中文摘要：

生物反应器填埋场中氮污染物的原位削减技术逐渐被用于生活垃圾填埋工程和已污染填埋场地修复，但其基础研究相对滞后。其中揭示填埋场中氮的形态转化特征及其主要影响机制是生物反应器填埋场达到渗滤液原位处理目标必须解决的关键科学问题，这方面的研究相对薄弱。本项目拟以生物反应器填埋场中环境特征、各形态氮的分布特征、氮的转化及其影响机制为研究内容，选择典型生物反应器填埋场，采用自制的原位取样箱定期获取渗滤液和填埋气样品，利用电化学原位自动测量系统原位采集填埋场内部不同单元的理化参数，利用氮稳定同位素质量平衡方法和同位素示踪技术研究氮形态转化特征及其主要影响因子，建立填埋场内部氮转化的动力学方程，揭示生物反应器填埋场中氮的形态转化及其影响机制。本研究成果可为进一步完善生物反应器填埋技术提供科学依据，也有助于进一步揭示污染填埋场地氮污染物的迁移转化机理，不仅有重大的理论价值，而且具有广阔的工程应用价值。

结论摘要：

本项目通过研究四个生物反应器填埋系统在不同运行条件下各系统对有机物和氮的去除能力，结果表明渗滤液在腐熟垃圾填埋反应器和新鲜垃圾填埋反应器之间顺序交替回灌克服了新鲜垃圾填埋反应器渗滤液简单回灌的不利因素，减少了产甲烷微生物的产甲烷过程。但是，尽管渗滤液中有机部分可以通过渗滤液的顺序交替回灌减小，其它的成分（尤其是氨氮）不能被该系统有效去除，因此这个填埋系统不能为渗滤液管理提供最终解决方法。厌氧-好氧系统通过调节产甲烷和反硝化过程，有效的去除了渗滤液中的有机物和氮。反硝化和产甲烷过程分别在新鲜垃圾填埋反应器和腐熟垃圾填埋反应器内较好的实现，而在好氧反应器氨氮被硝化，系统的出水可达到城市垃圾填埋场的污染物排放标准。准好氧填埋通过填埋结构的优化，形成好氧、缺氧和厌氧区，能够分离产酸阶段和产甲烷阶段，优化微生物的生长环境，加速有机物的降解，渗滤液的出水和厌氧填埋相比有更低浓度的COD, BOD5, VFA, 氨氮和凯式氮。因此，回灌型准好氧填埋场实现了氨氮和有机物的原位去除，避免了外排渗滤液的场外处理。和传统的厌氧和好氧生物反应器填埋场相比，准好氧填埋通过自然通风引入空气可以提供有机物和氮的快速降解。建立了填埋反应器内的底物降解和微生物生长的动力学方程、原位脱氮型填埋反应器的硝化和反硝化动力学方程，揭示了生物反应器填埋场内有机质和氮的转化过程及影响机制。基于质量守恒和有机物降解动力学原理，建立了填埋场中渗滤液有机物浓度动态变化模型，采用四阶经典Runge-Kutta算法对模型进行了求解，通过室内模拟实验对模型中参数进行了率定，并对模拟结果行了效率评价和T检验，两填埋柱模拟效率系数分别为0.7766和0.9193，表明了实测值和模拟值具有较好的一致性。T检验的结果也表明模拟值和实测值没有显著性差异。鉴于获取数据的限制，对模型参数进行了敏感性分析，三个关键参数的敏感性指数依次为 ＞ ＞ ，同时运用Monte Carlo方法对模型参数进行了不确定性分析, 从而使模型能够更加全面合理的模拟复杂多变的填埋过程。同时，基于多空介质中流体动力学基本理论，构建了城市垃圾填埋场填埋气迁移转化三维数学模型，并用有限元和迭代法对模型进行了数值求解，利用MATLAB编制程序进行了可视化模拟，模拟结果较好的反应了填埋气的时空分布规律，为填埋场的管理和填埋气的合理应用提供了重要手段。