村生活垃缓孛试辑究 v f a 浓度为2 3 7 2 3 4m g l ，分别是系统r 1 的3 。4 9 倍和1 5 。7 9 倍。 ( 6 ) 系统r l 和勉渗滤液t n 和n h 4 + - n 浓度的变化趋势基本相同，都经 历了由低到高、逐渐累积稳定的过程，僵两者上升速度和最终累计值不一样。系 统r l 渗滤液t n 和n h 4 + - n 浓度分别从开始的5 0 2 9 m g l 和4 1 0 。2 擞g 愿不断累积， 最终稳定在8 2 2 3 m g l 和7 6 5 5 m g l 。而系统r 2 渗滤液 in 和n h 4 + - n 浓度分别 从开始的5 6 7 1 m g l 和4 3 2 6 m g l 不断累积，最终稳定在2 7 9 0 6 m g l 和 2 3 0 9 1 m g l ，分别是系统r 1 的3 3 9 倍和3 0 2 倍。 ( 7 ) 陈垃圾在运行进程中的减容率很小，排除试验开始因不压实引起的减 容率外，试验结束时陈垃圾减容率只有2 ，陈垃圾基本稳定化。 ( 8 ) 陈垃圾生物反应器对渗滤液具有一定的缓冲麓力和有机物降解性能， 渗滤液出水基本呈中性，c o d 去除率叁一开始的7 4 逐渐上升到最高僮的 3 9 。2 ，然后下降，基本稳定在1 0 o 左右。 ( 9 ) 土壤对渗滤液c o d 和n h 4 + 水的吸附方程符合l a n g m u i r 等温吸附方 程，吸附量都是随着平衡溶液中各自浓度的增加而增加。由于吸附是放热反应， 所以土壤对渗滤液c o d 和n h 4 + n 的吸附量均随温度的升高而下降，饱和吸附 量的大小依次是i 0 、2 0 和3 0 c 。渗滤液c o d 和n h 4 + - n 的解吸量都是随土 壤中各叁吸附量的增加面增加，但从土壤中解吸的比例较低。 ( 1 0 ) 温度对渗滤液c o d 在壤中的净化效果影响较大。2 0 和3 0 状况 下，随着培养时间的延长，渗滤液c o d 在土壤中的溶如量呈大幅度下降趋势。 经过3 天的时间，渗滤液a 中c o d 溶出量分别从第0 天的1 9 8 4 8m g k g 迅速下 降到第3 天的5 2 0m g k g 和5 4 2m g k g 。渗滤液b 中c o d 溶出量分别从第o 天 的7 6 8 0m g k g 迅速下降到第3 天的5 4 1 8m g k g 和5 0 9 8m g k g 。3 天以后，两 种渗滤液c o d 溶出量均变化很小，浓度很低。j 焉在低温差0 状况下，渗滤液随 着培养时闻的延长，c o d 下降缓馒，经过一周的时间，渗滤液a 在土壤中c o d 溶出量仍高达7 1 4 0m g k g 。渗滤液b 由于本身所含污染物较低，故与2 0 。c 、3 0 相比净化效果不是特别明显，且随着时间的延长慢慢缩小，一周后渗滤液b 在土壤中c o d 溶出量为9 8 0m g k g 。 ( 11 ) 温度对渗滤液n + _ n 在土壤中的净化效果影响较大。2 0 和3 0 状 况下，随着培养时闻的延长，渗滤液n h 4 + n 在土壤中的溶出量呈大幅度下降趋 濒茳大拳矮乏学位论交痔批凌生物反应器经理农树生活浚瑗孛试褫究 势。经过5 天的时间，渗滤液a 中n h 4 + - n 溶出量分别从第0 天的1 0 5 3 2m g k g 迅速下降到第5 天豹4 3 6m g k g 和4 3 4m g k g 。渗滤液b 中n h 4 十- n 溶出量分剐 从第o 天的1 0 6 3 8m g k g 迅速下降到第5 天的4 3 8m g k g 霸4 3 4m g k g 。5 天以 蜃，蘸种渗滤液n h 4 + - n 溶窭量均变化很小，浓度很低。面在低温l o 状况下， 渗滤液随着培养时间的延长，n + n 下降缓慢，经过一周的时间，渗滤液a 和 b 在土壤中n h 4 十- n 溶出量分别为3 3 4 4m g k g 和3 3 。5 8m g k g 。 ( 1 2 ) 该村生活垃圾经过序批式生物反应器处理后，渗滤液年产生量为 1 0 0 0 0 l ，需要3 9 6 8 m 2 土壤经过5 天处理屠，渗滤液c o d 和n h 4 + - n 溶出量均 变化很小，浓度很低。又因为每套生物反应器装置7 0 天左右才排放渗滤液1 次， 馨3 9 6 。8 m 2 壤每年仅处理渗滤液1 次，则被土壤吸附的c o d 和n h 4 + - n ，经过 1 年的时闻，势必能雩嚣到很好降解。 ( 1 3 ) 序批式生物反应器经过7 0 天左右运行后产生的渗滤波经过壤1 次 净化盾，土壤中c u 增量为0 2m g k g ，z n 增量为o 5m g k g ，再由于这块土壤每 年仅净化处理渗滤液1 次，则重金属对土壤污染较低。 关键谣：农村生活垃圾；序擞式生物反应器；中试；垃圾渗滤液；土壤 濒迂大学颈学位论文亭熬鼗生耪爱痊器鲶瑾农村生活垃缓中试磷究 a b s t r a c t kt h i sp a p e r , r u r a ld o m e s t i cr e f u s ei ns h iv i l l a g eo ff uy a n gc i t yw a s i n v e s t i g a t e d ，a n dt w os e t so fb i o r e a c t o rs y s t e m sn a m e dr l ( s e q u e n c i n gb a t c h b i o r e a c t o r ) a n dr 2 ( 1 e a c h a t er e c i r c u l a t e dd i r e c t l yb i o r e a c t o r ) w e r ed e s i g n e d as t u d y o fb i o l o g i c a lt r e a t m e n to fr u r a ld o m e s t i cr e f u s e 敷p i l o ts c a l ew a sc o n d u c t e df o ra b o u t 7 0 d a y s ，a n d af o l l o w - u p e x p e r i m e n t o fl e a c h a t ea b s o r p t i o n ，d e s o r p t i o na n d p u r i f i c a t i o nb ys o i lw a sc a r r i e do u ti nl a b o r a t o r y t h em a i nr e s u l t so ft h i sr e s e a r c h w e r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： ( 1 ) o nt h ew h o l e ，t h et r e n d so f 缸s hr e f u s er e d u c t i o ni nr 1a n dr 2w e r es i m i l a r d u r i n go p e r a t i o n i nt h ee n d ，r e d u c t i o nr a t eo fr 1a n dr 2w e r eu pt o5 7 a n d5 3 ， r e s p e c t i v e l y ( 2 ) f r e s hr e f u s eo r g a n i cm a t t e rc o n t e n ta n db d mi nu p p e ra n dl o w e rl a y e r so f r 1a n dr 2d e c r e a s e dt h r o u g h o u tt h ep i l o tp r o c e s s ，a n df i n a l l yb e c a m es t a b l e 。d u r i n g o p e r a t i o n , r e f u s eo r g a n i cm a t t e rc o n t e n ta n db d m i nr 1d e c l i n e ds i g n i f i c a n t l yf a s t e r t h a nr 2 i nt h ee n d ，r e f u s eo r g a n i cm a t t e rc o n t e n ti nu p p e ra n dl o w e rl a y e r so fr 1 d r o p p e dt o2 21 2e c k ga n d2 2 3 5 堍，a n dr 2f o rt h ec o r r e s p o n d i n g2 5 0 2 啦ga n d 2 6 4 。4 别瞻，r e s p e c t i v e l y b d mi nu p p e ra n dl o w e rl a y e r so fr 1d r o p p e dt o19 1 a n d 18 3 ，a n dr 2f o rt h ec o r r e s p o n d i n g2 0 ，2 a n d21 1 ( 3 ) a f t e rr u n n i n gf o ra b o u t7 0c l a y s ，r e f u s ea l m o s td i d n tp r o d u c el e a c h a t ea n y l o n g e r i nt h ee n d ，l e a c h a t ea m o u n to fr 1a n dr 2w a sa l m o s tt h es a m e ，e a c h o fw h i c h a c c u m u l a t i n gt oat o t a lo f4 4 0 l ，r e s p e c t i v e l y ( 4 ) l e a c h a t ep hv a l u eo fr 1r i s e ds l o w l yf r o mt h et h i r dd a yo f4 7 8 ，a n dt h e n w a sb a s i c a l l yn e u t r a l ，r a n g e df r o m6 0 0t o8 0 0 d u r i n gt h ew h o l ep i l o t , t h el e a c h a t e p hv a l u e o f r 2h a db e e na c i d ，b a s i c a l l ya r o u n d5 2 0 ( 5 ) t h ec h a n g eo fl e a c h a t ec o da n dv f a c o n c e n t r a t i o no fr 1a n dr 2w a s g r e a t l yd i f f e r e n t l e a c h a t ec o d a n dv f ac o n c e n t r a t i o no fr ir i s e ds l o w l yf r o m 1 4 8 0 0 2m 叽a n d5 6 8 9 3m e t et ot h ep e a ko f2 4 7 7 0 5m 班a n d17 9 3 2 4m g l ，t h e n d e c r e a s e d r a p i d l yc o m p a r e d w i t l lr 2 i i lt h e e n d ，l e a c h a t ec o da n dv f a 浙莲大学硕士学位论文序獭式生物反应器鲶瀵农村生活垃圾孛试研究 c o n c e n t r a t i o n sw e r e10113 1m e t ea n d15 0 2 3m g l o nt h ec o n t r a r y , l e a c h a t ec o d a n dv f ac o n c e n t r a t i o no fr 2r i s e dr a p i d l yf r o mt h e 壤i 砖d a yo f15 0 9 8 。0 攥班a n d 6 5 1 0 3m g lt ot h ep e a ko f4 1 3 2 8 41 i l g la n d3 4 6 8 8 0m g l t h e n , l e a c h a t ec o d a n dv f ac o n c e n t r a t i o no fr 2d e c r e a s e ds l o w l y , m a i n t a i n i n ga tah i 曲l e v e l i nt h ee n d ， l e a c h a t ec o da n dv f ac o n c e n t r a t i o n so fr 2w e r e3 5 3 0 0 9 趣班a n d2 3 7 2 3 4m e l ， w h i c hw e r e3 4 9a n d1 5 。7 9t i m e sr 1 ，r e s p e c t i v e l y ( 6 ) l e a c h a t et na n dn 时n c o n c e n t r a t i o no fr 1a n dr 2c h a n g e ds a m e ，f i r s t l y i n c r e a s e da n dt h e ng r a d u a l l ys t a b i l i z e d , b u tt h ei n c r e a s e d s p e e da n dt h ef i n a l a c c u m u l a t e dv a l u ew e r ed i f f e r e n t l e a c h a t et na n dm 瞰+ - nc o n c e n t r a t i o no fr 1r i s e d s l o w l yf r o m5 0 2 9m g c la n d4 10 2m g lt ot h ee n do f8 2 2 3m g ha n d7 6 5 。5m g l o nt h ec o n t r a r y , l e a c h a t et na n dn i - 1 4 + - nc o n c e n t r a t i o no fr 2r i s e dr a p i d l yf r o m 5 6 7 1m g la n d4 3 2 6m g lt ot h ee n do f2 7 9 0 6m 班a n d2 3 0 9 1m g l ，w h i c hw a s 3 3 9a n d3 。0 2t i m e sr 1 ，r e s p e c t i v e l y ( 7 ) d u r i n go p e r a t i o n , t h e r ew a sl i t t l er e d u c t i o no fa g e dr e f u s e r u l i n go u tt h e r e d u c t i o nc a u s e db yn oc o m p a c t i o n , r e d u c t i o nr a t eo fa g e dr e f u s ew a so n l y2 i nt h e e n d ，i n d i c a t e dt h a ta g e dr e f u s ew a sb a s i c a l l ys t a b l e ( 8 ) a g e d - r e f u s e - b a s e d b i o r e a c t o rh a dab u f f e r c a p a c i t y a n dd e g r a d a t i o n p e r f o m a a n c eo fo r g a n i cm a t t e rf o rl e a c h a t e l e a c h a t ee f f l u e n tw a sb a s i c a l l yn e u t r a l ， a n dc o dr e m o v a le f f i c i e n c yi n c r e a s e df r o mt h es t a r to f7 4 g r a d u a l l yt oa m a x i m u mv a l u eo f3 9 2 ，a n dt h e nd r o p p e d ，b a s i c a l l ys t a b l ea ta r o u n d1 0 。o ( 9 ) t h ea d s o r p t i o ne q u a t i o no fl e a c h a t ec o da n dn i - h + - ni nt h es o i lw a s c o n s i s t e n t 、蕊也l a n g m u i ri s o t h e r m a la d s o r p t i o ne q u a t i o n , a n dt h ea d s o r p t i o no f l e a c h a t ec o da n dn i - 1 4 + - nb yt h es o i li n c r e a s e db yt h e i rc o n c e n t r a t i o n 。b e c a u s e a d s o r p t i o nw a sae x o t h e r m i cr e a c t i o n , a d s o r p t i o no fc o d a n dm 十- nd e c r e a s e db y t e m p e r a t u r e ，s a t u r a t e da d s o r p t i o no ft h eo r d e rw a si n10 c 、2 0 ( 2a n d3 0 。c 。t h e d e s o r p t i o no fl e a c h a t ec o d a n dn f l 4 + - ni n c r e a s e db yt h e i ra d s o r p t i o na m o u n t , b u t d e s o r b e dl i t t l ef r o mt h es o i l ( 1o ) t e m p e r a t u r eh a dag r e a ti m p a c to nt h ep u r i f y i n ge f f e c to fl e a c h a t ec o db y t h es o i l a t2 0 a n d3 0 ，w i t ht h ee x t e n s i o no fc u l t u r et i m e ，t h ee x u d a t i o no f l e a c h a t ec o dw a so nas i g n i f i c a n td o w n w a r d 勃r e n d f o rt h r e ed a y s ，t h ec o d v 濒江大学硕士学位论文序批式生物葳应器懿理农树生活垃圾中试研究 e x u d a t i o no fl e a c h a t e ( a ) d e c r e a s e dr a p i d l yf r o mt h eb e g i n n i n go f19 8 4 8m g k gt o t h et h i r dd a yo f5 2 。0m g k ga n d5 4 2m g 厥g t h ec o de x u d a t i o no fl e a c h a t e ( b ) d e c r e a s e dr a p i d l yf r o mt h eb e g i n n i n go f7 6 8 0m g k gt ot h et h i r dd a yo f5 4 18m 班g a n d5 0 9 8m g k g a n dt h e n , t h ec o de x u d a t i o no f b o t hl e a c h a t ec h a n g e dv e r yl i t t l e a tl o wt e m p e r a t u r eo fi o 。c ，t h ee x u d a t i o no fl e a c h a t ec o dd e c l i n e ds l o w l y a f t e ra w e e k , t h ec o d e x u d a t i o no f l e a c h a t e ( a ) w a ss t i l lu pt o7 1 4 0m e g k g 。a sl e a c h a t e ( b ) c o n t a i n e dl i t t l ep o l l u t a n t s ，t h ep u r i f y i n ge f f e c tw a sn o tp a r t i c u l a r l ye v i d e n tc o m p a r e d w i m2 0 ，3 0 c ，a n dg r a d u a l l yn a r r o w 谢t l lt h ee x t e n s i o no ft i m e t h ec o d e x u d a t i o no fl e a c h a t e ) w a s9 8 0m e g k ga f t e raw e e k ( 11 ) t e m p e r a t u r eh a dag r e a ti m p a c to nt h ep u r i f y i n ge f f e c to fl e a c h a t en h ；- n b yt h es o i l 。a t2 0 4 ca n d3 0 ，w i t ht h ee x t e n s i o no fc u l t u r et i m e ，t h ee x u d a t i o no f l e a c h a t en h a + - nw a so nas i g n i f i c a n td o w n w a r dt r e n d 。f o r5d a y s ，t h en h 4 + - n e x u d a t i o no fl e a c h a t e ( a ) d e c r e a s e dr a p i d l yf r o mt h eb e g i n n i n go f10 5 。3 2m g k gt o t h ef i f t hd a yo f4 3 6m g k ga n d4 3 4m e g k g t h en h 4 + - ne x u d a t i o no fl e a c h a t e ( b ) d e c r e a s e dr a p i d l yf r o mt h eb e g i n n i n go f1 0 6 3 8m g k gt ot h ef i f t hd a yo f 4 3 8m e g k g a n d4 3 4m e g k g a n dt h e n , t h en i - h + - ne x u d a t i o no f b o t hl e a c h a t ec h a n g e dv e r yl i t t l e ， a n dt h en h 4 + - nc o n c e n t r a t i o nw a sv e r yl o w a tl o wt e m p e r a t u r eo fi o c ，t h e e x u d a t i o no fl e a c h a t en i - 1 4 + - nd e c l i n e ds l o w l y a f t e raw e e k , t h en f h + - ne x u d a t i o no f l e a c h a t e ( a ) a n dl e a c h a t e ( b ) w e r e3 3 4 4m g k ga n d3 3 5 8m g k g ，r e s p e c t i v e l y ( 1 2 ) w h e nt h er u r a ld o m e s t i cr e f u s ei ns h iv i l l a g ew a sd i s p o s e db ys e q u e n c i n g b a t c hb i o r e a c t o r , t o t a ll e a c h a t ea m o u n tw a s10 0 0 0 lo n ey e a r t h e r e f o r e ，i tn e e das o i l o f3 9 6 8 m 2a n df i v ed a y st r e a t m e n tt or e a c hal o wc o da n dn h 4 + - ne x u d a t i o n a s e a c hs e to fb i o r e a c t o ra p p a r a t u sd i s c h a r g e dl e a c h a t eo n c ei n7 0d a y s ，t h a ti s ，t h e 3 9 6 。8 m 2s o i lt r e a t e dl e a c h a t eo n l yo n c ei nay e a r , l e a c h a t ec o da n dn h 4 + - na d s o r b e d b yt h es o i lc o u l db ed e g r a d a t e dw e l l ( 13 ) a f t e rl e a c h a t er u n n i n gi ns e q u e n c i n gb a t c hb i o r e a c t o rf o r7 0d a y sw a s p u r i f i e db yt h es o i lo n c e ，c ui n c r e m e n t a lc o n t e n ti n s o i lw a s 0 2 m g k g ，z n i n c r e m e n t a lc o n t e n tw a s0 5m e g k g a st h es o i lt r e a t e dl e a c h a t eo n l yo n c ei nay e a r , s o h e a v ym e t a lh a dl i t t l ep o l l u t i o nt ot h es o i l k e y w o r d s ：r u r a ld o m e s t i cr e f u s e ；s e q u e n c i n gb a t c hb i o r e a c t o r ；p i l o t ；l e a c h a t e ；s o i l v i 浙江大学硕圭学往论文亭孰式生物爱应器戆蓬农靖生活垃圾孛试磷究 1 1 农村生活垃圾现状 1 前言 随着农民生活水平的大幅度提高，农村生活垃圾的产生量和堆积量均在逐年 增加。据卫生部2 0 0 7 年调查结果显示，农村每天每人产生生活垃圾o 8 6 公斤， 全国农村一年的生活垃圾量接近3 亿吨，其中约三分之一随意堆放，造成了严重 的环境污染。过去农树的生活垃圾主要是潋菜叶、尘土、纸张等易降解的成分为 主。近些年来，农村的生活垃圾成分发生了明显的变化，包装废弃物、一次性用 品废弃物睨显增加，婴儿使用的一次性尿不湿、妇女卫生用品以及一次性垃圾袋、 塑料瓶、玻璃、泡沫、农用地膜等不易降解成分占很大比例。在乡镇工业较发达 的地区还有大量的工业垃圾产生，垃圾成分由单一的生活垃圾向生活垃圾、建筑 垃圾、工业垃圾等多成分转变。另外，随着农村居住条件的改善，燃气普及，化 肥用量增加，大部分有机垃圾如秸秆、果藤和稻草等未被利用或还田，而是作为 垃圾隧意丢弃堆放，後农村生活垃圾数量不断增加瑟】。 由于农树人躁屠住分散，两旦大多数的农树没有重定的垃圾难放处和专门的 垃圾收集、运输、填埋和处理系统，各类垃圾没有得到统一集中处理。大大小小 的垃圾堆不仅侵占了农村大量土地，而且还会成为苍蝇、蚊虫、老鼠和病原体滋 生的场所，可能造成传染病的滋生和蔓延。长时间的堆放，使混合垃圾腐烂、发 臭并释放出危害人体健康的气体。垃圾中的一些有害成分随垃圾渗滤液进入环 境，造成土壤和水体的污染。 曩前，我国农村垃圾的处理主要采取简易填埋、憔时堆放焚烧、睫意倾倒三 釉处理方式。简易垃圾填埋场设施简陋、防渗措旌基本没有，完全不符合生活 垃圾填埋场污染控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) ；特别是边远的乡镇利用自然沟壑或 自然塌陷区来处理生活垃圾，严重污染了周围环境。焚烧可以有效减少垃圾的体 积( 9 0 一9 5 ) 和重量( 7 5 w 8 5 ) ，但其燃烧过程会产生二嗯英等有毒物质，造成 二次污染，而且农村生活垃圾含水率高、热值较低、灰分较大，若采取焚烧措施， 势必井加燃烧剂从而增加经济成本，这些因素都制约垃圾焚烧法在我冒的发展。 浙江太学磺士学位论文序 诧戏生物爱应器掩麓农孝孪生活蕴教串试磷究 l 。2 生物反应器填埋场 1 2 1 填埋垃圾降解及稳定化进程 壤埋场露垃圾的降解是一个豁生物反应为主导，嗣时斧照着物理、纯学反应 的复杂而漫长的过程f 2 】。 乙酸、骂 不溶篇：车有机喵 | 产酸缨菡 l 丁臆夕 酶丁胞内酶 。发酵 圈1 - 1 宥枫物厌氧降解途径 f i g 1 - 1p a t h w a y o fo r g a n i cp o l l u t a n t sa n a e r o b i ca n a e r o b i cd e g r a d a t i o n1 3 l 撮攒垃圾辫降解过程，大彝上可将填堙场稳定他过程分为五个阶段，帮耪始 调整阶段( i n i t i a la d j u s t m e n tp h a s e ) 、过渡阶段( t r a n s i t i o np h a s e ) 、酸化阶段( a c i d p h a s e ) 、甲烷发酵阶段( m e 也藏n e 始激钮谢i o n ) 秘成熟阶段( m a 氛l 蹦i 嫩p h a s e ) 【4 _ 熨。 ( 1 ) 初始调整阶段( i n i t i a la d j u s t m e n tp h a s e ) 垃圾填入填埋场詹，其稳定化进程即进入初始调整阶段。此时垃圾中好氯微 生物在好氧条件下开始降解填埋垃圾中易降解有机物，生成c 0 2 帮永，同时释 放一定的热量。本黔段的主要生纯反应可表示如下： a 碳水优合物 + 扛+ i 1 芦一i 1 砂呸哼技溉串i l c , x o , , i t 鹏d + 热量+ 扛+ i 芦一i 砂呸哼髭氇串i 鹏d + 热量 b 禽氮化合物 c ；h p ：n ，一q h 2 0 + 3 0 2 - 4 , c ；h i o 。+ e n h 3 + f c 0 2 七热量 在戴阶段的初襄，除了微生物生纯反应羚，还包括谗多昆虫和无脊椎动物f 蟥 m i t e s 、倍足纲节肢动物m i l l i p e d e s 、等足类动物i s o p o d s 、线虫n e m a t o d e s 和 2 浙江大学磺壬学控论文廖批式生物反应器楚壤农孝搴生活垃圾中试研究 e u c h y m e i d s ) 对易降解组分的分解作用。 ( 2 ) 过渡阶段( t r a n s i t i o np h a s e ) 在此阶段，填埋场内氧气被消耗尽，填埋场转换为厌氧环境，垃圾的降解也 由好氧降解过渡到厌氧降解过程，此时起主要作用的微生物是兼性厌氧菌和真 菌。 此阶段垃圾中的硝酸盐和硫酸盐分别被还原为n 2 和h 2 s ，填埋场内氧化还 原电位逐渐降低，渗滤液p h 值开始下降。 ( 3 ) 酸化除段溶c i dp h a s e ) 在此阶段，填埋气主要组分是c 0 2 和h 2 ，渗滤液c o d 、v f a 和重金属离子 浓度继续上升以至达到最大值，此后逐渐下降。当p h 值下降至晟低值( 5 0 甚至 更低) 蔚、会缓慢上舞。在填理场内部，对垃圾降解起主要作用的微生物是蒸性 和专性厌氧细菌。在这一阶段，由于有机物的水解作用积累了大量的酸，抑制了 产甲烷菌的生长。 ( 4 ) 平烷发酵阶段( m e t h a n ef e r m e n t a t i o n ) 当填埋气h 2 含量下降至很低时，填埋场稳定化即进入甲烷发酵阶段，此时 产甲烷蓠将乙酸和其它有机酸以及h 2 转化为c h 4 。此阶段专性厌氧细菌缓慢却 有效地分解所有可降解至稳定的矿化物或简单的无机物。这一过程鹩主要生优反 应如下： 赝越 5 n c h 3 c o o h 寸2 ( c h 2 0 ) 。+ 4 n c h 4 + 4 n c 0 2 + 热量 ( 并枫黧)( 释体) 在此阶段前期，填埋气c h 4 含量上升至5 0 左右，渗滤液c o d 浓度、b o d 浓度、金属离子浓度和电导率迅速下降，渗滤液p h 值上升至6 8 8 ，0 ；此后，填 埋气c h 4 含量和渗滤液p h 僮分别稳定在5 5 左右和6 。8 8 0 。 ( 5 ) 成熟阶段( m a t u r a t i o np h a s e ) 当垃圾中生物易降解组分基本被分解完时，壤埋场稳定化就进入成熟阶段。 此阶段，大量的营养物质已经随着渗滤液莽 出，填埋气的主要组分依然是c 0 2 和c h 4 ，但是其产率盟著降低。 垃圾中的有机物在降解过程中，除了进行以上的矿化过程外，还同时进行腐 殖化进程，因此，渗滤液常常含有一定量的稳定麴腐殖质。 浙江大学硕士学位论文序揽式生物爱应器她理农村生活垃圾中试研究 零 _ 籁 容 娶 篷 v 键 囊 基 旷 i v 一 、 、 、 二二一一二二一一， 一吣：= = = ： 。”“- - - |厂 1 卜一。l | 1 v f a 门 弋 一 。0 2 鬓一一遥、 。参加： 畦阕 i ：初始调整阶段；：过渡阶段；：酸化阶段；：甲烷发酵阶段；v ：成熟阶段 瞬l _ 2 填埋场稳定化过程鞫 f i g 1 - 2m u n i c i p a ls o l i dw a s t es t a b i l i z a t i o np r o c e e d i n gi nl a n d f i l l 1 2 2 生物反应器填埋场类型 为了克服传统卫生填埋的种种工艺缺陷及缩短垃圾生物降解时间，各国科学 家及研究者们纷纷想方设法改进填埋处理工艺，以期最大限度地利用现有填埋场 的消纳能力，并实现填埋场由一个被动接受系统向主动控制体系的转变。 ( 1 ) 回灌型生物反应器填埋场 回灌型生物反应器填埋场始予2 0 世纪7 0 年代的美国，p o h l a n d 等拔现将 渗滤液循环圈灌到填埋场一段时间后，其污染物浓度与不经过循环处理的渗滤液 浓度相比大大降低。此爝，英国、加拿大、澳大利亚、德国、丹麦、意大剩、瑞 典和日本等相继开始了回灌型生物反应器填埋场的研究。目前回灌型生物反应器 填埋场通过实验室小试和现场中试研究，已经应用于实际的垃圾填埋中。截至 1 9 9 3 年，在美国、德国、英圈和瑞典，已经建立了将近2 0 座生物反应器填埋场 露 睦 鼍 萋 q 8 2 5 誊 噻 嘎 歆 ui盘。 鲫 o 癸鼬 鞠 剽o 尊d 叫一1|1 瓣 转 勰 杓 o 一 一 一 一 一淹 鼯 裾 加 加 。 咖 雠 麟 o r n ，一 1，基，主 濒汪大学硕圭学位论文亭孰式生钫反应器簸淫农村生活垃圾孛试磺究 伟j 。而北美固体废弃物组织1 9 9 7 年的调查结果则表明仅美国境内就有1 3 0 多个 填埋场应用了渗滤液豳灌技术。 回灌型生物反疲器填埋场由于渗滤液回灌提高了垃圾层的含水率( 麸 2 0 2 5 提高到6 0 一7 9 ) ，增加了垃圾的湿度，从丽增强了垃圾中的微生物活 性，加速了垃圾产甲烷速率以及垃圾中污染物的溶出和有机物的降解。r o b i n s o n 等【9 】研究表明，渗滤液回灌可以加速填埋垃圾中有机物的降解，缩短填埋垃圾的 稳定化进程，可使原需1 5 - 2 0 年的稳定过程缩短至2 3 年。回灌型生物反应器填 埋场还可提高填埋气产量，现场资料表明：同一填埋场内渗滤液回灌处的垃圾产 甲烷速率是不回灌处的垃圾产甲烷速率的两倍多。美国s o n o m ac o u n t y 填埋场内 渗滤液匿灌处垃圾总沉降幅度可达填埋场深度的2 0 ，丽不回灌处的总沉降幅度 仅为填埋场深度的8 。丽另一些研究报道，进行渗滤液圆灌不但不能加速壤埋 垃圾的降解和原位处理渗滤液，反丽会使有机酸类物质在填埋体内积累，造成填 埋场的酸化，破坏微生物的生态平衡，延缓了填埋场的产气过程和稳定化进程。 此外，也有关于改变填埋垃圾组成、控制渗滤液回灌量和改变回灌渗滤液性质来 改善回灌型生物反应器垃圾填埋场运行效能的报道。在填埋垃圾中加入厌氧污泥 接种、回灌前对渗滤液进行加热有幂j 子生物反应器填埋场更快进入厌氧产甲烷阶 段，有利于填埋垃圾的提蘸稳定f 绺1 驾；产酸阶段的渗滤液回灌前先进行蝉调节， 避免场内有机酸积累丽抑制产甲烷细菌生长繁衍是生物反应器填埋场最有效的 管理手段之一【1 3 】；在回灌渗滤液中加入营养物质能促进有机垃圾的降解【1 4 1 ；不 同的回灌负荷对填埋场稳定化进程均有影响，因此有必要寻找最佳的回灌频率、 回灌方式和回灌负荷【1 5 d 6 】。a z i z ，d o r o t a 等研究发现，由于采用渗滤液回灌技术， 许多年轻垃圾填埋场的渗滤液中有机物含量很低i 1 缸1 懿。 ( 2 ) 两相型生物反应器填埋场 鉴于回灌型生物反应器填埋场孛渗滤液的直接回灌容易荨| 起v f a 等有机酸 的积累，从而影响整个厌氧降解过程的顺利进行的缺陷。沈东升等将u a s b 产 甲烷反应器引入生物反