填埋场好氧强化稳定化过程及其碳排放特征研究

好氧修复通过将填埋场从厌氧状态转化为好氧状态,加速填埋场垃圾的降解,以实现填埋场在短期内达到稳定状态,并减少后续温室气体排放.本研究以实际运行13年的某中型填埋场为对象,探究了好氧加速稳定化过程中堆体内垃圾性质特征及填埋气变化规律.结果表明：在每次3 h为间隔,每天曝气12 h的运行状态下,经过12个月的好氧治理,总曝气量约为5319万Nm3,填埋场平均沉降为36 cm,约占堆体平均高度的2.6%,沉降性能随修复的进行逐渐减弱;氧气的进入促进了垃圾有机碳的降解,有机碳含量从修复前的10.1%～16.3%下降至4.3%～8.8%,平均下降了47.6%,降解率随初始有机碳含量的增大而升高;填埋气中O2浓度主要分布于7.8%～14.1%,CO2浓度为7.5%～12.3%,好氧反应比较活跃,但存在曝气量不足区域;堆体内甲烷浓度基本处于2%左右,满足《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》中场地中度利用的相关要求;修复过程中单位垃圾的总碳排放量约为13.8 g·kg-1干垃圾,其中,二氧化碳贡献占78.2%;碳排放量与初始有机碳含量呈显著正相关（r=0.902,p<0.01）,表明好氧修复...     

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%.     

填埋场好氧稳定化非甲烷有机物排放特征及臭氧生成潜势

非甲烷有机物（NMOCs）是生活垃圾填埋场释放的重要恶臭物质及臭氧前体物,好氧快速稳定化可有效缩短垃圾稳定化周期.为了解该过程中NMOCs的组分浓度变化特征及潜在环境影响,在河北省某生活垃圾腾退填埋场采集曝气和非曝气阶段场地表面、堆体内部及覆膜破损处的10个气体样品,以气相色谱-质谱法定性、定量分析其中NMOCs的组分和浓度.结果表明:①共检出57种NMOCs物质,曝气阶段NMOCs总浓度（10 555.88 μg/m3）比非曝气阶段（32 358.81 μg/m3）低67%,曝气有效降低了NMOCs的释放浓度.②所有样品的烯烃平均浓度在NMOCs总平均浓度中占比（42.6%）最高,其中丙烯（1 007.28 μg/m3）和正丁烯（822.77 μg/m3）的平均浓度最高.③相关性分析和主成分分析表明,曝气阶段各类物质来源相似或受同一环境因素影响,非曝气阶段卤代烃与其他NMOCs来源有显著差异.④分别以等效丙烯浓度法和最大增量反应活性法计算,曝气阶段臭氧生成潜势较非曝气阶段分别降低了71%和73%,快速稳定化可有效控制臭氧前体物的释放浓度.烯烃是好氧快速稳定化中臭氧生成潜势贡献最大的物质,占臭氧生成总潜势的86%.但所采集10个样品中有9个样品的臭氧生成潜势可能诱发空气质量问题,是GB 3095-2012《环境空气质量标准》中O₃二级浓度限值（200 μg/m3）的1~525倍.研究显示,烯烃是好氧快速稳定化过程释放的主要非甲烷有机物类物质.      

渗滤液的同质与异质回灌技术

根据承受回灌封场单元的稳定化程度、渗滤液与回灌载体的同质或异质关系,提出了渗滤液在其母体垃圾体中回灌的同质回灌概念和渗滤液在非母体垃圾中回灌的异质回灌概念.在异质回灌中,渗滤液可以引到稳定化程度较高的非母体填埋单元回灌,从而明显提高渗滤液中污染物的去除效果.同质回灌中,渗滤液与回灌垃圾载体性质相似,处理效果较差,其回灌意义基本上是自然蒸发减量化.     

基于主成分回归的老生活垃圾填埋场好氧修复过程碳减排核算模型

老生活垃圾填埋场好氧修复技术因其对甲烷气体的削减,已逐渐在我国得到广泛应用,有望成为“双碳”目标背景下我国填埋场修复的重要技术手段。目前国内外常用的填埋场碳排放核算模型难以表征填埋场好氧修复过程的碳减排。以天津华明简易填埋场好氧修复项目作为研究对象,分析了其自2019年5月开始好氧修复工作300 d内的堆体工程力学特性、垃圾降解生化特性以及垃圾渗沥液生化特性等特征指标,得出2个特征指标主成分,并利用主成分建立堆体甲烷浓度回归模型。该模型可以分析和预测填埋场好氧修复过程中堆体内部甲烷气体浓度递减规律,进而可计算填埋场好氧修复相较于传统厌氧封场的甲烷削减量,为填埋场好氧修复碳减排核算提供理论依据,也可成为填埋场堆体稳定化状态的特征值甲烷浓度的判定参考。     

上层曝气式生物反应器填埋工艺特性的研究

通过实验室模拟填埋柱,将厌氧生物反应器与上层曝气式生物反应器进行对比研究,以探究好氧预处理-厌氧运行方式下生物反应器内固体垃圾、渗滤液性质以及填埋气回收率的变化特征.结果表明,厌氧生物反应器A1受酸抑制影响,实验过程中几乎无甲烷气体产生,垃圾层沉降高度5.4 cm,且主要归结于垃圾自身重力下的压实作用,渗滤液COD、VFA浓度高达70 000 mg·L-1和30000 mg·L-1,尚未出现降低趋势.好氧预处理则有效缓解了填埋柱内酸抑制现象,垃圾降解速度明显加快,产甲烷环境于曝气60 d内建立.至反应器运行结束,垃圾层沉降高度11.5 cm,渗滤液COD、VFA浓度分别降低至14000mg·L-1和8900 mg·L-1,甲烷累积产量61976 mL,回收利用率高达95%以上.然而,上层曝气式生物反应器操作模式相对比较复杂,其反应器运行效果还受到回灌操作和曝气条件等多方面因素的影响和制约.因此,需调节渗滤液回灌操作与曝气条件以实现反应器的高效运行.     

准好氧填埋工艺中通气管径对垃圾填埋气(LFG)影响研究及空气热力学计算

针对我国土地资源有限、垃圾产生量大的特点,准好氧填埋工艺逐渐成为中小型城市治理固体废物污染的首选技术.该工艺中,进入填埋堆体的空气量对垃圾填埋气(LFG)的产生及组分有重要的影响.为了确定准好氧填埋结构中竖直导气管与渗滤液导排主管直径的合理比例,在涿州市生活垃圾处理场建立了中试装置进行模拟准好氧填埋试验,并设置了直径分...     

填埋场好氧修复过程碳排放特征及削减研究

填埋场是温室气体的主要人为排放源之一。由于历史原因我国目前存在着大量到期填埋场及非正规堆场,面临着严峻的存量垃圾问题,亟需进行修复,而好氧修复技术因其能够有效加速垃圾稳定化而得到了广泛应用,但修复过程中其碳排放特征尚且未知。因此,以某大型垃圾填埋场为对象,考察其在不同的修复状态下,填埋场有机质垃圾和二次污染物的变化特征,揭示其在好氧修复下的稳定化进程,并核算该过程中的甲烷(CH₄)减排效果。结果表明:该填埋场在曝气量和注水量分别为322.34 m3/min及25.65 m3/d的操作状态下,通过间歇注气方法(注气3 h,停3 h,每日运行9 h),垃圾中有机质平均含量从47.66%降至17.86%;填埋气CH₄含量从0.02%~46.48%下降至4.23%,满足导气管排放口CH₄浓度<5%的要求;渗滤液中ρ(COD)、ρ(氨氮)及ρ(总氮)分别降低至800.8,680.9,897.8 mg/L;在修复过程中,该填埋场CH₄实际排放量从24.57 t降低至2.47 t,减少了22.10 t CH₄排放,同时由于填埋场稳定化的加速,其CH₄排放潜力减少了1.75 kg/t垃圾。该研究成果中好氧修复可做为填埋场CH₄减排的重要支撑。     

微元生物反应器填埋时空转换率研究

针对生活垃圾卫生填埋技术在大气污染控制和占用土地两方面的不足,提出了填埋技术未来的发展方向,即"循环可持续填埋及资源化体系":运用生物反应器填埋技术缩短有机垃圾稳定化周期,通过"城市矿山"开采和配套资源化技术重新释放填埋空间,形成填埋单元分区作业及定期循环利用的模式。该体系核心在于稳定化周期的缩减幅度。基于此,在实验室中采取腐殖土批次覆盖、预处理渗滤液回灌和厌氧+好氧联合运行的方式,构建了微元生物反应器填埋(ML)模拟装置。结果表明,跟传统生物反应器填埋(CL)相比,ML在渗滤液水质、垃圾生物稳定性和填埋气成分等方面具有明显优势。ML的时空转换率为1.28,表明其对填埋时间和空间的利用效率高于传统生物反应器填埋。     

垃圾准好氧填埋场渗滤液回灌技术研究

准好氧填埋结构作为一种"可持续"填埋技术被广泛应用,回灌型准好氧填埋不仅减少了渗滤液的产生量,降低了渗滤液污染强度,而且加速了填埋场的稳定化进程。本文针对准好氧填埋场渗滤液回灌技术的分类、特点、效果等方面进行研究分析。     

Methanogenesis acceleration of fresh landfilled waste by micro-aeration

Introduction The key technology of bioreactor landfill ( Pohland,1995) and ecologically based landfill ( Bramryd, 2001 )consists in the initiative regulating of microbial activities inlandfill layers, so as to accelerate waste degradatio…     

N2O and NH3 emissions from a bioreactor landfill operated under limited aerobic degradation conditions

The combination of leachate recirculation and aeration to landfill may be an efficient way for in-situ nitrogen removal. However, nitrogenous substances contained in the landfill layer are concomitantly transformed into N2O and NH3, leading to increased emissions into the atmosphere. In the present study, the emissions of N2O and NH3 were measured under conditions of fresh or partially stabilized refuse with or without leachate recirculation or intermittent aeration. The results showed that the largest N2O emission (12.4 mg-N/L of the column) was observed in the aerated column loaded with partially stabilized refuse and recycled with the leachate of low C/N ratio; while less than 0.33 mg-N/L of the column was produced in the other columns. N2O production was positively correlated with the prolonged aerobic time and negatively related with the C/N ratio in the recycled leachate. NH3 volatilization increased with enhanced gas flow and concentration of free ammonia in the leachate, and the highest cumulative volatilization quantity was 1.7 mg-N/L of the column.     

通风填埋层原位脱氮:回灌渗滤液和垃圾组成的影响

为研究不同的垃圾组成和回灌渗滤液性质对间歇通风填埋层原位脱氮的影响,在固定的间歇通风条件下,对新鲜垃圾填埋渗滤液自身回灌、分别以新鲜和部分稳定渗滤液回灌部分稳定垃圾填埋层的氮转化过程进行了模拟实验.结果表明:新鲜垃圾填埋渗滤液自身回灌的氮溶出率(82.4%)和总去除率(61.4%),高于新鲜和部分稳定渗滤液回灌部分稳定垃圾填埋层;而部分稳定渗滤液回灌部分稳定垃圾填埋层的氮总去除率(58.0%)和渗滤液氮净去除率(32.2%)又高于新鲜渗滤液回灌同样的部分稳定垃圾填埋层(氮总去除率38.2%和渗滤液氮净去除率21.3%).造成这些差异的主要原因是垃圾的生物可降解性,以及填埋层内氮负荷与通风供给的硝化可利用分子氧的比例不同.     

填埋场垃圾堆体斜面压实工程试验研究

通过现场工程试验对填埋垃圾堆体斜面压实效果进行了影响因素的研究．试验证明：在垃圾填埋作业过程中，压实机械对填埋垃圾堆体斜面压实的效果受垃圾堆体斜面坡度、垃圾堆体构造层厚度、压实机械行程次数以及压实机械的行驶方向等因素影响显著．实验结果表明：为取得最佳的垃圾堆体斜面压实效果，斜面最佳坡度在1：5～1：4之间，最佳垃圾摊铺厚度在0．6m～0．7m之间，最佳机械行程次数为3次，压实机械的行驶方向为坡下向坡上．     

顶部通风在渗滤液循环中的作用研究

通过对比实验,对顶部木屑层通风和添加活性污泥实现渗滤液循环原位脱氮的可行性进行了研究.实验结果表明,相比于单纯的渗滤液循环,在垃圾体顶部添加的木屑层中通风可以有效地解决渗滤液循环中NH 4-N的积累问题,NH 4-N的去除率达到77 83%,同时也将CODCr去除率提高了14.46%;在木屑层中加入活性污泥并通风不仅通过提高反应体系内的C/N比改善了微生物的生长环境,还向反应体系内引入了微生物,相比于顶部木屑层通风的渗滤液循环,其NH 4-N的去除率提高了13.73%,CODCr的去除率提高了10.64%.     

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.     

2种MSW好氧生物反应器型填埋方式的对比实验

在系统分析现有MSW生物反应器型填埋方法优缺点基础上,对其改进,将强制通风好氧和渗滤液循环2种方式有机结合组成新的反应器(称之为反应器A) ,与只有强制通风好氧的反应器(称之为反应器B)作对比.实验过程中对2反应器中NH₃、CH₄、CO₂、pH、温度、电导率及沉降进行控制和监测,对渗滤液中Fe³⁺和NH₄⁺进行监测与分析,研究2种MSW好氧生物反应器对所填垃圾降解及所产生渗滤液中COD、Fe³⁺和NH₄⁺的去除效果,探讨两者对所填埋垃圾降解和渗滤液中所测参数去除机理,从而得出反应器A比反应器B对垃圾和渗滤液有更好的降解和去除效果.     

渗滤液场内处理的有机物去除特征和植物毒性评价

摘要：以3种不同处理水平的渗滤液为研究对象,从有机物去除特征和植物毒性角度研究通过渗滤液循环回灌和终场覆盖层灌溉2个单元处理生活垃圾填埋场渗滤液的可行性.结果表明,循环回灌对老港渗滤液中的小分子量亲水性物质类(HyI)有机物去除效果较好,去除率为91.2%;终场覆盖层灌溉对循环回灌出水中的高分子量腐殖质类(HS)有机物去除效果较佳,去除率为85.7%;两者串联组合的场内循环处理工艺对老港渗滤液中的溶解性有机物(DOM)去除 率高达96.9%,且对HS和HyI均具较高的去除效果,去除率分别为96.6%和97.0%;循环回灌和覆盖层灌溉这2个处理单元还具有梯级降低渗滤液植物毒性的作用.     

渗滤液回灌条件下生化反应器填埋场水分运移数值模拟

渗滤液回灌的填埋场生化反应器具有减少渗滤液处理难度、加速填埋场稳定化的作用,其中控制填埋场水分是研究的关键.通过对填埋场水分运移特征的分析,建立了渗滤液回灌条件下,生化反应器填埋场水分迁移的饱和-非饱和三维非稳定数学模型,并求其有限单元数值解,以此定量模拟和预报不同回灌条件下填埋场水分的时空分布规律并进行实用研究,从而可为生化反应器填埋场的设计和运行提供理论依据.