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.     

中国生活垃圾填埋场甲烷源碳排放量预测评估

生活垃圾填埋场为全球第三大人为甲烷排放源。中国填埋垃圾体量巨大,生化降解持续产生含甲烷的填埋气,对中国碳达峰目标实现具有潜在影响,亟待预测评估。文章基于中国近40年生活垃圾产量和填埋量相关统计数据,建立了中国城市生活垃圾人均日产量与人均GDP的数学关系,预测了未来10年生活垃圾总产量和填埋量。通过对目前常用的3种填埋气产量计算模型比较分析与实测数据验证,筛选出了比较符合中国城市生活垃圾产气特点的双组分产气模型,利用该模型预测了中国未来10年填埋气总产量和甲烷排放量,评估了碳达峰前生活垃圾填埋场甲烷源碳减排潜力。预测结果表明：2021-2030年中国至少新增28.1亿t生活垃圾,其中8.5亿t仍以填埋方式处置;2021-2030年全国所有垃圾填埋场填埋气总产量达1 399.9亿m³,其中约75%的填埋气由2021-2030年间新增填埋垃圾产生,剩余25%由1980-2020年累计填埋的33.1亿t垃圾产生。评估结果表明：全国垃圾填埋场甲烷排放量介于494.7～659.6亿m³,对应的甲烷源碳排放量估算为8.9～11.8亿t。相比于中国其他重点行...     

有机生活垃圾多组分联合厌氧降解产甲烷性能研究

为了阐明生活垃圾多组分的混合对其厌氧降解产气性能的影响,通过在中温（37±1）℃下对餐厨类、纸类和园林类垃圾组分进行单独和联合厌氧降解产甲烷实验,研究接种物来源对单组分和多组分物料厌氧降解产甲烷性能的影响,应用修正的Gompertz模型拟合和分析物料产甲烷过程动力学特征,并借鉴和发展评价混合物料联合厌氧降解性能的量化指标方法.试验与模型拟合结果均表明：接种物来源对各组分及其组合的厌氧生物可降解程度无显著影响,但对其降解速率存在明显影响.此外,尽管物料的混合对试验初期物料降解产甲烷速率存在促进作用,但仅有3组分混合试验组在最终累计甲烷产率方面表现出显著的协同促进,在2种接种物条件下,相比于3组分单独降解的甲烷产率分别增长了16%和14%.     

中国典型城市固体废物可降解有机碳含量的测定与研究

城市固体废物填埋处理产生的甲烷是一种重要的温室气体,城市固体废物中可降解有机碳(DOC)含量是计算其甲烷排放量的重要因子之一.1996年IPCC指南给出了不同可降解有机碳的公式和不同类型固体废物可降解有机碳缺省值.该缺省值主要来自发达国家的文献,不能完全适合中国的实际情况.选择武汉和沈阳作为我国南方和北方城市的代表,分别在其老城区、新建城区、综合市场、食品超市、垃圾填埋场等区域进行固体废物采样,经过化学分析得到代表城市干基和湿基固体废物的含水率、含碳量和可降解有机碳含量,并对其成分特征进行分析,得到中国城市固体废物可降解有机碳含量推荐值.      

基于主成分回归的老生活垃圾填埋场好氧修复过程碳减排核算模型

老生活垃圾填埋场好氧修复技术因其对甲烷气体的削减,已逐渐在我国得到广泛应用,有望成为“双碳”目标背景下我国填埋场修复的重要技术手段。目前国内外常用的填埋场碳排放核算模型难以表征填埋场好氧修复过程的碳减排。以天津华明简易填埋场好氧修复项目作为研究对象,分析了其自2019年5月开始好氧修复工作300 d内的堆体工程力学特性、垃圾降解生化特性以及垃圾渗沥液生化特性等特征指标,得出2个特征指标主成分,并利用主成分建立堆体甲烷浓度回归模型。该模型可以分析和预测填埋场好氧修复过程中堆体内部甲烷气体浓度递减规律,进而可计算填埋场好氧修复相较于传统厌氧封场的甲烷削减量,为填埋场好氧修复碳减排核算提供理论依据,也可成为填埋场堆体稳定化状态的特征值甲烷浓度的判定参考。     

生物反应器-填埋场处理渗滤液的试验

采用生物反应器-填埋场系统处理垃圾渗滤液.结果表明:该系统有助于渗滤液中有机污染物进行分相降解,产酸作用主要集中在填埋场,酸化率为40%～50%,产甲烷作用集中在UASB生物反应器中;系统对渗滤液的处理效果明显优于普通的卫生填埋场和渗滤液单独处理系统,并且有利于甲烷气体的收集和利用.同时该系统也加速了垃圾的降解和填埋场的稳定化过程     

PAM保水剂对生物反应器填埋场持水性能及生物活性影响研究

填埋垃圾的含水率是生物反应器填埋场中垃圾降解和渗滤液产生的重要影响因素.本文将农业上广泛应用的聚丙烯酰胺(PAM)高分子保水剂用于垃圾填埋场保水持水性能的改善,以提高填埋场微生物活性,促进有机物降解.选取了典型的非水溶性高分子保水剂JB和水溶性高分子保水剂WSN20,通过考察填埋过程中介质含水率、渗滤液产量及水质,填埋气组分和微生物活性的变化,评价保水剂种类及添加量对填埋介质持水性能和垃圾降解过程的影响.结果表明,保水剂的添加量对介质的持水能力和微生物活性具有较大的影响.适量高分子保水剂的添加可有效减少渗滤液的产生并改善其水质.其中非水溶性保水剂JB的效果尤为显著,0.1%的投加比时能使填埋装置内介质的含水率增加12%,提高填埋体系中的微生物活性3.3倍,渗滤液产生量的削减达到75.6%.     

污泥填埋场气体产量的预测方法研究

为有效利用污泥填埋场内产生的沼气,以上海白龙港污水处理厂污泥为例,对污泥填埋场中气体产生率及产生量进行了预测.应用元素的归一化摩尔化方法得到该污水处理厂污泥有机物的近似分子式为C28H52O16N4.用化学计量法和IPCC模型预测的甲烷气体产生潜能分别为60.6,61.7kg/t(以干重计).用动力学模型和IPCC模型预测的甲烷气体产生率分别为13.3,11.1kg/(t×a)(以干重计),2种方法计算的甲烷气体产生率的差别主要在于参数的取值不同,化学计量法和动力学模型法预测的气体产生量和产生率更能反映污泥填埋场实际的气体产生情况,应用IPCC模型更适合于从宏观角度估算一个地区或整个国家的填埋场产气量.     

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.     

中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用

建立了3组模拟厌氧生物反应器填埋场——R1、R2和R3,其中R1反应器无中间覆盖层,R2和R3反应器分别以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层,以研究不同中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用. 结果表明:以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层时,均能维持反应器中良好的内环境,可促进垃圾和渗滤液中有机物的降解. R1、R2和R3反应器中垃圾的w(VS)(VS为挥发性固体))分别比初始值下降了69.81%、75.06%、73.86%,w(BDM)(BDM为生物可降解组分)分别下降了66.87%、82.86%、75.38%,w(纤维素)分别下降了67.96%、75.41%、72.90%;R1、R2和R3反应器中垃圾渗滤液的ρ(COD_Cr)比最大值分别降低了25.45%、29.72%、23.01%,ρ(BOD₅)分别降低了39.28%、45.66%、46.74%. 表明矿化垃圾+重质碳酸钙为中间覆盖层时,既能接种可降解有机物的微生物,又能提供微生物生长所需的碱度,因此更具优势.      

厌氧分步生物反应器系统处理城市生活垃圾的试验研究

以生活垃圾中COD溶出量为研究参数,试验研究了厌氧分步生物反应器系统和渗滤液直接回灌填埋场中的有机物降解规律与产甲烷特征.结果表明:厌氧分步生物反应器系统可显著促进生活垃圾及渗滤液中有机污染物的降解,加速填埋垃圾稳定化,其COD溶出总量与填埋时间的对数呈极显著的线性相关性.厌氧分步生物反应器中产甲烷反应器的产气量占总产气量的80%,甲烷含量55%～69%,较适容积COD负荷为6.5～7.5g/(L·d).     

干法厌氧消化在有机垃圾处理中的应用

目前生活垃圾中含有大量可利用的有机垃圾,其在厌氧条件下可消化产生沼气,有机垃圾直接填埋会造成可再生能源的浪费.提出了干法厌氧消化工艺,干法压氧消化器越来越多用于可再生能源作物材料产出沼气上.同时分析了各种控制参数对于法消化运行的影响及干法消化适用的领域.     

生活垃圾填埋场甲烷自然减排的新途径:厌氧与好氧的共氧化作用

采用暴雨过后垃圾填埋表层30～60 cm的覆土、表层1.5 m以下的垃圾,以及刚刚开挖出来的9年矿化垃圾进行硫酸盐还原菌阳性反应试验,结果表明生活垃圾填埋体不同填埋层都存在不同数量级的硫酸盐还原菌,且底层矿化垃圾中的硫酸盐还原菌的数量最多,表层覆土中最少.颗粒大小比例为50%:50%的垃圾样品表现出最佳的甲烷好氧与厌氧...     

沈阳市垃圾填埋处理甲烷产量研究

分析了4种典型的生活垃圾填埋处理甲烷产气量模型：IPCC模型、化学计量式模型、COD模型和生物降解理论模型;利用这4种模型估算沈阳市生活垃圾的甲烷产气总量,对计算结果的差异进行比较讨论;分析了4种模型的优缺点及其不同的适用性;根据沈阳市城市生活垃圾的特点,建议采用生物降解理论模型来估算沈阳市垃圾填埋甲烷产气量。     

含固率和有机负荷对厨余垃圾厌氧消化性能及沼渣特性的影响

为提高厨余垃圾厌氧消化性能和促进沼渣资源化利用,以底物降解效能和产甲烷量最大化为目标,分别考察不同进料总固体（TS）含量（含固率）(12%、15%、18%、25%、28%、33%)和有机负荷〔8.5、10.5、13.5 g/(L·d),以挥发性固体(VS)计〕条件下厨余垃圾的中温厌氧消化特性,并对最优进料参数下沼渣特性和资源利用潜力进行分析. 结果表明:进料TS含量是影响厨余垃圾厌氧消化效能的重要因素,调节进料TS含量至25%时可获得最大累计产甲烷量(16.81 L)和最高单位容积负荷累计产甲烷量(42.01 L/L),挥发性固体降解率达72.29%,系统运行稳定. 在进料TS含量为25%的条件下,系统累计产甲烷量随有机负荷的增加呈先升高后降低的趋势,有机负荷为10.5 g/(L·d)时,系统累计产甲烷量和挥发性固体降解率最高,分别为24.04 L和79.64%,未产生酸抑制现象. 厌氧消化过程中产生的副产物沼渣中有机质和总养分含量较高,电导率和重金属含量较低,pH适宜,满足《有机肥料》(NY 525—2021)和《绿化用有机基质》(GB/T 33891—2017)的要求. 研究显示:当进料TS含量为25%、有机负荷为10.5 g/(L·d)时,厌氧消化系统运行效能最优;沼渣营养成分较高、生物毒性较低,具有较大资源化利用潜力,后续经脱水处理并提高腐熟程度后可进行应用.      

Comparison between controlled landfill reactor and conditioned landfill bioreactor

Bioreactor landfills allow a more active landfill management that recognizes the biological, chemical and physical processes involved in a landfill environment. The laboratory-scale simulators of landfill reactors treating municipal solid wastes were studied, the effect of solid waste size, leachate recirculation, nutrient balance, pH value, moisture content and temperature on the rate of municipal solid waste (MSW) biodegradation were determined, and it indicated the optimum pH value, moisture content and temperature decomposing MSW. The results of waste biodegradation were compared with that of the leachate-recirculated landfill simulator and conservative sanitary landfill simulator. In the control experiment the antitheses of a decreasing trend of the organic load, measured as biological oxygen demand and chemical oxygen demand, was shown. An obvious enhancement of effective disposal from conservative sanitary landfill (CSL) simulator, to the leachate-recirculated landfill (LRL) simulator and to the conditioned bioreactor landfill(CBL) simulator would be noted, through displaying the compared results of solid waste settlement, heavy, metal concentration in leachate, methane production rate, biogas composition, BOD and COD as well as their ratio.     

短期填埋龄垃圾堆体内微生物群落结构与种群分布特征

填埋垃圾的稳定化过程一般经历好氧过渡、水解酸化、初期产甲烷及稳定产甲烷阶段,固相垃圾的厌氧水解酸化阶段常被视为垃圾降解的限速步骤,而这一阶段微生物的降解作用是影响垃圾稳定化进程的关键.以青岛市小涧西生活垃圾填埋场短期填埋龄垃圾为研究对象,采用MiSeq高通量测序研究了填埋龄0～1、1.0～1.5、1.5～2 a垃圾堆体内微生物的群落结构多样性及种群分布特征.结果表明,0～1 a填埋龄垃圾微生物多样性高于1.0～1.5 a和1.5～2 a垃圾堆体,且微生物多样性整体上随填埋深度呈降低趋势.参与垃圾降解细菌多样性比真菌更丰富,而真菌多样性随填埋区域、填埋龄的不同呈现更显著的差异.参与短期填埋龄垃圾降解的细菌中,Firmicutes在填埋层上层为优势菌门,最大比例达到65%,Proteobacteria在填埋层中下层为优势菌门,最大比例达到88%.填埋上层细菌菌属以Defluviitoga、Aerococcus、Clostridium III和Proteiniphilum为主,而在中下层以Thiopseudomonas、Sporosarcina和Eionea为主.真菌主要包括3个菌门,Ascomycota在各点位均为最优势菌门,属水平上Kernia及Aspergillus作为常见的腐生菌属,在不同点位均有较高的丰度.冗余分析表明短期填埋龄垃圾堆体内微生物不同时空分布存在显著差异性,且细菌群落结构的变化受pH值影响较大,而真菌群落结构的变化与垃圾有机质密切相关.     

Effects of introducing energy recovery processes to the municipal solid waste management system in Ulaanbaatar, Mongolia

Currently, most developing countries have not set up municipal solid waste management systemswith a viewof recovering energy fromwaste or reducing greenhouse gasemissions. In this article, we have studied the possible effects of introducing three energy recovery processes either as a single or combination approach, refuse derived fuel production, incineration and waste power generation, and methane gas recovery from landfill and power generation in Ulaanbaatar, Mongolia, as a case study. We concluded that incineration process is the most suitable as first introduction of energy recovery. To operate it efficiently, 3Rs strategies need to be promoted. And then, RDF production which is made of waste papers and plastics in high level of sortingmay be considered as the second step of energy recovery. However, safety control and marketability of RDF will be required at that moment.