厌氧—好氧生物反应器填埋技术试验研究及数值模拟

【摘要】： 生物反应器填埋技术是对传统填埋技术的改进,是国内外研究的热点。 目的:基于生物反应器填埋技术,研究一种符合循环经济理念和生态工程原则的厌氧-好氧生物反应器填埋工艺。 内容及方法:(1)利用自制的生物反应器填埋模拟装置进行工艺调试运行,研究厌氧—好氧反应器填埋的最佳生物转化条件、厌氧阶段渗滤液降解规律、填埋产气规律及好氧阶段脱水脱臭规律及其影响因素;(2)采用分子生物学方法研究反应器微生物生态;(3)根据试验数据,结合微生物动力学及物料衡算等进行数值模拟;(4)基于试验结果探讨工程应用的主要技术经济指标。 结果:(1)基于渗滤液回灌的厌氧填埋,每日回灌1次,每次10～13L;8周左右垃圾挥发性有机固体成分由40.5%下降至20%;渗滤液pH值6周后可自调节至6.7以上,COD浓度17周后降至峰值的6%,BOD5/COD降为0.1,NH3-N呈波动趋势;累计甲烷产量为44%。(2)基于强制通风的好氧填埋,通风量为6～8×10-3m3/min,每日通风10h;通风23d后,垃圾层产生的恶臭浓度降为19,氨气浓度降为0.33mg/m3;垃圾层水分降至11%;通风尾气导入渗滤液调节池中可去除80%的NH3-N浓度;垃圾基本达到农用堆肥标准。(3)厌氧-好氧反应过程经PCR扩增ITS片段得到RISA图谱分析,厌氧阶段有4个优势类群,一些兼性菌类群在厌氧-好氧阶段均起到重要的作用。 结论:本文研究的厌氧-好氧生物反应器填埋技术能够加速生活垃圾稳定化过程,大幅降低渗滤液的处理难度,能快速稳定地产气,垃圾经过好氧通风后,填埋体产生的恶臭气体浓度可以达到相关标准,水分大量去除,垃圾开采利用后填埋场地可循环使用。厌氧-好氧生物反应器填埋工艺在技术经济上是可行的,但还应通过进一步的中试才能应用于工程实际。