高有机质含量垃圾的含水量监测试验研究

为了研究时域反射技术(TDR)对高电导率、高有机质含量的填埋垃圾的适用性,设计并制作了探针表面镀环氧树脂基复合材料和套PVC管的TDR探头,测试并评估了各个探头测试介质含水量的电导率适用范围和感应区域范围,同时推荐了95%探针长度套PVC热缩管的探头作为最优选择.对所选探头进行标定后,安装在填埋自制新鲜垃圾和现场老垃圾的模型单元中,测试渗滤液入渗过程中和入渗后的含水量变化,结果表明:经表面处理后的TDR探头能够有效测试高有机质含量填埋垃圾的含水量,且能够对瞬态渗流过程引起的含水量变化迅速响应;当渗流达到稳定时,TDR测试的含水量结果与水量平衡分析结果较为接近,绝对误差在5%以内.     

生活垃圾填埋过程含水率变化研究

为分析垃圾在好氧和厌氧条件下降解过程中含水率变化的规律,采用时域反射测量(time domain reflectometry,TDR)技术监测了垃圾填埋过程中含水率的变化情况.结果表明,填埋过程中垃圾体积含水率随时间逐渐增大,垃圾持水性能不断提高.好氧初期垃圾内水量变化与含水率变化正相关,好氧后期则为负相关;厌氧填埋过程中,垃圾沉降压缩是含水率变化的主要原因.垃圾TDR读数与基于物质衡算的垃圾体积含水率计算值之间有较好的相关性,好氧填埋过程两者最大偏差约为±5%,厌氧填埋过程两者最大偏差约为±2%,TDR技术适用于实际填埋工程的含水率测量.     

基于ERT的垃圾厌氧填埋初期的水分运移过程研究

水分监测是填埋场运行过程中必不可少的一个方面,考虑到现有监测方法不容易得到垃圾内部的水分分布情况,本文将高密度电阻率成像法(ERT)用于监测生活垃圾在厌氧填埋初期的水分分布和运移过程研究.通过建立室内厌氧填埋模拟柱,应用取样分析、时域反射传感器(TDR)、高密度电阻率成像等方法对生活垃圾在厌氧填埋条件下初期两个月的降解和水分变化过程进行了监测与研究.结果表明,试验期间生活垃圾处于好氧降解过渡至厌氧降解的阶段.随着垃圾的降解,含水量呈现增加的趋势,在第30d之后,柱体内部存在明显的水分运移现象.在柱体下部单元层中,高密度电阻率成像法得到的垃圾电阻率值与时域反射传感器(TDR)测得的体积含水量之间存在明显的对应关系.根据电阻率与体积含水量的拟合公式,得到了柱体下部单元的含水量分布和储存水量的变化过程.储存水量的变化过程与质量含水量计算得到的结果是一致的,两者之间的可决系数达到0.9488.以上研究结果充分说明,在厌氧填埋初期,高密度电阻率成像法可以用于监测垃圾堆体内的含水量分布和水分运移过程.     

生物反应器填埋条件下垃圾生物质组分的初期降解规律

在经甲烷化填埋层渗滤后的渗滤液循环回灌的新鲜垃圾填埋层内,以生物质分类表征为基础,分析了新鲜垃圾填埋层内固相各生物质组分（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,垃圾中原有总糖组分和蛋白质的快速水解发酵是新鲜垃圾填埋后产生高有机质浓度渗滤液的主要机制;脂肪和纤维素的降解产物不是填埋初期高有机质浓度渗滤液的主要来源;纤维素是填埋层稳定产甲烷阶段的主要碳源,其水解速率可能是甲烷化过程的限速步骤;纤维素/木质素之质量比可作为指示填埋垃圾稳定化的指标.各生物质组分的初期降解速率常数均在0.01至0.1之间,而填埋气体中甲烷体积分数在60d内达到45%.食品垃圾组分富集的生活垃圾,应用生物反应器填埋技术时,必须具备足够的降解容量以代谢填埋初期固相中总糖和蛋白质快速水解产生的酸性液相产物.     

北京市北神树填埋场垃圾堆体总氮、总磷和总有机碳含量沿深度变化研究

营养元素是微生物生命活动赖以持续的物质之一。垃圾在降解过程中碳、氮、磷等营养元素的含量变化是堆体内微生物活动以及稳定化程度的重要表征。选择临近封场的北京市北神树垃圾卫生填埋场为研究对象,采用现场打井采样和室内分析的方法得到了不同深度(对应不同填埋年龄)垃圾中总氮、总磷和总有机碳的含量。结果表明:新鲜垃圾(填埋1~2年)与陈腐垃圾(填埋3~12年)中3种元素含量相差较大,总氮、总磷和总有机碳含量分别从4.91%、2.54%和37.67%变化为9.67%、2.92%和10.95%。陈腐垃圾中营养元素含量沿深度变化不大,3种元素变化范围分别为8%~11%、2%~4%和5%~16%。说明填埋3年后的垃圾能基本实现稳定。此外,陈腐垃圾中总有机碳与总磷含量变化呈现显著的相关性,而总有机碳与总氮含量、总氮与总磷含量并无显著相关。     

北京市北神树生活垃圾填埋场产甲烷菌的群落结构和演替规律

产甲烷菌是填埋场稳定化的关键微生物.以北京市北神树垃圾填埋场为采样地,钻井采集了填埋深度6~36.1 m,填埋时间2~15 a的垃圾样品.采用PCR检验其中产甲烷菌的种类,并基于QPCR技术获得的数据,研究了各类产甲烷菌随时间和深度的数量变化,及其与垃圾化学性质之间的关系.发现堆体内有机质含量基本稳定,p H呈弱碱性,符合产甲烷阶段的化学特性.检测出两类乙酸营养型产甲烷菌(Methanosaeta和Methanosarcina),一类氢营养型产甲烷菌(Methanobacterials).随着填埋时间的延长,产甲烷菌呈现出先升高后下降的趋势,填埋9 a以上的垃圾中产甲烷菌群落结构趋于稳定.乙酸营养型的Methanosarcina为优势类群.三类产甲烷菌的含量与挥发性脂肪酸含量显著相关,与各类大分子有机质含量相关性很弱或不相关,表明产甲烷菌的数量受底物含量的影响,而在填埋2 a以上的垃圾中,大分子水解、发酵等作用对产甲烷菌影响微弱.     

冻土与融土中生活垃圾填埋处理的试验研究

试验模拟了冻土及融土中生活垃圾的填埋对于周边土体的影响,通过检测填埋场各点处土壤含水量、温度、含盐量和有机质的含量,认为水分运移是影响可溶盐离子迁移的主要因素,盐分与水分的分布具有很好的一致性;温度对盐离子的迁移及有机质的分解有很大影响,温度越高,盐离子的迁移及有机质的分解速率越快。冻土环境不利于可溶盐离子及有机质的迁移与分解,冻土中各点含盐量及有机质含量高于融土。     

城市生活垃圾填埋场渗滤液回灌处理的研究

我国目前约有95%左右的城市使用填埋法处理生活垃圾。生活垃圾的填埋处置会产生大量的渗滤液,渗滤液水质复杂多变,具有高CODcr含量、高重金属离子和高NH3-N含量的特点。如果垃圾渗滤液进入环境,会对土壤和地下水带来严重的污染。本论文采用城市生活垃圾填埋并覆土的模式,模拟生活垃圾填埋场的运行状况,同时收集渗滤液并研究渗滤液回灌法对垃圾渗滤液的p H、CODcr、NH3-N等各项指标的去除效果。     

深圳过桥窝垃圾填埋场填埋气体产量研究

结合垃圾成分、填埋量等因素,利用IPCC产气模型对深圳过桥窝垃圾填埋场封场后一段时期的产气情况进行了预测,将现场气体测试的结果与之进行比较,得出该填埋场气体不适合收集利用以及垃圾中厨余含量高、降解周期短的结论.     

填埋垃圾初始含水率对渗滤液产量的影响及修正渗滤液产量计算公式

我国填埋场设计阶段,渗滤液产量计算结果往往偏小.参照山谷型填埋场,建立了一个长400 m,宽500 m的水量平衡计算模型,模型中垃圾体高50 m,分5个填埋阶段,每阶段填高10 m,用时2 a,共填埋10 a.利用该模型,分阶段计算填埋垃圾初始含水率对渗滤液来源组成和总产量的影响.渗滤液总产量由降雨入渗量和垃圾自身渗滤液产量组成,初始含水率越高,垃圾自身渗滤液产量和渗滤液总产量越大,垃圾自身渗滤液产量所占渗滤液总产量的比例也越高.当填埋垃圾初始含水率分别为27%、40%、50%和60%时,日平均渗滤液总产量分别为272、583、823和1 063 m3.d-1,垃圾自身渗滤液产量分别为-144、168、408和647 m3.d-1.垃圾初始含水率高于50%时,自身渗滤液产量占渗滤液总产量的比例超过50%,成为渗滤液总产量的主要部分.目前中国规范中采用的渗滤液产量计算方法,未考虑垃圾自身渗滤液产量,当填埋垃圾初始含水率较高时,计算结果偏小.基于上述水量平衡分析结果,进一步提出了包括垃圾自身渗滤液产量的修正计算公式,并通过2个大型中国南方填埋场的现场实测数据进行了验证.     

生物洞穴影响的黄河口粉质土优势流及其效应研究

生物扰动对沉积物性质的改变已越来越受国际地圈生物圈计划的关心.通过高密度电阻率法和示踪剂相结合的方法,监测了室内模拟黄河口生物洞穴影响非饱和粉土的渗流.从入渗的电剖面特征分析,发现渗流主要发生在生物洞穴形成的大孔隙通道中,而周围基质中的渗流很弱,即黄河口粉土的生物洞穴中存在优势流.优势流在细粒土的垂直迁移中有重要作用,同时也改变了大孔隙周围土体的基本性质,如密度、含水量、强度、颗粒组成以及电导率等.优势通道在入渗过程中可增加周围土体的含水量,但在排水的过程中也可增加周围土体的排水能力,具有增水和排水的双重效应.     

大型垃圾填埋场表面沉降研究

研究了在上海市老港垃圾填埋场１７号填埋单元建造的２０００ｍ＾２小型卫生填埋场及表面沉降规律，结果表明，表面沉降与拉圾的压实程度有关，在填埋过程中，垃圾被充分压实后，学降就相对较小，在所监测的２．５年时间内，最大螺旋沉降大于１ｍ是垃圾填埋初始高度（４ｍ）的２５％，根据垃圾表面沉降的预测结果，讨论了老港垃圾填埋场的利用途径和可能性。     

电动力学修复对沉积物理化性质的影响

以某化工厂排污沟渠中受六氯苯污染沉积物为对象,选用非离子表面活性剂OP-10为强化助剂,研究了电动力学修复后沉积物理化性质如pH、有机质含量、氧化还原电位、含水率和电导率变化情况。结果表明,电动力学处理13.5d后靠近阳极区域沉积物被酸化,而阴极区域被碱化;表面活性剂在沉积物上的吸附导致靠近阳极处有机质含量明显增加,其有机质含量最大增幅达到46%以上,而靠近阴极区域的有机质随电渗析流迁移使得其含量低于初始值;氧化还原电位与pH分布呈相反趋势;沉积物中含水率从阳极向阴极增大,靠近阴极处又降低;沉积物中大部分区域电导率值小于初始值。     

基于我国典型村镇生活垃圾特性的利用处置途径分析

基于全国12个省份、72个典型村镇生活垃圾的采样调查,系统分析了垃圾组分组成、含水率、湿基低位热值、肥效指标(有机质、TN、TP、TK)及重金属含量对焚烧、堆肥及填埋技术可行性的影响。结果表明：村镇生活垃圾全组分、可燃组分、可燃组分(厨余类除外)的湿基低位热值分别为4263,5652,13772 kJ/kg,村镇生活垃圾进行焚烧处理,分选环节可显著提高湿基低位热值。村镇生活垃圾有机质、含水率、N、P、K含量等方面,均基本满足堆肥化处理有关要求,可进行堆肥处理,但部分地区Cd含量超标,应强化源头分类,控制堆肥产品的品质,降低环境风险。村镇生活垃圾填埋处理前对可回收垃圾和有害垃圾进行分类回收,可减少约1/3的填埋垃圾量,并最终减少垃圾填埋渗滤液的污染风险。     

加速填埋场稳定化进程复合菌系的构建

针对传统的填埋场稳定化时间长等问题,采用生物强化技术以加速填埋场的稳定化进程.以反复筛选与多次传代培养的性能稳定的功能菌群为基础,通过研究不同组合的功能菌群对填埋场所产渗滤液及填埋垃圾稳定过程的影响,构建了一组能加速填埋场稳定化进程的复合菌系.结果表明,该复合菌系较其他组合功能菌群对渗滤液指标影响最大,渗滤液的产量、COD和氨氮影响最大,使各指标在填埋初期达到峰值后明显消减,分别在49,30和44d后持续低于其他各组,且氨氮浓度130d后低于10mg/L,达到国家生活垃圾填埋场污染控制标准(GB 16889-2008)规定的渗滤液氨氮排放标准.渗滤液累计产量、COD和氨氮总量在整个填埋周期较对照组分别减少了26.66%、26.59%和25.40%,降低了填埋场的污染负荷.该复合菌系对垃圾稳定化指标影响最大,至填埋结束时,填埋垃圾TOC 、TN和C/N较对照组分别低39.6%、18.95%和25.48%,垃圾沉降率和总有机质生物降解率分别较对照组提高了9.99%和26.23%.     

碱渣与生活垃圾混合填埋的实验研究

以碱渣(白泥)和生活垃圾按不同比例混合填埋,模拟真实垃圾填埋场的垃圾降解条件,进行垃圾降解实验以探索白泥存在对垃圾填埋场垃圾降解过程的影响。通过21周的室内模拟实验,垃圾填埋时填加白泥可以提高渗滤液出水的pH值和电导率DS值,降低出水的COD值。得出垃圾填埋时加入适量白泥是经济有效的固体废弃物处理处置方法的结论。     

垃圾填埋气测试与火炬装置的开发

本文中开发的一套垃圾填埋气的工程化测试与火炬装置,不仅能满足在建设垃圾填埋气利用工程中的前期测试任务要求,提供系统、全面的测试数据,还能作为一个流程单元应用于建设工程中。该装置获得了成功应用,并在长达半年的连续运行期间表现出稳定的工作性能,为开展垃圾填埋气利用工作提供了良好的测试手段和应用装置。     

表面沉降对填埋场加速稳定化进程的宏观表征

基于生活垃圾填埋的室内模拟实验,通过4种不同工况下垃圾表面沉降规律的分析,研究了表面沉降对填埋场加速稳定化进程的指示作用.结果表明,垃圾稳定化进程中,表面沉降量S随时间相继呈线性、幂函数和双曲线分段变化,可在宏观上表征垃圾填埋场的稳定化进程及生物反应器填埋技术对稳定化进程的加速作用.在此基础上,将垃圾填埋场稳定化进程划分为3段:不稳定段,S27%.     

我国填埋场改造及发展方向的探讨

对我国部分生活垃圾填埋场和室内填埋设施的填埋气组分进行了现场测试和分析,结果表明,厌氧填埋场的CH₄含量高,半好氧填埋场CH₄含量很低。并针对我国填埋场的现状提出了如果打算利用填埋气进行发电,填埋构造可以作成厌氧填埋,否则,填埋场应以安全性为 主,应建造成半好氧结构。      

准好氧生物反应器填埋系统的渗滤液变化特性研究

针对传统卫生填埋过程中存在的不足,开展了准好氧生物反应器填埋场的室内模拟试验,以导气管管径为参照变量,设计两组准好氧生物反应器填埋场并对其进行连续监测。研究表明:在填埋处理的300 d内,垃圾沉降比例接近40%,固相垃圾的有机质含量可降至24%,渗滤液的COD、BOD5、TOC、氨氮与总氮等污染物指标可得到高效去除,分别降至3 643,73,1 284,67,109 mg/L,VFA物质可降至20 mmol/L,B/C降至0.02~0.03,渗滤液的可生化性大大降低,填埋垃圾减量化、无害化、稳定化效果显著。