厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场产气规律的研究

摘要

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-aerobicAged 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)、ANBL3#(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CO2产气情况类似，至第440d时，CO2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、CO2)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。