厌氧—准好氧联合型生物反应器填埋场产气规律的研究

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目前卫生填埋是我国生活垃圾处置的主要方式,在我国得到了广泛的应用,但存在渗滤液污染强度高、垃圾稳定速率慢、产气期滞后且历时较长等缺点,针对以上不足,提出了厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场的概念,即将厌氧生物反应器填埋场(Anaerobic Bioreactor Landfill, ANBL)与准好氧矿化垃圾生物反应床(Semi-aerobic Aged Refuse Biofilter, SAARB)进行有机的结合。基于模拟实验,通过与厌氧型生物反应器模型产气对比(产气量和气体组分),同时研究回灌频率对该新型生物反应器产气情况的影响,总结其产气规律,为该类型填埋场气体的利用提供理论基础。研究表明:(1) ANBL单元的产气速率均在填埋3d快速达到峰值(1#ANBL为188L/d,2#ANBL为192L/d,3#ANBL为216L/d),随后迅速下降,处于0-20L/d之间;至第440d时,ANBL累计产气量从大到小依次为:ANBL1# (4568L)、ANBL 3# (4051L)、ANBL2#(3552L),由此可知,ANBL串联SAARB后,其产气量会受到一定的抑制,但是提高回灌频率,有利于缓解这种抑制作用;此外在产酸期内,厌氧型生物反应器产气速率与外界温度(实验室温度)变化趋势相似,温度对产气速率影响明显。三根厌氧柱的C02产气情况类似,至第440d时,C02浓度均为9mmol/L (20.1%)左右,可见对于处在产酸期的ANBL,串联准好氧矿化垃圾床以及回灌频率未对CO2产生情况造成较大影响;三根模拟柱气体中CH4的含量差距较为明显,2#柱气体中CH4的含量始终低于1#、3#柱(至第440d时,1#浓度为20.8mmol/L(46.6%),2#为22.9mmol/L(51.3%),3#为26.2mmol/L (58.7%)),说明串联SAARB后,CH4产生受到了一定的抑制,但是提高回灌频率,又能够促进CH4的产生。(2)在渗滤液回灌单周期内,3根模拟柱产气速率曲线均呈周期性波动规律,一个产气周期的时间约为12h;同时各模拟柱中主要气体组分(CH4、C02)变化幅度均小于5%,说明在短时间内,厌氧柱产气组分基本稳定,不会随着渗滤液的回灌时间的推移发生较大变化。(3)在回灌单周期内,准好氧矿化垃圾床的CO2产气速率首先增大,至第10h左右时达到最大值,此后开始下降,40h后产气速率便维持在较低的水平上;针对产气特点,对矿化垃圾床运行提出了建议。
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