粉煤灰_炉渣提高生物反应器垃圾处理性能研究_刘文海

粉煤灰、炉渣提高生物反应器垃圾处理性能研究*刘文海李秀金(北京化工大学，北京100029)摘要:通过粉煤灰、炉渣和生活垃圾共置处理，研究粉煤灰、炉渣提高生物反应器垃圾处理性能的机理和效果。结果表明:粉煤灰、炉渣可以有效去除重金属离子，调节反应器内pH，使渗滤液停留时间延长4倍～5倍，产气量提高5.9倍～7.8倍，甲烷含量可提高2倍以上，共置处理效果显著好于生活垃圾单一处理。关键词:生物反应器;生活垃圾;粉煤灰;炉渣;甲烷STUDYONENHANCINGTREATINGPERFORMANCEOFABIOREACTORBYADDINGFLYASHANDCINDERLiuWenhaiLiXiujin(BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China)Abstract:Thispaperresearchedthemechanismandtheeffectofthebioreactorfortreatingrefusesbyaddingflyashandcinder．Theresultsshowedthattheflyashandcindercouldobviouslydecreasetheheavymetalconcentration，adjustthepH，entendthepenetrationtimeofleachateby4～5times，increasethegasproductionby5.9to7.8times，andalsoraisethecontentofmethanebyover2times．Theefficiencyoftheco-disposalismuchhigherthanthesingletreatmentofdomesticrefuses．Keywords:bioreactor;domesticrefuses;flyash;cinder;methane*教育部科学技术重点项目(03028);北京市自然科学基金项目(0862063)。0引言随着中国经济的快速增长，2009年底全国655个城市生活垃圾清运量达1.52亿t［1］，粉煤灰排放量达到1.6亿t，历年库存约11亿t粉煤灰，占地达到33330万m2(50万亩)［2］。如此大量的生活垃圾、粉煤灰和炉渣是我国目前面临的严重环境问题。同时我国常规化石能源日益紧张，国家正积极提倡发展生物质能源，发展“生物反应器”垃圾填埋技术，既可解决大量生活垃圾的出路问题、减少其对环境的不利影响，又可开辟新的生物质能来源，是缓解我国常规能源紧张状况的新途径。本文提出利用生物反应器对生活垃圾、粉煤灰和炉渣进行共置处理，着重探讨了添加粉煤灰、炉渣后对提高厌氧生物反应器处理效果的机理，从而达到以废治废目的，为今后实际工程应用的推广，提供一定的理论依据。1试验部分1.1试验材料试验所用生活垃圾，根据统计的北京市生活垃圾成分比例［3］(餐厨垃圾60%，废旧纸张20%，橡胶塑料15%，其余成分5%(渣土、纤维等))，经严格配比后粉碎成2cm大小备用，垃圾平均含水率为46.2%。试验所用粉煤灰、炉渣均取自燃煤锅炉房，细粉煤灰为60目，粒径为0.1～0.3mm;粗粉煤灰为35目，粒径为0.3～0.5mm;炉渣为18目，粒径为0.75～1.0mm。1.2试验装置与方法1.2.1粉煤灰、炉渣渗透性能试验采用定水头渗透仪测试粉煤灰渗透系数，试验装置见图1。试验装置直径为25cm，高40cm，粉煤灰柱高26.2cm，顶部接高位水箱，底部出水管收集渗出液，粉煤灰上部放置打孔塑料泡沫防止冲刷粉煤灰表面，装置下部设多孔滤板以便于液体渗出。渗透系数公式见式(1):311环境工程2011年10月第29卷第5期DOI:10.13205/j.hjgc.2011.05.033图1定水头压差渗透试验装置K=QLA·12Ht(1)式中K———渗透系数，cm/s;Q———5min渗流量，mL;L———两测压管起始高度差，cm;A———底面积，cm2;H———实际测压管高度差，cm;t———渗流量对应的时间，s。1.2.2粉煤灰、炉渣重金属吸附性能试验进行粉煤灰、炉渣重金属本底析出浓度、pH检测;配制含重金属Cu、Cr、Zn、Pb溶液(其中Cu浓度32mg/L，其余均为50mg/L)。分别秤取10g两种粒径粉煤灰及炉渣，加入25mL配制重金属溶液，30℃恒温水浴震荡，每10min取样，采用原子吸收分光光度计法测定上清液重金属含量。1.2.3生物反应器内部渗透性能试验1)生活垃圾渗透性能试验:采用的模拟反应器试验装置见图2，生活垃圾装填密度368～400kg/m3，用配制的CaCl2示踪剂溶液测试反应器内上部及底部4个水平方向上2组共计8个样本的垃圾含水率，