高有机质含量垃圾的含水量监测试验研究——利用表面处理的TDR探头

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。     

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.     

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.     

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。     

含水率和温度对生物覆盖层甲烷氧化的影响

含水率和温度均是影响微生物活动的重要因子,为更好地理解两者在野外条件下因季节交替引起的变化对生物覆盖单元中甲烷氧化的影响,本文利用实验室模型验证了两者在野外条件下对不同有机质含量(38%和61%)的生物覆盖单元甲烷氧化率的单因素和综合影响.模型预测与实验室结果对比表明,模型均能较好地描述含水率和温度对生物覆盖单元中甲烷氧化效率的单因子影响.预测结果表明,因后期降水较少,含水率均限制了两个单元的甲烷氧化性能.在两者的综合影响预测上,38%有机质含量单元的实测值与预测值有较显著的线性关系,但61%有机质含量单元则无明显线性关系,这表明运用模型预测温度和含水率对高有机质单元甲烷氧化性能的影响时存在不确定性.     

用TDR确定沙壤土非饱和淹灌条件下NH_4~+的硝化反应及NO_3~-的入渗迁移

对于沙壤土柱实验，用ＴＤＲ（时间域反射计）结合土壤抽提液的溶质分析，研究了在非饱和灌溉条件下的硝化和ＮＯ－３的迁移．测得的土壤体电导率与土壤抽提液的电导率之比和土壤含水量成线性关系，籍此用ＴＤＲ可以确定非饱和灌溉条件下土壤中溶质浓度的变化规律；硝化过程是在土壤表层的不连通的小孔隙中进行的，几乎不受水分运动的影响；由示踪剂Ｂｒ－的入渗及土壤表层的ＮＯ－３（相当于ＴＤＲ测得的电导率值）入渗分布得出，入渗是按活塞推移作用进行的，借此方法可以研究非饱和入渗的机理．     

聚合絮凝剂电解制备过程的极化特性研究

对于沙壤土柱实验，用ＴＤＲ结合土壤抽提液的溶质分析，研究了在非饱和灌溉条件下的硝化和ＮＯ＾－３的迁移，测得的土壤体电导率与土壤抽提液的电导率之比和土壤含水量成线性关系，籍此用ＴＤＲ可以确定非饱和灌溉条件下土壤中溶质浓度的变化规律；     

酸碱法预处理低有机质污泥的效果研究及条件优化

以高含固率(10％)低有机质(VS/TS＜ 50％)污泥为研究对象,探讨不同pH值的酸碱预处理对污泥融胞效果的影响,并结合化学药剂投加和厌氧消化产甲烷潜力(BMP)实验,从经济性与处理效果两个角度筛选出酸碱预处理最优的pH条件.结果表明,COD、蛋白质、碳水化合物和DNA在不同的pH条件下有着基本相似的溶出规律,即其溶出浓度在碱性条件下随着pH的升高不断增加,而在酸性条件下正好相反,且碱性预处理的溶出效果要明显优于酸性预处理.当预处理pH为9、10、11、12和13时,COD的溶出率分别达到6.5％、18.0％、36.7％、65.5％和83.5％.氨氮和磷酸盐的溶出规律与有机物不同,其酸性条件下的溶出效果比碱性条件更明显.此外,随着碱性处理pH的升高,需投加的化学试剂的量也在不断增加.当pH≥12时,OH-反应率则迅速下降,不再具有经济性.而较低的pH(如pH =9)对甲烷产率和VS去除率的提高效果有限.因此,从处理效果提高和碱性试剂消耗两个角度来考察,选择pH=10或11作为低有机质污泥碱性预处理的控制条件是较为适宜的.     

耦合多电极矩阵传感技术在埋地金属腐蚀监测中的应用

目的采用耦合多电极矩阵传感器(CMAS)测量不同状态下的埋地金属腐蚀速率。方法将腐蚀探头插入到含蒸馏水和3.5%模拟海水的饱和土壤中,通过将探头向上提升,测量金属在饱和土壤、水-空气界面、疏松土壤中的腐蚀速率。对两只腐蚀探头分别进行杂散电流干扰、阴极保护处理,一只探头处于自由电位状态,测量三只探头在土壤中的腐蚀速率。结果在含蒸馏水和3.5%模拟海水的饱和土壤中,测量的金属稳态腐蚀速率约为2~15μm/a,金属在含海水饱和土壤中的腐蚀速率并未高于含蒸馏水饱和土壤。在土壤中形成充满水的空间里,水-空气界面附近金属材料的腐蚀速率比饱和土壤中高2个数量级。杂散电流对埋地金属的腐蚀速率影响巨大,与自由状态下的埋地金属相比,受杂散电流干扰的埋地金属腐蚀速率提高2个数量级。在阴极保护电位为-0.9 V的情况下,腐蚀速率约为0.01μm/a,接近CMAS系统检测最低限。结论耦合多电极矩阵传感器(CMAS)能够有效测试埋地金属不同状态下的腐蚀速率。     

TiO_2/ACFs催化剂光催化降解染料废水活性研究

以活性炭纤维为载体,采用溶胶-凝胶法制备得到了活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs),并且以亚甲基蓝为模型化合物模拟研究了活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs)对染料废水的光催化活性。通过扫描电镜(SEM)、XRD等表征方法对活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs)的结构进行了研究。SEM表征显示,大部分二氧化钛以膜的形式均匀地包裹在活性炭纤维丝上,二氧化钛膜层的厚度大约为330 nm,还有一部分TiO2是以颗粒的形式负载在活性炭纤维上。FT-IR分析可知,ACF与TiO2之间有Ti—O—C键生成,说明TiO2与ACF结合牢固,TiO2不易脱落。通过对亚甲基蓝降解可知当煅烧温度为500℃时,TiO2/ACF的光催化性能最好,通过对比发现500℃煅烧制备的催化剂也具有最好的循环使用性能,经过4次循环后该催化剂对亚甲基蓝的去除率仍达到90.2%。     

城市污泥与猪粪混合堆肥过程中湿度空间变异

对城市污泥与猪粪混合堆肥过程中堆体内湿度的空间变异性进行了研究 ,利用克里格法对湿度进行最优插值 .结果发现 :不同堆肥期湿度半变异函数在堆体水平方向上用对数函数拟合效果较好 ,在垂直方向上用线性函数拟合效果较好 .升温期、降温期和腐熟期各剖面的等湿线呈不同的分布特征 ,高温期呈较规则的“拱形”分布 .升温期、高温期及腐熟期 ,仓门附近的湿度变化较大 ,降温期堆体中轴线附近的湿度变化较大 .升温期堆体湿度最佳 ,从高温期开始 ,堆体中下部出现高湿区 ,且不断缩小 ;同时 ,堆体的顶部和两侧壁出现低湿区 ,且向堆体的中下部扩大 .由升温期到降温期 ,湿度空间变异不断增大 ,但腐熟期开始减小 .最后讨论了形成湿度空间变异的原因 ,并提出相应提高堆肥效率和质量的措施 .     

填料湿度、pH值对BF系统处理H2S废气的影响

为了优化BF废气处理系统设计,实验研究了填料湿度、pH值对BF系统处理H2S废气的影响,并考察了气流流速、相对湿度、温度等参数对生物填料层湿度变化的影响规律.实验结果表明,填料层的湿度变化会影响BF系统对H2S的去除率,当湿度小于45%时,BF系统对H2S去除率呈现下降态势.从BF系统长期稳定运行角度看,适宜的湿度范围是50%～70%.气流湿度、气速、温度等参数影响填料层的湿度变化,填料层湿度变化是气流特性和生物效应共同作用的结果.本实验条件下,填料层的最大干燥速率与相对湿度的对数值、气速的0.68次幂、温度的0.8次幂成正比.另外,当pH值大于8.0时,其对以短杆菌为优势菌的H2S氧化细菌活性的影响较大.     

Environmental and economical acceptance of polyvinyl chloride (PVC) coating agents

Eco-efficiency analysis was used to compare eco-effectiveness of PVC plastisol with two commercially accepted coating agents; polyacrylate (PAA) and polyurethane (PUR) both in dispersed form in water. Eco-efficiency portfolio was graphically illustrated for different scenarios of coating textile fabrics using high and low quality PVC plastisols. PVC plastisol was found as the most eco-efficient coating agent followed by polyacrylate and polyurethane resin dispersions in water. It was concluded that PVC plastisol containing non-toxic plasticizer and less than 5 ppm free vinyl chloride monomer is an eco-efficient material which, when responsibly managed from cradle to grave, provides sustainable benefits to the society.