实验室模拟生活垃圾生物反应器*

徐晶，刘洪杰，赵由才，宋立岩

（1.环境微生物与生态研究中心，中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆400714；2.中国科学院大学，北京100000；3.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200094）

·设计与探讨·

实验室模拟生活垃圾生物反应器*

徐晶1，2，刘洪杰1，2，赵由才3，宋立岩1，2

（1.环境微生物与生态研究中心，中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆400714；2.中国科学院大学，北京100000；3.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200094）

实验室生物反应器模拟与垃圾填埋场现场实验相比，具有周期短、可控性高、目的性强、取样方便等特点，是目前广泛应用的方法。但是关于生物反应器的设计与运行等方面没有系统的资料与标准，生物反应器的设计与运行对于准确模拟垃圾填埋场垃圾降解过程至关重要。本研究根据国内外近20 a进行的垃圾生物反应器研究，从反应器设计、垃圾选择与预处理及影响反应器运行因素3个方面进行综述，为建立实验室模拟生活垃圾生物反应器提供依据。

垃圾填埋场；生活垃圾生物反应器；实验室模拟生活垃圾生物反应器

1 模拟填埋的生物反应器的必要性

随着我国城镇化进程的推进，城市生产生活过程中产生的垃圾日益增多。据《全国环境统计公报》2014年数据显示全国已设生活垃圾处理厂（场）2 277座，全年实际共处理生活垃圾2.42×108t，其中采用填埋方式处理的共1.82×108t；2015年，全国设市城市生活垃圾清运量为1.92×108t，城市生活垃圾无害化处理量1.80×108t，其中，卫生填埋处理量为1.15×108t，占63.9%［1］。可见填埋依然是我国城市生活垃圾处理的主要方法。

20世纪70年代初美国Pohiand等率先通过实验室模拟垃圾填埋场，研究渗沥液回灌对于填埋场稳定化的影响［2］。20世纪90年代开始，国内开始了有关渗沥液回灌及回灌对填埋场微生物结构变化的影响研究，实验室模拟的垃圾降解规律及稳定化过程研究，垃圾填埋场中污染物降解与转化利用，以及垃圾填埋场气体回收利用等相关研究［3］。朱青山等［4］在恒压条件下研究了氮、磷、钾等添加物对垃圾表面沉降速度的影响，根据表面沉降速度与时间建立了数学模型，推算填埋场稳定化进程。王罗春等［5］通过模拟垃圾填埋场试验，初步描述了填埋场稳定化过程。同时王罗春等［6］也探讨了垃圾填埋场渗沥液回灌对渗沥液水质、垃圾降解、填埋气、填埋沉降等的影响。

垃圾填埋场不仅是收纳各种废弃物（如废弃金属、塑料及纤维等）的地方，也是各种污染物的储存库（潜在的污染输出源）。Oman C等［7］采用气相色谱质谱联用分析了渗沥液中污染物情况，共检测出45种有机污染物，例如具有致癌性［8］邻苯二甲酸二酯（Phthalic acid diesters：PAEs）。近期，作为新兴污染物的抗生素和抗性基因也在填埋场和渗沥液中得到检出。李蕾等［9］对国内某大型垃圾填埋场中抗生素和抗性基因的分布特征进行了系统研究，从垃圾样品中均检测出磺胺类和四环素类抗生素及相应的抗性基因，检出的抗生素和抗性基因浓度均远高于环境背景值，而且其分布特征与垃圾降解时间及含水率等具有关联。黄智婷等［10］在上海2个垃圾中转站和1个垃圾填埋场渗沥液中均检测出多种高浓度的抗生素和抗性基因。HolmJ等［11］调查了丹麦某城市的垃圾填埋场，发现其地下水中含有高浓度的磺胺类药物104～106ng·L-1。

综上所述表明：现阶段卫生填埋是我国处置生活垃圾的主要手段；垃圾填埋场是一个新建的生态系统，新填埋垃圾和污染物与已填埋垃圾与污染物以及填埋场场地本身物质一起进行演化，其涉及的科学问题主要包括：①填埋场稳定化过程；②填埋场物质平衡；③填埋场能量回收；④填埋场污染物控制。进行上述问题研究的手段通常有实验室模拟和现场实验2种方法。由于现场实验不可控因素较多，实验周期长，而且基础设施投入较大，故填埋场机理研究多采用生物反应器模拟卫生填埋场。建立一个高效的生物反应器不仅可以保证实验顺利进行，缩短实验周期，而且可在可控的条件下尽量接近实际垃圾填埋场的环境，确保实验连续取样，使结果具有代表性。但是目前关于实验室模拟卫生填埋场的生物反应器的设计及操作等问题没有系统的资料与标准。因此，本研究根据国内国外近20 a进行的垃圾生物反应器研究，从实验室模拟生活垃圾生物反应器设计、生活垃圾选择与预处理，以及影响实验室模拟生活垃圾生物反应器运行因素等3个方面进行综述，为建立实验室模拟卫生填埋场的生物反应器提供依据。

2 模拟填埋的生物反应器设计

赵由才等［12］研究中等规模模拟填埋场垃圾降解规律，结果表明：中等规模的模拟与几十千克的小型垃圾柱的结果近似，重现性较好，说明利用模拟填埋场研究垃圾在填埋场中的降解规律是可行的。而实验室模拟垃圾填埋场根据实验规模与目的不同，反应器的型式、制作材料与规格等的选取不同。大型实验模拟多采用方型反应器，砖砌混凝土结构［13-14］；中小型实验室模拟一般采用柱型反应器，材料多数以聚氯乙烯（Polyvinylchloride：PVC）和有机玻璃制成；依据实验目的设计生物反应器，其次也要考虑反应器对模拟实验的影响，比如反应器几何尺寸、材料等是否能够满足实验要求，同时影响模拟实验的因素也不容忽视，比如已定体积下，垃圾的压实度对垃圾降解、产气的影响等等。

综合考虑各方面因素，优先满足对实验影响较大的因素，采用相对合适的反应器设计和操作。下面主要从承载量与压实度、几何尺寸角度介绍柱型小型实验室模拟反应器的设计。

2.1 承载量与压实度

承载量是指反应器能装填物质的量或体积。实验要求的承载量和填埋的压实密度很大程度上决定了反应器尺寸形状设计。虽然高压实密度有利于节约空间，减少反应器的制作，但如果一个反应器的承载量太大，则易导致酸积累，降解过程受阻［15］。

提高压实度可增加单位体积的填埋量、改变垃圾柱内部的水分含量和水分分布。填埋时，当垃圾水分含量低于饱和状态时，垃圾压实密度越大，单位体积垃圾内的水分越多，垃圾中微生物新陈代谢越活跃，有利于垃圾降解；当垃圾水分含量大于饱和含水率时，垃圾压实密度越大，单位体积垃圾内的水分越少，垃圾中微生物可利用的水分越少，不利于垃圾的降解。同时也有文献［2，16-17］提到：提高垃圾压实密度可提高垃圾的气体产率，加速垃圾的降解。但是垃圾过度压实不仅会造成垃圾柱内含氧量减少，垃圾好氧降解过程不充分；也不利于回灌液下渗，水分分布不均造成局部积水，不利于渗沥液水质的改善和甲烷的产生，影响垃圾快速降解［16-17］。孙晓蕾等［18］研究了不同垃圾压实密度对室内模拟回灌型准好氧填埋场稳定化进程的影响，结果表明压实密度为430.18 kg/m3时，渗沥液水质得到明显改善，垃圾柱累积表面沉降量最高，稳定速率最快。

2.2 几何尺寸

在实际填埋场垃圾温度受气温的影响大小与填埋深度成反比。有文献［16］报道，当填埋深度大于2.1 m时，垃圾温度受场地气温的影响不明显，当填埋深度大于4～7 m时，则基本不受场地气温的影响。但在模拟垃圾填埋实验中没有相关研究证实。对于模拟消化反应系统中却有相关报道［15］：大型反应器相较于小型的反应器，其内部温度受外界昼夜温差影响较小；指出：当消化池反应器径高比在0.66～1.00范围时，反应器单位体积的产气能力最大；反应器深度为4.88 m，直径为1.22～1.52 m时，其工作效率最好。本研究统计了相关文献表明：实验室模拟垃圾填埋实验中径高比多为0.27～0.38（参考表1），但在两相型生物反应器中产甲烷反应器采用的上流式厌氧污泥床生物反应器径高比也有为1∶8的［19-20］。古大田［21］从保温角度，考虑产气率以及费用等问题，通过推导计算得出了各型式厌氧消化器的最佳几何尺寸，比如拱顶、平底圆筒形反应器最佳尺寸为R（圆筒半径）=0.575 88 V1/3，D（圆筒直径）=1.151 76 V1/3，h（拱顶高）=0.575 88 V1/3，H（圆筒高）=0.575 88 V1/3，Amin（最小表面积）=5.209 40 V2/3；同时得出在定容积下，各型容器最小表面积大小顺序如下：球形＜蛋形＜拱顶锥底圆筒形（k=1/4，k=1/5）＜拱顶拱底圆筒形（k=1/4）＜截锥顶底圆筒形＜拱顶平底圆筒形＜拱顶拱底圆筒形（k=1/5）＜锥顶平底圆筒形＜平顶底圆筒形＜正方体形。又由于随着反应器的高度增加，其内部压力也会增加，而当压力低于0.4MPa，对产气没影响，在高压时，产气率下降［22］，故在设计反应器高度时还应考虑压力对产气率的影响，控制好径高比。古大田［21］也计算了最佳几何尺寸容器的径高比，结果如下：锥顶平底圆筒形、截锥顶底圆筒形、蛋形分别为0.82、1.25、0.826，而球形、拱顶锥底圆筒形、拱顶拱底圆筒形、拱顶平底圆筒形、平顶底圆筒形、正方体形均等于1或接近1。在设计模拟垃圾填埋实验反应器时可参考上述结论。

表1 实验中的反应器相关统计

3 垃圾分析与预处理

模拟填埋中垃圾是实验重要的基质，实验室模拟中选用的垃圾主要是2种：实际填埋垃圾和自配垃圾。自配垃圾的垃圾配比根据实验目的设定，一般需要参照所研究地区的生活垃圾组成确定。填埋垃圾的成分、性质等不仅影响垃圾降解速率，也是选择垃圾预处理方法的重要因素。因此填埋前了解垃圾的成分与特性，根据实验要求选择相应的预处理，是十分必要的。

3.1 垃圾组分分析

城市生活垃圾组分复杂，不同种类的垃圾其降解难易度不同，实验室模拟填埋前进行垃圾组分分析，初步了解垃圾中物质类别及比例，分析垃圾的可降解性、降解周期，控制不利降解物质的量，有利于模拟实验可行性及实验结果讨论分析。瞿贤等［29］分析了新鲜垃圾填埋层内固相生物质组分（总糖、蛋白质、脂肪、纤维素和木质素）的初期降解规律，结果表明：新鲜垃圾填埋后渗沥液中高有机质主要来源于垃圾中原有总糖和蛋白质的快速水解发酵；产甲烷阶段的主要碳源是纤维素，其水解速率可能是甲烷化过程的限速步骤；纤维素/木质素质量比可作为指示填埋垃圾稳定化的指标。Ogata Y等［30］研究了盐度对垃圾厌氧降解和微生物群落的影响，结果表明盐浓度为21 mS/cm不影响垃圾降解，但在35 mS/cm时抑制CH4产生，当达到80 mS/cm时不仅抑制CH4和CO2的产生，而且阻碍有机物的降解；而影响盐浓度的物质中，铵含量水平对产气的影响显著，控制垃圾中铵浓度对促进垃圾生物降解至关重要。

3.2 垃圾预处理

城市垃圾不仅组分复杂，而且不易降解成分多，尤其是复杂的有机材料，使得垃圾生物转化难以实现。常通过一些预处理破坏复杂的高分子结构促使其分解成简单的单体，增加物质的溶解性、反应面积，加速水解作用，提高降解效率，实现生物转化［31-32］。常采用不同类型的预处理（物理、化学、生物法及其组合）来提高复杂垃圾的生物降解性（表2）。

表2 预处理方法

3.2.1 机械预处理

机械预处理主要包括筛分、磁选和涡电流技术、近红外检测、冲击式分离、破碎或粉碎等［37-38］。通过机械预处理分离出无机物，以便实现无机物的再循环，增加资源回收率［39］。其次通过物理机械预处理，改变垃圾中复杂物质的聚合度、颗粒大小，增加垃圾比表面积与均质性，比如机械破碎［37］。

在实验室模拟垃圾填埋中，对垃圾进行破碎、混合，可减小垃圾粒径，增大垃圾比表面积，扩大与微生物接触面；也可以改善压实效果，增加单位面积的填埋量；有利于均匀填埋，水分分布，促进生物降解，加快垃圾降解速度［2］。Jain S等［15］研究表明，物质的最大化利用率和物质尺寸成反比，反应器中填充物颗粒过大不利于产甲烷。Warith M［40］通过对比填埋垃圾有无破碎处理的实验，发现对垃圾进行破碎处理，有利于促进垃圾生物降解。但是过度的破碎也会带来一些不利的影响，易导致垃圾厌氧降解滞留在产酸阶段［2］。

3.2.2 生物预处理

生物预处理的目的是通过增强水解作用强化消化过程［41］。生物预处理包括厌氧方法和好氧方法。好氧预处理，比如堆肥，在厌氧消化前进行堆肥，有利于增加生物量，强化水解过程，使复杂大分子转化为简单分子，提高垃圾的生物降解率，加速稳定化进程［15］。也有通过添加生物剂或接种，来增加垃圾中生物量，促进垃圾水解，比如：以成熟的堆肥物、活性污泥或真菌菌种为添加剂［31-32，37］。Fdez-GueelfoLA等［31］通过对有机垃圾进行预处理，结果表明，热化学和生物预处理均可以加强水解作用和有机物溶解性。

3.2.3 热化学预处理

热处理是工业规模应用最广泛和最成功的预处理方法之一。垃圾、污泥厌氧消化通过提高温度（150～180℃），促进垃圾、污泥脱水，减少其粘黏度使胶体结构解体，加强后续的消化处理，同时有利于病原菌的去除［41-42］。据文献［15］统计热处理的温度范围在50～250℃均有报道，但是热处理需借助外力升高温度，经济投入量相对其他方法要高。而相比于热水解，碱处理需要的温度较低，而化学反应释放的热量可以升高溶液温度，因此化学预处理通常和热处理相结合。

化学预处理是一种通过添加强酸、强碱或氧化剂来分解有机物的方法。酸处理可分解含高木质纤维素的物质，因为酸能破坏木质素结构，酸性环境有利于水解微生物生长。在酸处理期间最重要的反应是半纤维素水解为单糖，促进木质素凝聚和沉淀。但是酸性过强，易产生具有抑制性的副产物，比如：糠醛和羟甲基糠醛［15］。因此常采用稀释酸和热处理相结合的方法。在污水消化池中最常用的氧化剂是臭氧和过氧化氢。通过增加臭氧剂量加强臭氧化作用，引起污泥的局部溶液化并且增加产量。但是过高的臭氧量会导致溶解成分的氧化析出，降低溶解率。此外，它的氧化性会减少甲烷产量。在厌氧消化系统中碱预处理是常用的化学预处理方法，其最基本、最重要的反应是促使物质溶解和皂化，诱导固体颗粒膨胀，增加比表面积，增大物质和微生物接触机会，同时利用添加的碱性物质来调节pH，改善厌氧消化的环境条件，使其有利于微生物生长，加速生物降解。添加的碱性试剂的处理效率依次是：NaOH＞KOH＞Mg（OH）2=Ca（OH）2；在一定范围内，加大添加剂量和升高温度，有利于污泥溶液化和增强厌氧生物降解；但是高浓度的Na+或K+会阻碍随后的厌氧消化，故碱性试剂的添加量应在适宜的范围［41］。化学预处理的效果取决于所运用方法的类型和所处理物的特征。但总体来说，化学预处理不适用于含有大量的碳水化合物的易生物降解的物质，因为降解加速易造成VFA的积累，从而不利进入产甲烷阶段［15］。

4 影响生物反应器运行的因素

从本质上讲，生物反应器型填埋是一种生物过程被强化了的卫生填埋技术，它通过有目的的控制填埋场内微生物的生命活动，使得填埋场内参与有机质转化的微生物的种类、数量和活性提高，从而提高垃圾中有机组分的转化效率和转化速率［17］。其调控手段主要包括液体（水、渗沥液）注入、覆盖层设计、营养添加、pH调节、温度调节和供氧等，其中渗沥液回灌是生物反应器填埋场最常用的操作运行方式之一。通过渗沥液回灌可以间接调控水分和pH，同时也可以作为营养物添加的途径，调控C/N，在最优化的外界条件下最大化的使得生物反应器高效运作，从而克服了模拟垃圾填埋场垃圾降解的周期长，稳定化进程受阻，如酸积累使得酸化阶段转入产甲烷阶段延缓等问题。

4.1 水分

微生物的生命活动离不开水［16］。垃圾水分含量是影响垃圾生物降解和稳定化的重要因素，适宜的含水率（通过比较不同含水率对垃圾的降解和稳定化的影响实验，发现60%～75%的含水率最适宜垃圾降解［2］），有利于水解反应的发生，从而为垃圾中的微生物提供营养物质，有助于微生物繁殖，进一步促进垃圾降解［17］。研究表明填埋垃圾水分低于10%～15%时微生物生命活动停止［38］；低于40%会抑制微生物对垃圾的生物降解［43］。实际操作中调控垃圾的含水率常采用回灌渗沥液的方法，这也有利于反应器中微生物的分布［44］。适度的水分流动可促进垃圾降解，但是如果回灌频率过高，会引起饱和积水、酸积累等问题，降低垃圾降解速率。San I等［45］通过定期改变试验回灌频率、回灌量发现，实验前期较低的渗沥液回灌频率有助于垃圾降解快速进入产甲烷阶段，进入产甲烷阶段后，较高的渗沥液回灌频率有助于固相垃圾的水解和填埋垃圾的最终稳定；结合垃圾降解速率、产气量和渗沥液理化指标综合分析表明：后期回灌频率为每周3次，每次回灌量不超过2L，实验效果最好。

4.2 pH

适宜的酸碱环境有利于微生物的生长，过高过低的pH，会影响微生物膜表面电荷、膜的通透性及改变酶活性，进而影响微生物的新陈代谢。在填埋初始阶段由于O2被逐渐消耗，垃圾由好氧降解转为厌氧降解，而起主导作用的厌氧微生物的适宜pH范围为6.8～7.4［17］。Jain S等［15］总结表明当pH保持在6.5～7.5范围，微生物活性高，生物降解效果好，而低于6.5，高于8.0时均对产甲烷菌不利。随着垃圾降解的推进，垃圾中的有机物的水解和发酵产生的有机酸令反应器中的pH持续下降（酸化阶段中期pH最低可达5.0），产酸菌逐渐成为垃圾反应器中优势群落；后期由于挥发性酸被消化和CH4的产生，pH开始上升，在此阶段人为调控pH为6.8～8.0，有利于微生物群落的演变，促使反应进入产甲烷阶段。Warith M［40］的实验结果表明，产甲烷阶段pH降低，产甲烷菌活性也相应的减少，同时pH与化学需氧量和生物需氧量呈负相关。因此，在产甲烷阶段调控pH在一个合适的范围，有利于保持气体产量，促进垃圾降解［15］。

4.3 温度

温度对微生物的生命活动至关重要，适宜的温度加快酶促反应速率，有利于微生物的新陈代谢，进而间接影响垃圾中有机物的分解。周效志等［46］通过控制模拟填埋的反应温度，发现反应温度在（15±2）℃时，渗沥液回灌抑制微生物代谢，而反应温度升到（35±2）℃，有利产甲烷菌的生长。也有研究表明在厌氧消化中有2个重要的温度带（35～38℃和50～65℃）决定着嗜温型和嗜热型2类微生物生长情况，从而控制消化效率［15］。可见，温度对填埋垃圾的降解至关重要，适宜的温度能够提高反应器体系中微生物体内酶的活性，加快微生物的生长及代谢速率。

4.4 营养物

微生物生长繁殖需要营养物的供给。在填埋场垃圾是微生物的营养物质的来源［17］，垃圾中含有的营养元素的种类和数量影响微生物的生长繁殖。微生物生长所必需的营养成分包括碳、氮、磷以及其它微量元素等。除了需要保持足够数量的营养成分之外，各营养成分之间还需要保持合适的比例，在厌氧消化系统中，一般认为碳、氮和磷的合适比例为100∶5∶1，如果碳量过高，氮、磷含量不足，则氮、磷就成为污染物分解的限制因子［2，47］。其中垃圾中碳与氮的平衡，即C/N尤为重要。据JainS等［15］研究表明，目前大多垃圾中的C/N在20/1～30/1范围，而在厌氧消化（Anaerobic digestion：AD）过程有利于厌氧菌生长的最优C/N为25/1。不适的C/N可能导致氨氮（Ammonia Nitrogen：AN）浓度升高或挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acid：VFA）的积累，对AD来说，TAN和VFA是2个重要的中间物和潜在的抑制剂，高浓度的TAN和VFAs会使产甲烷菌活性减弱，甚至阻碍AD进程。黎乾等［27］利用模拟填埋垃圾生物反应器研究了回灌渗沥液C/N对填埋垃圾堆反硝化性能的影响，结果表明：回灌渗沥液的COD/NO-3-N比例对反应器的反硝化活性具有显著性影响，当COD/NO-3-N从3.11提高到13.08时，反应器内硝酸盐还原速率可从1.14 mg/（kg·h）提高到11.40 mg/（kg·h），当比值为6.37时，反硝化作用快速、稳定。

4.5 接种物

添加接种物可以快速启动生物反应器，有效提高垃圾中微生物的种类和数量，从而提高反应器的消化能力，加快有机物的分解速度［43］。是否向反应器中添加“接种物”需要根据实验内容与目的而定。最常见的“接种物”是含有丰富厌氧微生物的活性污泥或发酵液等。将垃圾与活性污泥、河道、湖泊淤泥、畜禽粪便等混合填埋，可增加填埋场内有益微生物的种类和数量［17］。Myers M等［43］以活性污泥作为接种物，建立对比试验，结果表明，添加了活性污泥的反应器中的垃圾降解率明显增高。Warith M［40］也在试验中比较了添加活性污泥对垃圾降解的影响，结果发现，接种反应器中垃圾的降解率达50%，而未接种反应器中垃圾的降解率只有37%。说明添加接种物可明显提高垃圾的消化率和减容量，增加填埋场的处理能力。李启彬等［46］的试验结果也显示，渗沥液在添加活性污泥后，有机物的分解速度加快，其中COD的下降速率较不添加污泥的提高了10%，并较早进入稳定产甲烷阶段，产气时间提前。

4.6 渗沥液回灌

垃圾渗沥液回灌技术利用回灌净化渗沥液，调控垃圾的含水率，实现内部营养比例调控，pH调控等，提高填埋气产量和能量转化利用，加速填埋场的稳定化过程［2］。San I［45］实验室模拟研究渗沥液回灌对固体废物降解的影响，结果表明，采用渗沥液循环回灌的生物反应器型填埋柱积累产气量和填埋气中CH4含量都要显著高于没有回灌的传统卫生填埋。马泽宇等［48］研究3种回灌方式下的填埋气产气规律，实验表明与原液回灌型厌氧生物反应器相比，渗沥液处理后回灌能加快甲烷稳定化过程。实际的大规模试验中，渗沥液回灌也被证明是调节垃圾水分和促进垃圾稳定化的有效手段。Townsend等［49］、Chan GYS等［50］进行的渗沥液回灌试验结果均表明，渗沥液回灌有利于垃圾填埋气产量和垃圾沉降速率。渗沥液回灌也会影响稳定化进程，比如渗沥液原液回灌易导致VFA积累，使垃圾降解滞留在酸化期［48］。回灌负荷会影响产气效能，据杨国栋等［51］的实验结果表明，较大的回灌负荷虽能促进产气进程，但不利于系统温度和产量效率的稳定化。关于最佳的回灌比相关的研究结果从回灌反应柱体积的13%到30%均有［52］。邓舟等［26］的渗沥液回灌量对其特征及填埋稳定化的影响的实验结果表明：回灌填埋垃圾量5.3%的渗沥液能更大程度地加速填埋场的稳定化进程，采用2.7%回灌比的能形成更好的微生物环境。杨巧艳等［53］通过模拟生物反应器填埋场实验，研究了渗沥液回灌频率对产气的影响，结果表明，较低的渗沥液回灌频率有利于生物反应器快速进入产甲烷阶段，但不利于填埋垃圾的最终稳定。因此在设计渗沥液回灌时应中和各因素，选取合适的回灌方式。

5 总结

与垃圾填埋场现场实验相比，实验室生物反应器模拟具有周期短、可控性高、目的性强、取样方便等特点，是目前广泛应用的方法。中等规模的模拟与几十千克的垃圾柱的结果近似，重现性较好，表明了长期以来利用模拟反应器研究垃圾在填埋场中的降解规律是可行的。尽管实验室生物反应器模拟可以较好反映实际填埋过程，但在反应器设计上还是存在一些不容忽视的问题，例如为了适应小规模模拟系统，垃圾需要破碎或进行相应的预处理，但目前在实际填埋场，大规模的垃圾破碎化或其他大规模的预处理无法实现，因此如果实验需要填埋未破碎的垃圾模拟垃圾填埋场的异质性等，应采用大型的模拟反应器，如采用砖砌混凝土结构；小型的实验室模拟虽然便于设计、控制，但是无法反映实际填埋场复杂多变的环境及垃圾的异质性，受外界温度等的影响较大等，故在设计反应器时应根据实验目的与要求而定，同时垃圾的含水率、渗沥液回灌频率、温度、pH等参数对调控实验进程至关重要。实验模拟填埋场中，要根据实验规模、条件和处理目标选择适当填埋方式，设计生物反应器的规格与操作参数，以加速垃圾降解、缩短稳定化时间和节约成本及运行费用。

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Laboratory Simulation on Landfill Bioreactor

Xu Jing1，2，Liu Hongjie1，2，Zhao Youcai3，Song Liyan1，2
（1.Environmental Microbiology and Ecology Research Center，Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology，Chinese Academy of Sciences，Chongqing400714，2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100000；3.State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，Tongji University，Shanghai200094）

Field experiment and laboratory simulation on landfill bioreactor（LSLB）are 2 widely used methodsto monitor the refuse decomposition.Comparing with field experiment，LSLB shows advantage in short cycle，better controllability，strong purpose，sampling feasibility，and so on.There is，however，little information and no standard on LSLB.The design and operation of LSLB is critical for accurately simulating refuse decompositionin landfill.Therefore，we reviewed the past 20 years research on LSLB world widely and concluded the common feature of LSLB in reactors design，refuse pretreatment，and factors influencing the reactor operation.The aim is providing the basic information for LSLB establishment to better modeling the refuse decomposition in landfill.

landfill；landfill bioreactor；laboratory simulation on landfill bioreactor（LSLB）

X799.3；TQ052

A

1005-8206（2017）04-0069-08

徐晶（1990—），硕士，主要研究方向为固体废物处置与资源化。E-mail：xujing@cigit.ac.cn。

宋立岩，E-mail：songliyan@cigit.ac.cn。

生活垃圾卫生填埋场中抗生素和抗性基因的分布特征与迁移转化规律（51578528）

2016-09-22