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《西南交通大学》 2004年
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基于渗滤液回灌的厌氧型生物反应器填埋场快速稳定研究

李启彬  
【摘要】:传统的垃圾卫生填埋场具有填埋垃圾稳定速率慢、渗滤液难处理且费用高等不足,生物反应器填埋场不仅能加快填埋垃圾的稳定进程,还能减少渗滤液的排放量和污染强度,是一种极具发展潜力的城市垃圾处理方式。作为最主要的一种控制措施,渗滤液回灌能大大加快生物反应器填埋场的稳定进程。本文即以渗滤液回灌为主线,研究它在厌氧型生物反应器填埋场快速稳定进程中的影响和作用。 本文通过模拟实验首次系统地研究了不同回灌方式(不同回灌频率、回灌量和回灌速率)下渗滤液在不同填埋垃圾(不同垃圾密度和厚度)中的运移和滞留特征;对比研究了不同渗滤液回灌频率对厌氧型生物反应器填埋场启动和稳定进程的影响,并以实验成果为依据,在全面利用填埋垃圾固相可降解有机物量、渗滤液COD浓度和产甲烷速率三方面信息的基础上,建立了厌氧型生物反应器填埋场稳定的动力学模型。针对厌氧型生物反应器填埋场运行后期渗滤液COD浓度衰减慢、氨氮浓度长期偏高的不足,首次提出通过改变运行方式来加速其稳定进程的理念,并在室内模拟实验中得以成功实施。 通过回灌渗滤液水力特性实验研究表明:①填埋垃圾的有效贮水率是渗滤液回灌方式和环境温度的函数。回灌频率越高,回灌量越多,回灌速率越慢,填埋垃圾的有效贮水率就越高;填埋垃圾有效贮水率与环境温度基本符合负线性相关关系,温度越高,填埋垃圾的有效贮水率越低。由于温度降低时填埋垃圾的有效贮水率反而增加,加之低温时微生物降解填埋垃圾的活动有所减弱,对水分的需求也相应减少,因此在低温环境中适当降低渗滤液回灌频率、减小回灌量不会导致填埋垃圾含水率过分下降。②回灌渗滤液的非均匀流在渗流前期占主导地位,但低频率、大水量、低速回灌以及较高的垃圾压实密度、较大的垃圾厚度使渗滤液运移相对均衡。在综合考虑不同 第日页 西南交通大学博士研究生学位论文 回灌方案对填埋垃圾有效贮水率和含水率变化的影响后,实施高频率、大水 量、低速率回灌更有利于改善填埋垃圾的含水率分布。 对厌氧型生物反应器填埋场启动的实验研究显示,在调节回灌渗滤液 pH值的条件下,回灌频率越高,厌氧型生物反应器填埋场较传统填埋场先 开始产甲烷,但当回灌频率在3d/次以上时,两者开始产甲烷的时间相差无 几。综合考虑启动周期和运行费用等因素,认为在厌氧型生物反应器填埋场 启动阶段实施3d/次的渗滤液回灌频率较为合适。 模拟实验研究还表明,渗滤液回灌频率越高,厌氧型生物反应器填埋场 稳定产甲烷速率越快,但产甲烷速率随回灌频率的提高而继续增加的幅度会 逐渐减小。在填埋垃圾的稳定过程中,产甲烷速率快速衰减并不意味着填埋 垃圾已得到更充分的降解。对厌氧型生物反应器填埋场稳定进程的判断需同 时综合考虑渗滤液有机污染强度、产甲烷速率和固相垃圾变化等指标。 在充分利用填埋垃圾固相可降解有机物量、渗滤液COD浓度和产甲烷 速率三方面信息的基础上,建立了厌氧型生物反应器填埋场稳定动力学模 型,根据模拟实验结果对固相垃圾水解和产甲烷进程的相关参数进行了估 计。在比较渗滤液回灌运行费用和填埋场提前稳定产生的经济效益后,在厌 氧型生物反应器填埋场稳定期间施行Zd/次的渗滤液回灌频率经济效益最 佳,然后是3d/次和ld/次的回灌频率,而回灌频率为o.sd/次时效益最差。 根据首次提出的改变厌氧型生物反应器填埋场稳定后期运行方式的理 念开展的模拟实验,厌氧型生物反应器填埋场稳定后期按准好氧方式运行 后,渗滤液COD浓度衰减速率提高约3倍,渗滤液氨氮浓度在较短时间内 (回灌频率为ld/次的180天,3d/次的360天)降到不能检出水平,色度 明显改善,渗滤液很快(回灌频率为ld/次的205天,3.5d/次的360天) 达到国家二级排放标准要求。按准好氧方式运行时,较高的渗滤液回灌频率 更有利于渗滤液水质的快速改善。 关键词:厌氧型生物反应器填埋场;启动;稳定;渗滤液回灌;动力学模型
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:X705

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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【同被引文献】
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1 记者 彭飞 编辑 裘海亮;急功近利埋下隐患 紫金矿业屡陷“环保门”[N];上海证券报;2010年
2 李维江周兴文;五莲垃圾处理场公开招标[N];中国环境报;2008年
3 记者 杨官荣;10年卫生填埋垃圾375万吨[N];昆明日报;2011年
4 ;催化快速曝气法处理垃圾渗滤液技术[N];科技日报;2007年
5 本报记者 刘伟;渗滤液处理,还需几道“滤层”?[N];中国建设报;2005年
6 吴惠民;青春为环卫闪光[N];中国建设报;2007年
7 本报记者 姚伊乐;本土技术性价比优势明显[N];中国环境报;2010年
8 通讯员 王晓铭 本报记者 王春;生态填埋:资源化城市垃圾[N];科技日报;2005年
9 记者 孙秀艳;污水处理厂 缘何吃不饱[N];人民日报;2006年
10 杨晓;揭阳建造大型现代垃圾处理场[N];广东建设报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李启彬;基于渗滤液回灌的厌氧型生物反应器填埋场快速稳定研究[D];西南交通大学;2004年
2 何若;生物反应器填埋场中生活垃圾快速降解及其生物脱氮的机理研究[D];浙江大学;2004年
3 龙於洋;生物反应器填埋场中重金属Cu和Zn的迁移转化机理研究[D];浙江大学;2009年
4 龙焰;生活垃圾快速降解并原位脱氮的生物反应器填埋技术及机理研究[D];浙江大学;2008年
5 杨军;城市生活垃圾填埋处置中的温度—化学耦合作用研究[D];西南交通大学;2007年
6 张文静;垃圾渗滤液污染物在地下环境中的自然衰减及含水层污染强化修复方法研究[D];吉林大学;2007年
7 焦斌权;城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液控制技术研究[D];重庆大学;2004年
8 陈永贵;粘土固化注浆帷幕对渗滤液的阻渗机理与环境效应[D];中南大学;2004年
9 刘宏远;生物反应器填埋场系统的仿真研究[D];浙江大学;2003年
10 樊冬玲;降雨对垃圾填埋场污染地下水氧化还原分带及其污染物降解影响的研究[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹霞;准好氧填埋场垃圾渗滤液的室内模拟研究[D];西南交通大学;2004年
2 鲁巍;垃圾填埋场渗滤液回灌处理的研究[D];武汉理工大学;2002年
3 李轶伦;好氧回灌法处理城市垃圾填埋场渗滤液的机理研究[D];中国农业大学;2005年
4 李凌;垃圾渗滤液生物脱氮技术的研究[D];武汉理工大学;2004年
5 吴浩;准好氧填埋单元试验研究及渗滤液收集系统设计初探[D];西南交通大学;2004年
6 陈凌;SBR工艺对垃圾渗滤液处理的研究及改进探讨[D];武汉理工大学;2004年
7 石超;硅藻土处理城市生活垃圾渗滤液研究[D];华中科技大学;2005年
8 刘辉;垃圾填埋体渗透特性研究[D];西南交通大学;2005年
9 江东鹏;准好氧填埋场垃圾渗滤液的现场试验研究[D];西南交通大学;2006年
10 赖娟;城市垃圾渗滤液对土壤—植物系统的影响研究[D];西南大学;2008年
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