论文部分内容阅读
在我国,今后相当长的一段时间内,卫生填埋仍然是主要的垃圾处理处置方式。但卫生填埋场由于设计施工不合理和运行管理不善等原因,尤其是在农村地区,缺乏垃圾处理设施,大量生活垃圾被随意丢弃或简易填埋,从而造成日益严重的生活垃圾二次污染。大量研究表明,生物反应器填埋场技术因运行周期短、资源化利用潜力大等优势,特别适合农村中小型规模的生活垃圾处理,可为农村生活垃圾的处理处置提供一条新途径。但不同类型的生物反应器填埋场各有优势和不足,如何既能充分利用各种生物反应器的优势,又能克服各种生物反应器的不足,仍需深入进行研究。为适应农村生活垃圾的处理,本文在充分利用厌氧和准好氧生物反应器优势的基础上,提出了时空联合型厌氧—准好氧生物反应器(STASAB)。STASAB是通过将厌氧和准好氧操作在时间(单个反应器先后经历厌氧、准好氧阶段)和空间上(不同反应器厌氧、准好氧阶段渗滤液混合回灌)的结合,进一步优化和改进常规的厌氧—准好氧联合型生物反应器(SASAB)处理技术,研究表明:(1)STASAB和SASAB在准好氧阶段,通过蒸发作用,渗滤液总产量呈线性衰减,在不考虑降雨入渗的情况下,STASAB和SASAB经过3~5个月,均可以实现渗滤液的零排放。(2)STASAB通过将厌氧和准好氧操作在时间上的结合,可使生物反应器中渗滤液的pH值在准好氧阶段上升至碱性;通过将厌氧和准好氧操作在空间上的结合,可同时实现生物反应器启动阶段的微生物接种和pH调节作用。结果显示,STASAB中水解酸化阶段的生物反应器渗滤液的pH值始终高于6.88,其水解酸化阶段的持续时间只有SASAB的1/3;在进入产甲烷阶段后,pH值也始终保持在8.0左右。可见,STASAB可有效解决厌氧阶段的有机酸积累现象,显著缩短“酸抑制”时间,实现厌氧产甲烷阶段的快速启动。(3)STASAB渗滤液混合回灌为不溶性物质、可溶性营养物质和不同微生物之间提供了充分的联系,刺激微生物的活性并增加微生物的多样性,从而达到快速降解有机物的目的;同时将不同浓度的渗滤液混合后,具有稀释作用,可降低有毒有害物质过高产生的抑制作用。实验表明,STASAB的COD浓度峰值为39440 mg/L,只有SASAB的1/2左右。(4)STASAB一方面充分利用了准好氧生物反应器高效的脱氮功能,解除了厌氧发酵过程中的氨抑制;另一方面,渗滤液混合回灌,为准好氧后期提供了充足的营养物质,解除了C/N比失调对脱氮效果的抑制。实验表明,STASAB中的准好氧生物反应器单元中渗滤液TN的去除率达到92.3%~95.5%,即使在厌氧生物反应器单元中,渗滤液TN的去除率也达到了49.4%。而且STASAB渗滤液的TN浓度峰值为1461 mg/L,只有SASAB的1/2左右。(5)STASAB能够有效促进产甲烷阶段的启动和产量。实验表明,STASAB产气高峰期的启动时间只有SASAB的1/3左右;而且STASAB产气高峰期的持续时间是SASAB的2倍左右,总产气量比SASAB增加了43%。(6)STASAB通过将处于不同阶段(水解酸化、产甲烷、准好氧)的生物反应器(STASAB)产生的渗滤液进行混合回灌,能同时实现pH调节、微生物接种、营养物添加、污染物稀释等作用,从而促进填埋垃圾的降解。