污泥卫生填埋场设计优化

污泥卫生填埋是其大批量快速无害化消纳的主流技术。本论文以Darcy定律为理论基础,建立集气井抽气条件下的污泥填埋气一维压力分布简易模型,并进一步确定竖井抽气系统的最佳影响半径,优化污泥填埋气竖井收集系统。集气井的服务半径Roi可达到10~11.5m。填埋气导气竖井采用穿孔导气管居中的石笼,导气管管底与渗滤液收集干管相连通,管顶露出改性污泥覆盖层表面1.0m。导气竖井由里到外依次为:Φ160mm的HDPE穿孔花管、0.64m厚的级配碎石填埋气导排层、钢丝格网、200gm~(-2)机织土工布、0.3m厚的矿化垃圾(或建筑垃圾)保护层和200gm~(-2)机织土工布。每个污泥填埋库区设置3个导气竖井,导气井间距为20~25m;各导气竖井出气口由水平软管相互连通后,集中输送至总气体收集井,再通过HDPE集气干管送至填埋气发电区;填埋气导气井出口和集气干管应安装阀门和甲烷检测端口。     

高渗滤液水位填埋场的填埋气高效收集探究

在我国南方湿润气候区某高渗滤液水位填埋场开展现场抽气试验,测试了不同的水位埋深、试验井数量和井头负压条件抽气量,评估了该填埋场的填埋气资源化利用情况.固废堆体中的初始渗沥液水位平均埋深约3m,该水位下的填埋气收集率不足30%;不同井头负压和水位条件下竖井的抽气影响范围为8.85~30.53m;该填埋场固废的平均产气潜カ为143.69L/kg,平均产气速率为0.173a~(-1).此外通过调査现场竖井的渗滤液导排情况,掲示了用于降水的空气压缩机和竖井周边固废的渗透系数是影响竖井渗滤液导排效果的主要因素.结合抽气试验和现场调査,提出了提高填埋气收集量的工程措施,通过增设66ロ抽水竖井降低堆体中渗滤液水位,该填埋场的填埋气收集量由2240m~3/h提高至5900m~3/h.     

土壤气抽提多井方案的数值模拟研究

以存在石油烃污染的北京市某加油站场地为研究对象,设计了土壤气抽提(SVE)原位修复系统,应用AIR3D软件对SVE作用下土壤包气带的气压场进行数值模拟.划定以土壤气压强低于或等于101.122kPa的区域为抽气影响区域.模拟结果显示,单井的抽气影响区域不能满足要求;多井抽气时,井间区域土壤气体真空度受多井共同作用,扩大了抽气的影响区域.抽气井不同布置情况下井间距大小对相互作用效果存在影响.研究发现,井间相互作用随着井间距的增大而减小,井间距存在临界值.井间距临界值与抽气井的布置形式相关.对于本研究中的2眼井、3眼井、4眼井情景,此临界值分别在3~5m、5~8m、8~10m区间.超过此临界值时井间相互作用将显著减弱,并导致抽气影响区域不能覆盖整个井间范围.     

生活垃圾填埋气体产量的现场测试及IPCC推荐模型的校验

为了获得深圳市玉龙坑垃圾填埋场封场后填埋气体的实际产量,采用改进的现场抽气方法分别测定了填埋场内4口抽气井抽气影响区域内填埋气体的产量,计算获得其产甲烷速率分别为14.67×10-5、9.46×10-5、9.55×10-5和4.28×10-5m3/(t.h).据此计算出2005年玉龙坑垃圾填埋场的甲烷产率为322 m3/h,表明该填埋场填埋气体在经济性上已经失去了回收利用价值.采用此实测数据对IPCC推荐模型进行校验,发现垃圾降解的半衰期是影响IPCC推荐模型预测准确性的关键参数.我国城市生活垃圾中可降解有机物以厨余垃圾为主,分解周期较短,垃圾降解的半衰期短于IPCC模型的推荐取值范围.为了准确预测填埋气体的产量,需要在充分调查我国生活垃圾特性的基础上,确定模型参数的合理取值,提高IPCC推荐模型在我国的适用性.     

输氧抽气技术在垃圾填埋场治理中的关键参数试验研究

输氧抽气技术是基于好氧降解原理对垃圾填埋场中固体废弃物实施原位处理的先进环保技术。采用该技术对垃圾填埋场中固体废弃物减量化研究,总结了技术应用中的关键参数:有效影响半径,最佳真空度等。结果表明抽气流量大小与影响半径密切相关,抽气影响半径建议取20~25 m,抽气系统最优负压为20 k Pa,同时在技术应用过程中应保证垃圾场表层覆盖层的密封性能,尽量减少空气的渗入。输氧抽气技术在垃圾场的成功实施为同类型场地治理提供工程技术参考。     

填埋场产气规律的模型预测

垃圾填埋产气率预测对于评估填埋场能源气体产生潜力,确定填埋气体利用方式极为关键. 通过对南京水阁垃圾填埋场的现场取样、抽气试验及工程运行等数据的分析,讨论了对于填埋气体产生的两步一级反应耦合模型的求解方法;建立了基于有机物分解数据和现场抽气试验数据的2类求解途径,并对各自的适用范围进行了分析;给出了最大产气率、最大产气率发生时间和最大产气率发生时已产气量的解析解,其中最大产气率与反应速率常数(K)和总产气量(L0)有关,最大产气率发生时间仅与K有关,而最大产气率发生时的已产气量占总产气量的比率为常数,与反应介质、反应条件等均无关. 结果表明,填埋气体两步一级反应耦合模型的预测结果与实测结果较吻合.      

不同填埋龄垃圾甲烷和恶臭物质产生潜势

针对甲烷和恶臭物质产生潜势与垃圾填埋龄的关系,利用全自动甲烷潜能测试系统进行厌氧发酵实验,监测累积产甲烷量和速率,使用气相色谱/质谱联用仪分析恶臭物质种类和浓度.结果表明：填埋龄较短的垃圾产气量高于填埋龄较长的垃圾,填埋龄3a的垃圾产气量最大,单位质量垃圾甲烷累计产生量为29.81mL/g,填埋龄7a的垃圾产气量最小,为6.16mL/g,填埋龄3a的垃圾产甲烷速率最大,最高值达112.3mL/d;共检出40种恶臭物质,芳香族和脂肪烃种类最多、浓度最高,芳香族、卤代烃和含硫化合物浓度比例随垃圾填埋龄增加而增加;脂肪烃浓度比例随垃圾填埋龄增加而减小.     

城市生活垃圾热解产气特性的试验研究

在外热式固定床试验台上,针对城市生活垃圾中的典型组分,进行了不同条件下的热解试验研究。试验测量不同条件下产物的产气量和产气速率,分析了热解气的组分和气体热值。分析发现,物料的挥发分、加热方式以及热解终温等对产气影响大,随温度的增加产气中H2含量逐渐增多,C2H4和C2H6的含量逐渐下降,气体热值有一个最大值。     

有机垃圾单级高固体厌氧消化的中试实验

在中温(37℃)条件下,应用连续式单级高固体厌氧消化技术对有机垃圾进行了实验室规模的处理研究.结果表明:①根据产气量及pH值变化在时间上可划分为酸化阶段、恢复阶段、稳定阶段及过饱和阶段.②经过酸化的过程后,pH值最低达到5.6左右;在恢复阶段反应器内pH值随TS浓度的增加而稳定在6.8～7.8之间,产气量及甲烷气体浓度均增加;③稳定阶段有机垃圾消化反应总体运行状况良好,第125d出现最大日产气量.为91.86 L·d-1,此时消化液TS浓度为14.78%,甲烷气体的浓度50%一55%左右,HRT为20d,生物降解率为65.28%.④超负荷阶段,TS浓度达到17.71%,氨氮浓度为3770 mg·L-1,抑制了产甲烷杆菌的代谢,发酵液的PH值持续下降到5.8左右,生物降解率也下降到48.25%.     

腾发覆盖垃圾填埋场覆盖层机理试验研究及结构分析

研究了腾发覆盖垃圾场覆盖层水平衡机理并探讨了植物、土质和厚度调节对控制覆盖层水均衡的作用.6组腾发覆盖试验结果表明,腾发作用在覆盖层水量平均过程中起关键作用,覆盖层土壤水分耗散与叶面积指数表现出非线性增长关系;植物生长条件下覆盖层土壤水分总耗散量可以达到无植物覆盖情况下的3.3～4.5倍,60 cm覆盖厚度、植物生长条件下能够提供97.2 mm的土壤水库容积,而无植物生长情况下有效库容仅为62.8 mm; 降雨入渗在覆盖层中表现出非均匀运动特性,流动区域随深度的增加而呈指数递减的趋势,20、40和60 mm降雨条件下最大入渗深度与平均入渗深度的比值分别为3.65、1.77和1.40,表明土壤水库容量不仅取决于覆盖层土壤质地,厚度和初始含水率,并且与降雨量有关,非均匀入渗是植物生长条件下渗沥产生的主要原因.Hydrus-2D模拟覆盖层水均衡要素动态结果显示,相比粘土,选用砂壤性土壤能够更为有效利用腾发作用的调节和控制覆盖层水分,达到控制渗沥的目的.     

生活垃圾填埋场春夏季CH4释放及影响因素

采用静态箱法监测了2个生活垃圾填埋场春、夏季及昼夜的CH₄释放通量,并分析了影响CH₄释放的相关因素. 结果表明:填埋气体(LFG)主动收集对填埋场CH₄释放的影响显著. 在填埋龄相近的条件(4.0～4.5年)下,无LFG主动收集的填埋场春、夏季CH₄的释放通量(以CH₄计)平均值〔(541±1　005) mg/(m2·h)〕比有LFG主动收集的填埋场提高4.4倍. 在有LFG主动收集的填埋场内,填埋龄为1.0～1.5年的非渗滤液灌溉区的CH₄释放通量均值〔(324±847)mg/(m2·h)〕为灌溉区的10.0倍左右. 在有LFG主动收集的填埋场内,CH₄释放通量与各环境因子间无显著相关;而在无LFG主动收集的填埋场内,CH₄释放通量分别与覆土温度和气温呈显著正相关,与大气压强呈显著负相关.相关性分析结果表明,CH₄释放通量与填埋场覆土中含水率,w(有机碳)和w(总氮)呈显著正相关.      

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.     

边界元法在填埋场气体运移数值模拟中的应用

基于多孔介质流体动力学理论和边界元法原理,构建了填埋气运移边界元数值模型,进行填埋场内部填理气的运动规律研究;通过与理想条件下的解析解对比分析,检验了该边界元数值模型方法本身;进行了垂直抽气井设施的填埋场实例气体运动数值模拟,得到了填埋场内部填埋气体的压力分布情况,由此确定了集气井的影响范围.模型精度分析和模型验证结果表明,该模型与解析解的平均相对误差在3%以下,与实测数据的平均相对误差均在10%左右,具有较高的精度;抽气井模拟结果表明,该模型可应用于填埋场气体运移的模拟预测和现场分析,能够为填埋场释放气体控制系统设计和优化提供理论依据.     

垃圾填埋场渗滤液穿过垂直防渗帷幕的渗漏分析

为避免垃圾填埋场内的污染物对地下水造成污染,填埋场常采用垂直防渗帷幕.目前,我国南方的垃圾填埋场内渗滤液水位普遍较高,在高水头作用下污染物可能透过灌浆帷幕渗漏从而污染周边环境.分析了对流、扩散和吸附作用对污染物迁移的影响规律,以苏州七子山填埋场为例,分析了高水头作用下渗滤液透过防渗帷幕的渗漏,通过现场测试进行了验证,研究了灌浆帷幕渗透系数和灌浆深度对渗漏的影响.结果表明,在高渗滤液水位下,对流对污染物迁移起主导作用.实际工况下污染物穿过防渗帷幕需 19.5a,污染区域主要集中在场底含碎石粘土层中,目前污染物尚未渗漏至防渗帷幕下游,分析结果与现场实测结果一致;若防渗帷幕渗透系数能达到标准,则穿过防渗帷幕的时间将延长至填埋场稳定化之后,从而大大降低污染周边环境的可能性;但若帷幕灌浆深度不足,这一时间又将缩短至7a.防渗帷幕渗透系数和灌浆深度的控制对防止污染物向下游地区渗漏极为关键.     

填埋垃圾和渗滤液中CH4氧化菌的丰度研究

应用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-Time Quantitative Polymerase Chain Reaction,简称实时荧光定量PCR)技术对填埋场垃圾和渗滤液中CH₄氧化菌的pmoA基因进行定量分析. 结果表明:实时荧光定量PCR技术可用于渗滤液和垃圾中CH₄氧化菌的定量分析. 对于厌氧和准好氧填埋,初期渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于稳定期;准好氧填埋体渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于厌氧填埋体. 准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着填埋龄的增加呈先增加后降低的趋势,并在填埋后的9个月左右达到最大值,与准好氧填埋体CH₄产生的规律相似. 同时,准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着距导气管距离的增加而降低,但不同填埋时期的变幅不同,与准好氧填埋体O₂和CH₄的迁移规律有关. 此外,对渗滤液和垃圾样品的研究表明,准好氧填埋体垃圾填埋层内部存在大量的CH₄氧化菌,具有显著的CH₄氧化能力.      

城市生活垃圾填埋场垃圾-土壤-植物中汞含量的分布特征

在贵阳和武汉市的4座城市生活垃圾填埋场,研究了其中的生活垃圾、土壤和植物中的汞含量分布特征。结果显示,城市生活垃圾的汞含量分布极不均匀,浓度为0.170~46.222 mg.kg-1,几何均值0.574 mg.kg-1,一半以上的样品汞含量低于0.5 mg.kg-1,个别含量异常偏高,可能是被混入的含汞废弃产品污染了,而各个填埋场的垃圾汞含量几何均值相差不大。不同垃圾填埋场覆盖土壤的汞含量差异显著,反映了填埋场所在区域的土壤背景值以及垃圾填埋活动对覆盖土壤的污染程度,有时覆盖土壤的汞含量超过区域土壤背景值的2~23倍。填埋场附近的农田土壤存在一定的汞污染迹象。填埋场生长的植物因生活习性的不同汞含量分布特征也不同,无喙齿冠草为叶>根>茎,狗牙根和硬质早熟禾为地下部分>地上部分。随着填埋场运行时间的增长,附近生长的苔藓汞含量不断升高,封闭填埋场种植的玉米果实有一部分汞含量超过了食用标准,这些都说明填埋场的运行会给周围的生态环境带来一定的汞污染风险。     

Locating groundwater monitoring wells near cutoff walls

This paper presents a modeling study of two five-well monitoring networks designed for a rectangular landfill oriented oblique to regional groundwater flow. Respectively, a ‘linear’ and ‘non-linear’ network ignored and considered the hydraulic head field induced by a cutoff wall at the landfill's up-gradient boundary. All wells were located the same distance (measured parallel to groundwater flow) from the down-gradient boundary of the landfill, and there was an equal spacing (measured perpendicular to groundwater flow) between wells in each network. A simulation model was used to compute the detection efficiency of each monitoring network. In the non-linear network, wells clustered near the down-gradient corner of the landfill registered a 100% detection efficiency. This strategy was effective because the cutoff wall induced convergent groundwater flow beneath the landfill. Inter-well spacing was too high, and consequently detection efficiency was lower in the linear network. Two outer wells in that network detected no contaminant plumes. This study suggests that distorted hydraulic head fields induced by partial cutoff walls should be considered when designing detection monitoring networks at landfills.     

垃圾填埋气制汽车燃料气的主要环境影响分析

文章从垃圾填埋气的危害、垃圾填埋气制汽车燃料气的环境影响、压缩垃圾填埋气代替燃油的环境影响等方面进行了具体分析。提出垃圾填埋气制汽车燃料气既降低了垃圾卫生填埋场的安全隐患,减少包括温室气体在内的大气污染物排放量,又可代替不可再生能源,降低汽车尾气的污染程度,环境效益显著。     

Life cycle assessment as a decision support tool for landfill gas-to energy projects

The greenhouse gas (GHG) emissions from MSW landfill, and control methods to eliminate or minimize these impacts including energy recovery from landfill gas (LFG) of MSW landfill in Thailand have been evaluated. Life Cycle Assessment (LCA) is used as the analytical tool to evaluate the environmental consequences of landfilling holistically. The economic implications of the control methods are also briefly assessed. The results show that in terms of GHG emissions as well as in terms of economics, it is more advantageous to have a large centralized landfill and produce electricity from the LFG rather than having several small, localized landfills despite significantly lower transportation requirement for the latter case. Sensitivity analysis revealed that the global warming potential was sensitive to gas collection efficiency as well as methane oxidation rate in the landfill. This study shows the utility of a life cycle approach for evaluating LFG-to-energy (LFGTE) projects.     

Evaluation of alternatives for extending the life of landfills

Given the difficulty, as well as the high cost, of siting and constructing municipal solid waste (MSW) landfills it is incumbent on landfill managers to evaluate all practical measures to extend the useful life of existing landfills. This necessitates not only identifying potential methods to extend their life, but also the means to assess at what time horizons in the landfill's life such measures are cost effective. Some typical examples of methods to extend their life include: size reduction of incoming waste, improved in-place compaction density, use of alternative daily cover, waste diversion, and accelerating the degradation to enhance attendant settlement on the MSW. Most, if not all, of these methods incur capital/operating costs that must be evaluated. The methodology for this analysis is presented using the existing landfill at Andersen Air Force Base (AAFB), Guam, as a model for the procedure. The Landfill Extension Model (LEM) computer program was written to model the AAFB landfill and to analyze various extension alternatives to include compaction, shredding, alternative daily cover and operation outsourcing (contracting). The LEM computer program may be used to evaluate any landfill operation and is consequently useful for evaluating any existing landfill. It was found that by utilizing all of the proposed alternatives the life of AAFB landfill could be extended from 10 years to 48 years.