生物反应器填埋场的发展及应用研究

缩短垃圾稳定化时间,并有效地收集和处理渗滤液及填埋气体,是促使传统卫生填埋法向生物反应器填埋场发展的主要因素。生物反应器填埋场通过回灌渗滤液等控制手段,改善填埋场内部微生化环境,加速填埋场稳定化进程。生物反应器填埋场的关键在于渗滤液收集系统、防渗系统、气体收集系统和渗滤液回灌系统。一些在运行的全规模生物反应器填埋场证明了这种操作方式能加快垃圾降解和填埋气体的产生,减少渗滤液处理量。然而还有一些经济和技术上的不确定性,包括持久有效性、压实度和氧化-还原环境等因素都需要进一步研究。     

生物反应器填埋场渗滤液回灌影响特性研究

通过模拟实验,研究了渗滤液回灌前加热、加入厌氧污泥进行微生物接种、变化渗滤液回灌频率等操作运行方式对生物反应器填埋场渗滤液特征的影响.结果表明,回灌前对渗滤液进行加热、加入污泥进行微生物接种有利于生物反应器填埋场渗滤液有机污染物浓度的快速下降;较低的渗滤液回灌频率有助于生物反应器填埋场快速进入产甲烷阶段.      

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.     

生物反应器填埋场场内脱氮机理小试研究

虽然相对于传统的填埋场而言,渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统有利于促进填埋层微生物的生长,但并不能促进垃圾有机污染物的彻底厌氧降解,甚至会导致高浓度氨氮的积累而增加场外处理难度;为此,通过实验室动态模拟试验,进行了渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统和脱氮型生物反应器填埋场系统对填埋垃圾的脱氮性能及脱氮机理的初步研究.结果表明,脱氮型生物反应器填埋场系统所提供的生物空间环境更有利于反硝化细菌的生长与繁殖,其反硝化细菌的数量始终比常规的渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统高1～3个数量级;其氨氮去除效果达到90%左右,远远优于渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统.     

渗滤液回灌对其最终处理的影响中试研究

针对2座中试规模反应柱,分别考察渗滤液回灌和不回灌的情况,研究传统厌氧型生物反应器填埋场渗滤液回灌对其最终处理的影响.结果表明:回灌对渗滤液中的有机污染物有很好的去除效果,但对难降解物质以及氮、磷的净化效果不明显.回灌44周后,渗滤液的BOD5去除率达到98.5%,但出流的BOD₅/COD值仅为0.07,BOD₅/TN和BOD₅/TP分别为0.13和11,远低于厌氧条件下微生物生长适值,很难通过传统的生物处理方法净化.在设计生物反应器填埋场时,应该充分考虑到渗滤液经过回灌后组成特性,选择合适的渗滤液处理方案和填埋、回灌方式,充分利用垃圾体的净化作用.     

回灌型准好氧填埋场脱氮特性及加速稳定化研究

采用2个模拟填埋生物反应器,1号柱渗滤液简单回灌,2号柱为渗滤液回灌准好氧联合运行方式,研究了渗滤液回灌准好氧生物反应器填埋场的脱氮特性及加速垃圾稳定化特性。研究结果表明：渗滤液回灌准好氧填埋场具有很强的脱氮能力,2号柱由厌氧运行方式改为准好氧条件下,渗滤液中的氨氮和凯式氮浓度分别由最大值的3198mg／L和3345mg／L降低到第160d的73mg／L和81mg／L,去除率分别为97．7％和97．6％,pH快速升高到8．0左右,COD浓度快速降低。渗滤液中溶解性有机物（DOM）分级结果表明,2号柱HA和FA含量的增加明显快于1号柱。2号柱DOM的三维荧光光谱特性发生了较大变化,荧光基团从60d结构简单的类蛋白物质转变为95d结构复杂的类胡敏酸和富里酸物质,而1号柱渗滤液DOM荧光基团一直是结构简单的类蛋白物质。结果表明回灌准好氧生物反应器填埋场的稳定化速度远快于简单回灌的生物反应器填埋场。     

城市垃圾填埋场渗滤液的回灌处理及其作用

结合垃圾填埋场及其渗滤液水质的特性以及渗滤液回灌工艺的类型。介绍了生物反应器垃圾填埋场的净化机理。渗滤液回灌在加速填埋场稳定化进程及渗滤液处理中的作用及需要注意的问题。     

不同填埋结构渗滤液回流对填埋场渗滤液水质的影响

通过分析不同填埋结构下渗滤液回灌对填埋垃圾产生的渗滤液水质的影响,进一步验证"生物反应器"的原理,为今后垃圾填埋场合理选择填埋方式及渗滤液回灌的开展提供相应参数。     

回灌条件下的土壤蒸发处理研究

采用模型实验方法,模拟垃圾填埋场土壤层进行研究。结果表明在回灌条件下,填埋场覆土层的水分饱和程度提高,土壤蒸发条件发生 变化,土壤蒸发按蒸发能力进行,接近甚至可能大于水面蒸发量。通过循环蒸发处理,垃圾渗滤液可以大量削减。      

渗滤液回灌量对其特性及填埋场稳定化的影响

采用4座规模为42m³的模拟实验柱,1号、2号和3号实验柱每周分别回灌填埋垃圾量5.3%,2.7%和0.67%的渗滤液,4号实验柱每周回灌填埋垃圾量0.33%的清水作为控制柱进行对比研究回灌量对渗滤液特性和填埋场稳定化进程的影响.结果表明,5.3%的渗滤液回灌比能更大程度地加速填埋场的稳定化进程,使有机物在更短的时间内释放,减小产甲烷的迟滞时间.采用2.7%回灌比的实验柱能形成更好的微生物环境,反应器温度保持在35℃,对渗滤液有最好的处理效果,COD和BOD₅的去除率分别达到了77%和88%,同时还具有最好的抗冲击负荷能力.在实际工程中,应该根据填埋场设计的目标来选择合适的渗滤液回灌量.     

Comparison between controlled landfill reactor and conditioned landfill bioreactor

Bioreactor landfills allow a more active landfill management that recognizes the biological, chemical and physical processes involved in a landfill environment. The laboratory-scale simulators of landfill reactors treating municipal solid wastes were studied, the effect of solid waste size, leachate recirculation, nutrient balance, pH value, moisture content and temperature on the rate of municipal solid waste (MSW) biodegradation were determined, and it indicated the optimum pH value, moisture content and temperature decomposing MSW. The results of waste biodegradation were compared with that of the leachate-recirculated landfill simulator and conservative sanitary landfill simulator. In the control experiment the antitheses of a decreasing trend of the organic load, measured as biological oxygen demand and chemical oxygen demand, was shown. An obvious enhancement of effective disposal from conservative sanitary landfill (CSL) simulator, to the leachate-recirculated landfill (LRL) simulator and to the conditioned bioreactor landfill(CBL) simulator would be noted, through displaying the compared results of solid waste settlement, heavy, metal concentration in leachate, methane production rate, biogas composition, BOD and COD as well as their ratio.     

填埋场内部水分运移数学模型研究进展

填埋场内部水分运移对渗滤液的水质和产生速率有重要影响。对于生物反应器填埋场。控制填埋场内部的水分分布是研究的关键之一。综述了填埋场内部水分运移数学模型的研究进展。指出了目前模型中存在的问题和今后研究的方向。     

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。     

Minimizing N_20 fluxes from full-scale municipal solid waste landfill with properly selected cover soil

Municipal solid waste landfills emit nitrous oxide(N_2O)gas.Assuming that the soil cover is the primary N_2O source from landfills, this study tested,during a four-year project,the hypothesis that the proper use of chosen soils with fine texture minimizes N_2O emissions.A full-scale sanitary landfill,a full-scale bioreactor landfill and a cell planted with Nerium indicum or Festuca arundinacea Schreb,at the Hangzhou Tianziling landfill in Hangzhou City were the test sites.The N_2O emission rates from all test sites were considerably lower than those reported in the published reports.Specifically,the N_2O emission rate was dependent on soil water content and nitrate concentrations in the cover soil.The effects of leachate recirculation and irrigation were minimal.Properly chosen cover soils applied to the landfills reduced N_2O flux.     

Minimizing N2O fluxes from full-scale municipal solid waste landfill with properly selected cover soil

Municipal solid waste landfills emit nitrous oxide （N2O） gas. Assuming that the soil cover is the primary N2O source from landfills, this study tested, during a four-year project, the hypothesis that the proper use of chosen soils with fine texture minimizes N2O emissions. A full-scale sanitary landfill, a full-scale bioreactor landfill and a cell planted with Nerium indicum or Festuca arundinacea Schreb, at the Hangzhou Tianziling landfill in Hangzhou City were the test sites. The N2O emission rates from all test sites were considerably lower than those reported in the published reports. Specifically, the N2O emission rate was dependent on soil water content and nitrate concentrations in the cover soil. The effects of leachate recirculation and irrigation were minimal. Properly chosen cover soils applied to the landfills reduced N2O flux.     

回流对陈垃圾生物反应器处理老年渗滤液污染物影响

为了研究回流对陈垃圾反应器处理老年渗滤液污染物的影响,构建了回流的陈垃圾生物反应器,试验了不同温度、负荷和回流比条件下反应器对污染物的去除效果。结果表明,在较低水力负荷12.8~25.5 L/(d.m2)的情况下,陈垃圾反应器对NH3-N、BOD5和COD等污染物的去除率分别达到90%、95%和70%以上。在不同温度下提高水力负荷,回流会抑制氨氮和COD的去除,但可显著提高TN的去除率,表明回流可作为提高老年渗滤液TN去除率的途径之一。利用氮同位素示踪技术发现反应器中有Anammox脱氮途径存在。但是可利用碳源的缺乏仍是提高老年渗滤液脱氮效率的限制因子。     

厌氧型生物反应器产CH4期水解动力学模型研究

为研究渗滤液回灌和温度对填埋垃圾产CH4的影响,在不同温度下,通过对3个已进入产CH4期的厌氧型生物反应器实施不同的回灌操作,并根据p(CODCr)和产CH4速率的监测数据,建立了厌氧型生物反应器固相垃圾的水解模型.产CH4速率的模型计算的模拟值与D1,D2和D3柱实测值的相关系数分别为0.895 5,0.809 1和0.915 6,具有较高的可靠性.其中保持较高的产CH4速率且恒定温度的D2柱的固相垃圾水解系数是D1柱的12倍左右;同时随着回灌频率的降低,D3柱水解速率系数从0.007 6降到0.002 7,与D1柱的相对差也逐渐增大,保持较高的温度(35℃左右)和较高回灌频率有利于固相垃圾的水解和厌氧型生物反应器的快速稳定.     

生物反应器填埋场系统中城市生活垃圾原位脱氮研究

采用填埋垃圾上层间歇曝气充氧或渗滤液回流前经好氧、硝化反应器处理的方式,营造生物反应器填埋场系统内生物脱氮环境,研究了其中生活垃圾原位脱氮的性能.结果表明,在填埋垃圾稳定化过程中,88%以上的含氮化合物以渗滤液的形式溶出.填埋垃圾上层间歇曝气充氧或渗滤液经好氧、硝化反应器处理后回流的生物反应器填埋场系统对渗滤液总氮的处理效果较好,实验结束时,渗滤液总氮量仅为对照填埋场的28.7%和14.3%.