垃圾填埋场甲烷厌氧氧化作用研究进展

垃圾填埋场是温室气体甲烷的重要人为排放源之一,垃圾分解产生的甲烷会发生垂向和侧向迁移,并被氧化固定在垃圾填埋场中。研究显示与硫酸盐还原作用耦合的甲烷厌氧氧化(AOM)作用在垃圾填埋场内及其渗滤液羽状体中均可发生,形成自生碳酸盐和硫化物等沉积。因此,AOM作用是垃圾填埋场甲烷减排的重要途径之一。然而只运用气体地球化学方法与技术难以确定填埋场AOM作用的特征,而填埋场内自生碳酸盐可能保存了AOM作用的信息,但其矿物学、地球化学等特征很少有报导,还有待进一步研究确定。     

有机垃圾填埋过程产甲烷量化模型研究

垃圾填埋场产生大量甲烷,收集这些甲烷不仅可减少温室气体排放,并且可将其作为能源利用,而填埋场甲烷产量的预测是其利用过程中的首要环节. 笔者介绍并分析了现有几种有关垃圾填埋场甲烷产量预测模型的不足;并从可降解有机组分的厌氧降解机理出发,对降解主要反应方程进行量化,由此推导出产甲烷量化模型. 结果表明:每kg动物、植物、纸类和木竹类垃圾(净垃圾)分别可产生0.578,0.331,0.270和0.319 kg甲烷;在此基础上,推导出有机垃圾填埋过程产甲烷量化预测模型,验证结果显示,该模型预测结果可靠,且结构简单、参数较少、易于量化,由于在计算过程中舍弃了其他不可降解组分的含碳量,因而比现有模型更加精准.      

中国典型城市垃圾填埋场甲烷δ13C特征研究

城市垃圾填埋场是全球甲烷源中具有可削减意义的重要人为甲烷源。甲烷13C同位素特征是区域和全球甲烷源源强恒算的一个重要定量因子。研究测得中国阿苏卫垃圾填埋场甲烷δ13C特征值的一般范围为-54 9‰～-49 0‰,反映出了城市垃圾填埋场普遍的甲烷δ13C特征。研究表明,在排气系统方面与国外垃圾填埋场的结构差异和特定的场地条件,使阿苏卫垃圾填埋场排气系统和覆土层排放的甲烷都经历了相当程度的氧化,二者的甲烷δ13C特征值差异并不显著,普遍略重于国外相应研究结果,显示出较为显著的氧化特征。      

生活垃圾填埋场填埋作业台阶甲烷排放研究

为了解我国生活垃圾填埋场填埋作业期间的甲烷排放情况,采用DM(Default Methodology)模型、LandGEM(Landfill Gas Emission Model)模型与静态箱法模拟和测试计算了杭州市天子岭生活垃圾填埋场填埋作业台阶1h的甲烷排放量,结果分别为3.65×103m3、1.52×103m3和1.11×103m3;与DM模型相比,LandGEM模型的模拟结果与现场测试结果更接近.生活垃圾填埋场在填埋作业台阶运行期间(约2年)产生的甲烷量约占理论产生总量的50%,而填埋气体主动收集系统收集率仅为43%,即在此期间未被收集利用而排放的甲烷量约占理论产生总量的29%.因此,调控填埋作业期间的甲烷排放是我国控制生活垃圾填埋场甲烷排放总量的关键之一.     

中国城市垃圾填埋场沼气发电潜力分析

本文采用IPCC2006模型对中国垃圾填埋产生的甲烷资源与发电潜力进行估算结果表明:中国城市垃圾的甲烷潜在产量为299.3万t,体积41.86亿m3,潜在发电量为128亿kwh.在不考虑税收的情况下,垃圾填埋场填埋气发电投资回报期约为5～7年.倘若能申请批准CDM项目,投资回报期将有望缩短到2～3年.利用垃圾填埋沼气发电不仅节约资源还改善了人们居住的环境.随着填埋场填埋气发电技术的日益成熟,填埋气发电在国内有着广泛的应用前景.     

垃圾填埋场填埋气回收处理与利用

简单介绍了阿苏卫垃圾卫生填埋场的建设和运行情况,并对填埋场的垃圾成分和垃圾量进行了分析,得到该填埋场填埋气的实测组分.依据经典EPA产气模型对填埋场潜在填埋气产量进行了预测.结果表明,在2005-2039年的运行期间,预计该填埋场填埋气的平均产量约为33.7×106 m3/a.比较研究了填埋场填埋气的回收利用技术,指出并网发电是该填埋场填埋气的最佳利用方式.通过对填埋场填埋气发电项目进行的技术经济分析表明,该工程总投资为3 394×104元,项目年直接经济效益达230×104元.      

生活垃圾填埋场填埋气产生量估算模型

生活垃圾填埋场产生的填埋气含有约60%左右的甲烷,具有较高的利用价值。但有效开发利用的前提是对填埋气产气量及产气速率进行较为准确的估算,而填埋气的产生是一个非常复杂的过程,为此一些发达国家对此进行了积极的探索和研究,取得了一定的经验。文章据此对各种生活垃圾填埋场填埋气产生量及产气速率的估算方法进行了归纳和总结,按照理论模型和经验模型进行了分类,并比较了各自的优缺点和适用性;同时对先进国家的经验模型进行了剖析,为填埋气的利用提供了设计依据。     

庭院垃圾对填埋场甲烷的减量化研究

将熟化时间为24个月和2个月的庭院垃圾分别用于建设0.9 m厚的1#和2#两个生物覆盖层单元,并进行了为期15个月的野外试验,以验证庭院垃圾能否作为生物覆盖层材料用于减少垃圾填埋场甲烷的排放,以及利用同位素和质量守恒方法量化生物覆盖层对垃圾填埋场甲烷的氧化能力.结果表明,两个生物覆盖层对甲烷的氧化能力在建设初期达到整个观测期的最高值,分别为(141±10)g·m-2·d-1和(197±27)g·m-2·d-1,随后生物覆盖单元的甲烷氧化能力随季节交替降低至18~120 g·m-2·d-1和23~70 g·m-2·d-1.试验的中后期,在两个生物覆盖单元中均观测到明显数量的甲烷产出.试验结果表明24个月和2个月熟化时间的庭院垃圾作为生物覆盖填料,均具有较好的甲烷减量化能力,但所含不稳定有机质在厌氧条件下的降解会造成额外的甲烷释放.除此之外,在利用质量守恒方法量化甲烷氧化率时,忽略非甲烷氧化菌的呼吸作用会高估庭院垃圾对甲烷的减量化能力.     

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.     

垃圾填埋场甲烷排放监测方法研究进展

甲烷是第二大重要的温室气体,而生活垃圾填埋场是第三大甲烷人为排放源。因此,作为全球变化研究的重要组成部分,填埋场甲烷排放监测具有重要意义。监测方法的理论基础是基于质量守恒定律的气体对流扩散规律,常用的监测方法包括通量箱法、微气象法、质量平衡法、示踪气体羽流法与气体羽流法等,各种方法都有其优缺点,但新的监测方法受到了越来越多的重视。     

运用三次指数平滑法及多元线性回归预测并分析2000年垃圾产量

本文论述了如何运用统计预测的方法来预测我国2000年垃圾产量,以及垃圾产量的五元线性回归分析过程,并对预测结果进行了分析,说明了诸多因素与垃圾产量的线性关系.预测的方法很多,如:回归预测法、时间序列预测法、趋势外推预测法、指数平滑预测法、季节变动预测法,马尔柯夫预测法及投入产出预测法等.本文描述的预测方法是以现有数据特点及便于微机运算为基础,所有的公式都是可由微机编程的数学模型,并且表中的及各步骤的中间结果都是通过微机编程、调试计算出的精确结果.     

垃圾焚烧炉燃烧过程的优化控制策略

焚烧炉控制旨在使城市垃圾经处理后达到无害化、减量化和资源化的目标,既有利于环境保护,也有良好的社会经济效益。针对垃圾焚烧过程中由于燃烧对象复杂性导致的控制难题,提出了一种对垃圾焚烧系统实施优化控制的仿人智能控制策略。研究出稳定燃烧评判指标、控制模型、工程控制算法,并进行仿真试验。系统仿真试验结果表明:仿人智能控制策略鲁棒性强、控制品种好,是一种有效的控制策略。     

长江、嘉陵江重庆段生活垃圾污染负荷研究

通过对重庆市生活垃圾的取样分析，得出重庆市城区、郊区城镇生活垃圾中污染物含量，从而计算出重庆现有的生活垃圾污染负荷。同时，对重庆市到２０００年生活垃圾污染负荷进行了预测，为重庆市水污染控制规划提供了必须的生活垃圾污染负荷数据。     

酸碱-微波耦合预处理对污泥胞外聚合物溶裂与产甲烷行为的影响

对酸碱-微波耦合预处理后不同EPS组分在污泥厌氧消化行为中扮演的角色进行研究，通过产甲烷潜能实验评价其甲烷转化性能。结果表明:酸碱-微波耦合预处理通过溶出胞内有机物和改变EPS的分布来影响污泥产甲烷行为。甲烷累积产量最优预处理条件为pH=10，微波500 W，预处理时间120 s。此时，预处理后溶解型胞外聚合物（S-EPS）中的溶解性化学需氧量（SCOD）浓度达到11460 mg/L，是对照组浓度的184.5%，累积甲烷产量为89.08 mL/g，较对照组增加59.9%。碱处理（pH=10和12）时，S-EPS对累积甲烷产量的贡献率分别达到了16.6%和30.4%，远高于松散结合型胞外聚合物（LB-EPS）与紧密结合型胞外聚合物（TB-EPS）。在48 d的厌氧消化过程中，S-EPS对产甲烷的贡献率在1~4 d内快速升高，随后缓慢持续下降。因此，酸碱-微波耦合预处理通过强化污泥S-EPS中的多糖、蛋白质等有机质的溶出，促进污泥甲烷化。     

高温条件下初始pH值对污泥-餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产CH4的影响

污泥-餐厨垃圾厌氧消化产氢产CH₄可将城市有机废弃物转化为可再生能源H₂、CH₄,对实现碳减排发挥着重要作用。通过批式试验探究高温条件下(55±1℃),不同初始pH值对污泥和餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产CH₄的影响。研究结果表明:适度地增加产氢余物的碱度会提高产CH₄效能,而过低的初始pH则抑制了产氢余物产CH₄效能。初始pH=8时,CH₄最高浓度(79.08%)、累积产甲烷量(101 mL/g DS)和最大CH₄生产速率(12.21 mL/d)均达到最大。不同初始pH下,总糖和总蛋白质的降解量跟累积产甲烷量呈正相关,其中总蛋白的降解量及降解率均高于总糖。初始pH=8时,总糖和总蛋白质的降解量及降解率最高,分别为6078 mg/L、55.70%和4710 mg/L、69.67%。不同初始pH值下,产氢余物厌氧消化后的pH都趋于7.5左右。     

市政污泥与玉米秸秆混合高温厌氧发酵产甲烷研究

以实验室自主驯化的二沉池污水为接种物,对我国天津、昭通、太原3个城市的市政污泥和玉米秸秆混合物进行了高温(55℃)厌氧发酵,考察了不同发酵体系下发酵液pH、单日产气量、累积产气量、甲烷产率等指标随发酵时间的变化情况。结果表明:污泥单独发酵几乎不存在酸化现象,稳定后的发酵液pH值高于混合发酵试验组;污泥单独发酵系统的最大单日产气量出现在第1,2天,发酵系统加入玉米秸秆后最大单日产气量出现的时间有所延迟;天津污泥单独发酵(20 g-TS)的累积产气量达到2004 mL,高于其他2组;所有发酵系统的VS去除率均达到40%以上;随着发酵过程稳定,甲烷含量维持在70~85 vol.%,天津污泥单独发酵的甲烷产率达到141.01 mL/g-VS;Modified Gompertz拟合表明污泥单独发酵不符合"S"曲线,该系统下发酵停滞期较短,污泥与玉米秸秆质量比为3:1或2:1时甲烷产率、产甲烷速率和发酵停滞期具有一定优势。     

煤矿通风瓦斯氧化处理实验装置设计

我国每年通过煤矿乏风排入大气的甲烷为130～170亿m^3。由于煤矿乏风具有甲烷浓度低（〈0.1%）、富集难、气量大等特点,传统的处理方式是直接排空,造成了严重的污染和温室效应。针对此现状,设计了最大处理量为1 000 m^3/h的煤矿通风瓦斯热氧化实验装置,该实验装置包括配气系统、装置本体、换向系统、启动系统和测控系...     

木屑生物炭对秸秆和牛粪厌氧发酵产甲烷性能的影响

利用AMPTS全自动甲烷潜力测试系统、First-Order水解模型、修正的Gompertz和logistic模型,在了解生物炭各理化特性的基础上,通过对厌氧发酵的水解速率、产甲烷潜力及最大甲烷产率等进行拟合和对比分析,研究木屑生物炭对序批式湿法厌氧发酵的影响规律。结果表明:木屑生物炭对序批式厌氧发酵前期的底物水解速率、甲烷产率及累积甲烷产量均有着显著的影响,其中木屑生物炭对水解速率的影响强于果木生物炭和活性炭,较椰壳生物炭弱,且提升厌氧发酵系统的缓冲能力较椰壳生物炭和活性炭强。木屑生物炭对厌氧发酵的强化作用与生物炭粒径成负相关,当粒径<0.5 mm时强化效果最好,提高水解速率33.93%,提升最大产甲烷速率约19.32%,缩短延滞期约51.28%。     

煤矿乏风低浓度甲烷催化氧化数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT,通过导入CHEMKIN格式详细化学反应机理对煤矿乏风低浓度甲烷气体在壁面涂有Pt催化剂的蜂窝陶瓷通道表面的催化氧化过程进行数值研究,计算分析了有、无催化剂情况下乏风低浓度甲烷在通道内的反应情况,同时进一步分析了乏风甲烷浓度、入口进气速度、通道壁面温度及通道直径对甲烷氧化率的影响。结果表明:在蜂窝陶瓷通道内壁负载Pt金属催化剂不仅可以降低乏风中低浓度甲烷氧化所需的温度,而且可以大大提高甲烷的氧化率;甲烷氧化率随着乏风甲烷浓度和通道壁面温度的升高而增大,随着入口进气速度和通道直径的增大而下降。     

我国工业危险废物的来源、处理及监管对策与建议

通过大量环境统计数据的分析,对我国工业危险废物的产生、综合利用、处置和贮存,从行业来源、区域分布进行了分析和总结。结合我国工业危险废物企业自建设施和政府集中处理设施处理情况,对我国工业危险废物的处理和环保监管对策提出了若干建议。