填埋场好氧强化稳定化过程及其碳排放特征研究

好氧修复通过将填埋场从厌氧状态转化为好氧状态,加速填埋场垃圾的降解,以实现填埋场在短期内达到稳定状态,并减少后续温室气体排放.本研究以实际运行13年的某中型填埋场为对象,探究了好氧加速稳定化过程中堆体内垃圾性质特征及填埋气变化规律.结果表明：在每次3 h为间隔,每天曝气12 h的运行状态下,经过12个月的好氧治理,总曝气量约为5319万Nm3,填埋场平均沉降为36 cm,约占堆体平均高度的2.6%,沉降性能随修复的进行逐渐减弱;氧气的进入促进了垃圾有机碳的降解,有机碳含量从修复前的10.1%～16.3%下降至4.3%～8.8%,平均下降了47.6%,降解率随初始有机碳含量的增大而升高;填埋气中O2浓度主要分布于7.8%～14.1%,CO2浓度为7.5%～12.3%,好氧反应比较活跃,但存在曝气量不足区域;堆体内甲烷浓度基本处于2%左右,满足《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求》中场地中度利用的相关要求;修复过程中单位垃圾的总碳排放量约为13.8 g·kg-1干垃圾,其中,二氧化碳贡献占78.2%;碳排放量与初始有机碳含量呈显著正相关（r=0.902,p<0.01）,表明好氧修复...     

填埋场好氧修复过程碳排放特征及削减研究

填埋场是温室气体的主要人为排放源之一。由于历史原因我国目前存在着大量到期填埋场及非正规堆场,面临着严峻的存量垃圾问题,亟需进行修复,而好氧修复技术因其能够有效加速垃圾稳定化而得到了广泛应用,但修复过程中其碳排放特征尚且未知。因此,以某大型垃圾填埋场为对象,考察其在不同的修复状态下,填埋场有机质垃圾和二次污染物的变化特征,揭示其在好氧修复下的稳定化进程,并核算该过程中的甲烷(CH₄)减排效果。结果表明:该填埋场在曝气量和注水量分别为322.34 m3/min及25.65 m3/d的操作状态下,通过间歇注气方法(注气3 h,停3 h,每日运行9 h),垃圾中有机质平均含量从47.66%降至17.86%;填埋气CH₄含量从0.02%~46.48%下降至4.23%,满足导气管排放口CH₄浓度<5%的要求;渗滤液中ρ(COD)、ρ(氨氮)及ρ(总氮)分别降低至800.8,680.9,897.8 mg/L;在修复过程中,该填埋场CH₄实际排放量从24.57 t降低至2.47 t,减少了22.10 t CH₄排放,同时由于填埋场稳定化的加速,其CH₄排放潜力减少了1.75 kg/t垃圾。该研究成果中好氧修复可做为填埋场CH₄减排的重要支撑。     

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。     

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。      

渗滤液回流对准好氧填埋产气过程影响研究

依据准好氧填埋的原理,构建了大型模拟填埋场。对准好氧填埋结构渗滤液回流情况下填埋气产气过程做了跟踪监测。定期测定填埋气中的组分浓度变化,结合填埋场渗滤液水质变化进行分析。结果表明准好氧填埋条件下进行渗滤液回流有利于减轻渗滤液的排放量且不会造成NH4+-N的累积。渗滤液回流可以加快甲烷的产气速度,渗滤液回流时的甲烷浓度约为不回流时的甲烷浓度的2倍。从而可加快垃圾的稳定化进程。     

填埋场好氧稳定化非甲烷有机物排放特征及臭氧生成潜势

非甲烷有机物（NMOCs）是生活垃圾填埋场释放的重要恶臭物质及臭氧前体物,好氧快速稳定化可有效缩短垃圾稳定化周期.为了解该过程中NMOCs的组分浓度变化特征及潜在环境影响,在河北省某生活垃圾腾退填埋场采集曝气和非曝气阶段场地表面、堆体内部及覆膜破损处的10个气体样品,以气相色谱-质谱法定性、定量分析其中NMOCs的组分和浓度.结果表明:①共检出57种NMOCs物质,曝气阶段NMOCs总浓度（10 555.88 μg/m3）比非曝气阶段（32 358.81 μg/m3）低67%,曝气有效降低了NMOCs的释放浓度.②所有样品的烯烃平均浓度在NMOCs总平均浓度中占比（42.6%）最高,其中丙烯（1 007.28 μg/m3）和正丁烯（822.77 μg/m3）的平均浓度最高.③相关性分析和主成分分析表明,曝气阶段各类物质来源相似或受同一环境因素影响,非曝气阶段卤代烃与其他NMOCs来源有显著差异.④分别以等效丙烯浓度法和最大增量反应活性法计算,曝气阶段臭氧生成潜势较非曝气阶段分别降低了71%和73%,快速稳定化可有效控制臭氧前体物的释放浓度.烯烃是好氧快速稳定化中臭氧生成潜势贡献最大的物质,占臭氧生成总潜势的86%.但所采集10个样品中有9个样品的臭氧生成潜势可能诱发空气质量问题,是GB 3095-2012《环境空气质量标准》中O₃二级浓度限值（200 μg/m3）的1~525倍.研究显示,烯烃是好氧快速稳定化过程释放的主要非甲烷有机物类物质.      

准好氧填埋场中间覆盖层CH_4释放及减排潜力

针对河北省某准好氧垃圾填埋场进行了CH_4释放通量测定,同时测验了中间覆盖材料的CH_4氧化性能,并在此基础上分析了准好氧垃圾填埋场作业过程中的CH_4减排潜力.结果表明,作业台阶表面中午和下午的CH_4释放通量相对较大,填埋龄为4、8、12、16个月的CH_4平均释放通量分别为4.79,21.16,81.04,7.44g/(m~2·d).CH_4氧化材料的氧化能力大小为:厌氧填埋陈腐垃圾准好氧填埋陈腐垃圾老覆盖土陈腐垃圾:新土(1:10,m/m)禽畜粪便堆肥生活垃圾堆肥新覆盖土.填埋龄为4、8、16个月填埋堆体选用厌氧填埋陈腐垃圾、准好氧填埋陈腐垃圾、老覆盖土、陈腐垃圾:新土(1:10,m/m)为覆盖层,理论上可以完全氧化作业台阶表面释放的CH_4气体;填埋龄为12个月填埋堆体采用陈腐垃圾和老覆土作为覆盖层,理论上可以氧化去除填埋堆体导气管周边5~15m范围内释放CH_4气体,但不能完全去除导气管5m范围内释放的CH_4.     

甲烷氧化菌在填埋场覆盖层的工程应用 (Ⅰ):分离与筛选

选取了湖泊底泥、矿化垃圾、覆盖土和好氧污泥4种填埋场周边易得基质为分离源,采用驯化、传代培养、甲烷氧化能力及适应性等方法进行了适合于填埋场覆盖层应用的甲烷氧化菌的筛选研究.结果表明,从好氧污泥中分离得到的甲烷氧化菌较其它分离源得到的甲烷氧化菌具有更高的甲烷氧化活性(2461.29μg·h-1·g-1,以每g干污泥每小时氧化的CH4量(μg)计,下同)和甲烷氧化速率增幅(1045.56μg·h-1·g-1,以每g干污泥每小时氧化的CH4量(μg)计,下同),接种后能显著提高覆盖材料的甲烷氧化能力(p0.05),且不受CH4浓度的抑制.源自好氧污泥的甲烷氧化菌具有生长迟滞期短、生长速率高等特点,对填埋场的甲烷削减更具适应性,有利于工程扩大应用.     

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.      

浅析准好氧填埋场垃圾的稳定化机制

介绍了填埋场垃圾稳定化机理,分析了影响填埋场稳定化的因素,提出了建立准好氧填埋场不仅有利于加快垃圾的稳定化进程,还可减排温室气体和改善渗滤液水质,确保填埋场地最大限度地安全再利用。     

好氧填埋技术对渗滤液水质变化的影响

垃圾填埋场产生大量渗滤液,而一般厌氧型填埋场产生渗滤液中含有很高浓度的有机物。因此,渗滤液成为填埋场的难题。通过试验模拟垃圾的好氧填埋过程,并在此过程中对垃圾产生渗滤液中的COD、BOD5和NH 4+-N进行连续监测,通过试验初步得出:在好氧填埋条件下,垃圾堆体产生渗滤液中有机物和NH 4+-N浓度得到较大程度降低。渗滤液中COD、BOD5和NH 4+-N的降解率分别高达98.99%、99.94%和99.78%。     

城市垃圾填埋场覆膜内的甲烷及恶臭物质特征研究

卫生填埋是常用的固体废弃物处置方法。部分填埋场对已经封场和暂时不填埋垃圾的区域覆盖高密度聚乙烯膜(HDPE),便于雨水分流、减少垃圾渗滤液产生量。通过在华北地区某城市生活垃圾卫生填埋场设置采样点,监测分析了HDPE覆膜内积聚的甲烷及恶臭物质的浓度和成分,研究在不同季节、填埋时间产生的甲烷及恶臭物质特征。结果表明:填埋场覆膜内甲烷的平均浓度为15.6%;硫化物、胺类以及恶臭浓度分别为153.9 mg/m3,16.0 mg/m3以及4 322 OU。主要的恶臭物质为硫化氢和氨。总挥发性有机物的浓度为0~147.2 mg/m3,苯系物、烷烃和烯烃是挥发性有机物的主要成分。恶臭浓度与硫化物、胺类浓度具有明显的相关性。环境温度、垃圾填埋龄和填埋量对甲烷及恶臭物质的产生与释放有明显影响。夏季甲烷及恶臭浓度分别达到81.2%和20 943 OU,明显高于其他季节。随着垃圾填埋龄和填埋量的增加,恶臭物质的浓度和成分均发生显著变化。     

生活垃圾处理的碳排放和减排策略

利用质量平衡模型,在核算生活垃圾处理技术碳排放的基础上,通过低碳化程度评价方法,建立了面向不同层次需求的生活垃圾低碳化策略.研究结果表明,餐厨垃圾产沼利用、生活垃圾填埋气收集利用和焚烧发电的低碳化程度最高,分别为93.7%、75.3%和71.0%.在不具备上述处理条件的地区,可以采用准好氧填埋,或在填埋之前进行好氧稳定预处理实现碳减排,其低碳化程度分别为61.8%和56.7%.根据目前生活垃圾的处理情况,估算我国每年生活垃圾处理过程将形成甲烷排放超过600万t,总碳排放约1.5亿t;而通过实施低碳化处理策略,2015年甲烷排放可减少至约500万t,总碳排放减少至1.3亿t.     

垃圾填埋场生态修复工程滑坡成因及应对措施

垃圾填埋场封场覆盖系统滑坡现象屡见不鲜。为探究其滑坡原因,以某垃圾填埋场生态修复工程覆盖系统为例,深入分析了滑坡现象产生的机理,并结合边坡稳定性分析,得出堆体沉降和突降暴雨是该填埋场产生滑坡的主要诱发因素。堆体沉降和突降暴雨带来的覆盖土层渗透系数提高、覆盖排水系统破坏、排水层饱和、边坡稳定性下降等影响若不及时维护或消除,则会造成覆盖土层边坡失稳。建议加强垃圾填埋场生态修复工程竣工后的维护管理制度建设和执行,解决好排水不畅的问题,对覆盖土层、排水沟、盲沟、截洪沟等设施进行及时维护,保障覆盖排水系统运行正常,以降低垃圾填埋场封场覆盖系统大面积滑坡的风险。     

超高温自发热好氧堆肥工艺处理生活垃圾探究

超高温自发热已被应用于剩余污泥好氧堆肥,然而该技术对生活垃圾好氧堆肥过程的影响尚不清晰。此外,固氮剂过磷酸钙（CS）对超高温自发热好氧堆肥处理生活垃圾的影响也不明确。以生活垃圾为研究对象,建立空白组（R1）和添加CS （R2）的生活垃圾超高温自发热堆肥体系,探究了CS影响下生活垃圾超高温自发热过程中温度、含氧量、含水率、温室气体释放、溶解性COD及腐熟指标的变化规律,分析CS对生活垃圾堆肥后微生物群落特征的影响。结果表明:实验组温度最高为80.3℃,高于空白组,且最低含氧量、含水率均低于R1。实验组中甲烷和N₂O的最大释放速率分别为0.09,1.3 g/（kg·d）,均显著低于空白组,CS存在有助于生活垃圾堆肥保氮。此外,实验组中溶解COD的最大含量为42.3 mg/g,略高于R1,CS利于堆体中有机物释放。微生物群落分析表明,实验组中Saccharomonospor和Planifilum的相对丰度分别为25.6%和10.3%,堆体腐熟程度较高。     

深圳盐田垃圾场主场垃圾特性的分析研究

结合深圳市盐田区垃圾场处置工程，对主场近期堆放的垃圾进行了基本特性的分析研究．结果表明，盐田区表层垃圾组分以有机成分为主，热值较高．渗沥液中的有机污染物含量超过允许排放浓度．主垃圾场的下层垃圾已进入厌氧发酵阶段，填埋气体中甲烷浓度达５０％以上，对垃圾场处置工程的施工安全具有潜在的威胁．     

垃圾龄对填埋场好氧修复供氧和加速稳定化效果的影响

填埋场好氧处理是一种有效的填埋场修复手段。采用模拟填埋反应器,搭配水气联合控制系统,探讨不同填埋龄垃圾好氧稳定化过程最佳氧气控制范围和污染物去除情况。结果表明新鲜垃圾和填埋龄分别为1,3,7年的垃圾最佳氧浓度调控范围分别为11%~14%、8%~14%、7%~15%和6%~17%。垃圾耗氧速率随填埋龄增加而降低。经过180~220 d的好氧处理,新鲜垃圾渗滤液BOD5和COD去除率均达到92%以上;而老龄垃圾渗滤液COD降解慢。处理后期各反应器ρ(BOD_5)/ρ(COD)<0.1,垃圾基本稳定。     

基于主成分分析的生活垃圾组分模型研究

城市垃圾的组成和性质是垃圾资源化的重要依据,决定着资源化的途径。以武汉市长山口生活垃圾卫生填埋场的生活垃圾作为研究对象,运用主成分分析法分析了其在2011年9月至2012年8月间各组分的变化情况,得到4个主成分;运用多元回归分析法分析了垃圾含水率、灰分比例与主成分之间的关系,并建立了回归模型。该模型可预测垃圾渗滤液、飞灰的产量,为生活垃圾填埋场与焚烧厂的运营提供参考。     

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.     

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。