准好氧填埋工艺氧气浓度对甲烷与二氧化碳浓度的影响研究

构建了准好氧填埋模拟装置,在其产气相对稳定期间,测定填埋装置内不同点位的ψ(O₂),ψ(CH₄)和ψ(CO₂),并用数学模型对ψ(O₂)与ψ(CH₄)和ψ(CO₂)之间的关系进行拟合.结果表明:随着ψ(O₂)的增加,上层ψ(CH₄)呈对数规律下降,而ψ(CO₂)呈线性规律下降;中层ψ(CH₄)和ψ(CO₂)均呈指数规律下降;下层ψ(CH₄)呈指数规律下降,而ψ(CO₂)先保持在34%左右波动,当ψ(O₂)大于1.8%后呈指数规律下降.上层主要为好氧带,ψ(CH₄)低于ψ(CO₂);中层主要为兼氧带,当ψ(O₂)小于5.8%时ψ(CH₄)高于ψ(CO₂),而当ψ(O₂)大于5.8%时ψ(CH₄)低于ψ(CO₂);下层主要为厌氧带,当ψ(O₂)小于2.8%时ψ(CH₄)高于ψ(CO₂),而当ψ(O₂)大于2.8%时ψ(CH₄)低于ψ(CO₂).      

准好氧填埋结构中氧气扩散数值模拟

依据准好氧填埋的原理构建了填埋试验装置.对试验装置的φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的动态变化进行了监测. 在装填完成21周后,垃圾体进入产甲烷阶段,第27周时φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的加权平均值分别为14.7%,18.6%和4.0%.在准好氧填埋结构中,空气通过渗滤液收集主管道和竖直导气管道在垃圾体中进行扩散,并在这些管道周围形成耗氧区域,在空气扩散不到的地方为厌氧区域. 通过数学分析判断该装置内的耗氧区域,并对浓度等值线进行拟合,得到O₂在纵剖面内呈双曲线分布,在垃圾体内呈双曲面分布,且φ(O₂)呈顶部>底部>中部的状态.推导出了氧气水平方向的扩散方程,并得出装置的水平耗氧半径为94.2 cm,约为导排管直径的23.5倍. 分析得到纵剖面内的耗氧区域占93.6%,并得出耗氧区域的纵剖面方程和空间方程.      

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.      

基于车载CO2/CH4移动观测的城市站点空间代表性和热点识别研究

基于车载激光气体分析仪于2020年冬季和2021年春季在杭州道路观测近地面大气CO₂和CH₄浓度.结果表明:(1)城市不同区域道路近地面大气CO₂浓度与城市背景站差值(ΔCO₂)的排序为工业区>商业居民混合区>沿江住宅区>自然风景区,而CH₄差值(ΔCH₄)的排序为沿江住宅区>商业居民混合区>工业区>自然风景区,这说明城市CO₂和CH₄排放源有差异.(2)城市CO₂和CH₄排放热点同一位置多次观测浓度均高于周边地区30%以上,且CO₂和CH₄浓度昼夜差异明显.(3)杭州隧道内CH₄:CO₂浓度比值为(0.000912±0.00002),表明杭州主城区车辆以汽油车为主.(4)在高度约为20～30m的高架处观测的CO₂浓度对于不透...     

南京轿子山生活垃圾填埋场温室气体释放的变化规律

垃圾填埋场是全球温室气体释放的重要来源. 在南京轿子山生活垃圾填埋场3个具有不同填埋龄(4~13 a)、覆土深度(30~100 cm)和有无填埋气收集系统的平台,采用静态箱气相色谱法对填埋场CH₄和N₂O的释放规律进行了研究. 结果表明:填埋龄与覆土深度对填埋场CH₄和N₂O的释放影响显著,与其他2个平台相比,填埋龄(10~15 a)长、覆土深度(80~100 cm)大且无填埋气收集系统的平台1的CH₄和N₂O四季及昼夜释放通量均相对较小,相差为2个数量级;虽然3个平台温室气体释放通量的昼夜和季节性变化规律并不一致,但在春季均出现最小值,CH₄和N₂O的最小释放通量分别约为30和186.49 μg/(m2·h). 夏季、秋冬季交替及冬春季交替时期,CH₄和N₂O的释放通量均出现峰值,晚上的释放量约占全天释放总量的70%左右. 垃圾填埋场是高度异质性体系,相关性分析表明,CH₄释放通量与覆土温度、覆土含水率无显著相关性,而N₂O释放通量却与这2个指标呈显著相关. CH₄释放通量季节和昼夜性变化较稳定,变异系数范围分别为13%~405%和43%~429%. N₂O释放通量的季节性和昼夜性变异水平较高,变异系数范围分别为15%~1 005%和17%~1 552%,因此有必要进行全时段监测.      

胜坨油田原油温室气体排放特征及其影响因素

为研究油田开发过程中原油在大气条件下的碳排放特征,完善油气系统潜在温室气体排放清单,以胜利油田典型区块——胜坨油田原油为研究对象,通过改进的静态室-气相色谱及质谱法对原油在大气条件下的自然脱气(排放)过程进行模拟试验研究. 结果表明:CH₄和CO₂是胜坨油田原油溶解气中的两种主要温室气体;将模拟时间(48 h)均分为4个时段,CH₄、CO₂的主要排放阶段为0~12 h,并且其排放量远高于>12~24、>24~36和>36~48 h,其中,不同温度下CH₄、CO₂的最大排放率均出现在0~2 h. 原油在空气中暴露时间的长短及所处大气温度的高低直接影响温室气体的累积排放,CH₄、CO₂的累积排放量均随模拟试验的进行而递增;原油所处环境温度越高,累积排放量越大,3 ℃时CH₄、CO₂的累积排放量分别为12.498、15.071 g/m3,13 ℃时为20.626、21.004 g/m3,27 ℃时为31.353、26.954 g/m3. CH₄、CO₂在不同温度下的相对排放量存在差异,表现为低温(3、13 ℃)条件下CH₄排放量低于CO₂,相对高温(27 ℃)条件下表现相反. 研究显示,原油所处大气环境的温度及暴露时间是影响原油温室气体排放的重要因素.      

不同干扰强度下三江平原湿地土壤温室气体排放对冻融作用的响应

为评估季节性冻融作用对不同干扰强度湿地温室气体产生机制的影响,采用静态箱/气相色谱法,原位观测三江平原洪河国家自然保护区内未受干扰的常年积水的小叶章湿地(undisturbed Deyeuxia angustifolia wetland,UDAW)、保护区外受人类活动干扰导致湿地含水量减少的季节性积水的小叶章湿地(disturbed Deyeuxia angustifolia wetland,DDAW)以及由小叶章湿地开垦10年以上的水稻田(rice paddy,RP)的温室气体排放通量,分析季节性冻融作用对3种湿地温室气体排放的影响特征.结果表明:3种湿地在冻融期均有CO₂和CH₄排放,且在春季冻融初期CO₂和CH₄均出现短期的高排放现象,随着冻融温度升高,温室气体排放通量均逐渐增加.其中,CO₂排放通量表现为UDAW > DDAW > RP,CH₄排放通量却表现为DDAW > RP > UDAW;DDAW的CH₄排放速率与冻融温度的相关性最高(P < 0.01,R2=0.647 5),UDAW中二者的相关性最低(P < 0.01,R2=0.424 7).相关性分析显示,DDAW和RP土壤中CO₂与CH₄的排放通量均呈正相关(P均小于0.01,R2分别为0.749 1、0.574 4),而UDAW土壤中CO₂与CH₄的排放通量表现为弱相关(P < 0.05,R2=0.303 8),可见冻融温度会影响CO₂和CH₄的排放通量.季节性冻融作用影响了3种湿地土壤N₂O的排放通量,秋季冻融期UDAW和DDAW表现为N₂O的汇,而在春季冻融期3种湿地均表现为N₂O的源,表明不同干扰湿地N₂O的排放通量对冻融作用的响应不同,但均随土壤温度的升高其排放通量不断增加.研究显示,三江平原的冻融作用降低了湿地温室气体排放,干扰强度越大,冻融作用影响越小,且秋季冻融作用大于春季.      

我国城市生活垃圾处理温室气体排放特征

CH₄和CO₂是大气中主要的温室气体,研究我国城市生活垃圾处理过程中二者的排放情况,对制订温室气体减排政策和应对气候变化有着至关重要的意义. 利用IPCC(政府间气候变化专门委员会)提供的废弃物处理排放CH₄和CO₂的计算方法,对1979—2011年我国城市生活垃圾处理CH₄和CO₂排放量(不含港澳台数据)进行统计分析. 结果表明:①2011年我国城市生活垃圾人均清运量为0.46 t,比2000年增加了53.3%. ②1979—2011年,我国城市生活垃圾处理仍以填埋为主,焚烧和堆肥处理方式相对较少,但近年来焚烧处理量呈逐年增加趋势,其中2011年焚烧处理量是2001年的16.8倍. ③我国城市生活垃圾处理产生的CH₄和CO₂排放量均呈逐年增长趋势,至2011年,二者分别达到7 024.03×104 (以CO₂当量计,下同)和706.22×104 t;其中,2011年CH₄排放量是1990年的20.0倍,CO₂排放量是2001年的16.8倍. ④城市生活垃圾产生的温室气体排放具有明显的地域特性,其中华东地区CH₄和CO₂排放总量高达2 570.98×104 t;西北地区最小,仅为482.3×104 t. 该差异与城市发展规模、人们生活习惯和城市化进程等影响因子紧密相关.      

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.      

我国城市生活垃圾填埋处理CH4排放关键因子

CH₄是大气中主要的温室气体之一,研究我国城市生活垃圾填埋处理CH₄排放关键因子对于准确估算CH₄排放量具有重要意义. 在综合分析我国城市生活垃圾填埋处理场在不同历史发展阶段的处理技术类型、管理方式、垃圾成分和理化特性的基础上,结合北京阿苏卫垃圾填埋场对不同深度(至填埋层下18 m)钻井提取的12组垃圾样品数据,借鉴《2006年IPCC国家温室气体清单指南》推荐的CH₄排放关键因子,确定了MCF(CH₄修正因子)、DOC(可降解有机碳质量分数,下同)、t_1/2(半衰期)和k(CH₄产生率). 结果表明:MCF在不同历史阶段表现出鲜明的时间特征,1978年前、1979—1990年、1991—2000年、2001—2005年和2006—2011年5个阶段的MCF分别为0.40、0.60、0.75、0.92和0.96;我国南、北方城市生活垃圾DOC随时间变化均呈增加趋势,1959—1990年、1991—2000年和2001—2011年3个阶段的DOC分别为9.34%、15.22%和15.05%;我国城市生活垃圾t_1/2为2.30 a,k为0.30 a-1.      

佛山市垃圾填埋场地下废气组成与产量研究

在佛山市五峰山垃圾卫生填埋场安装地下废气监测井,对地下废气的组成与性质进行监测,在位于较迟填埋垃圾区域的监测井内,地下废气ＣＨ４、ＣＯ２的浓度较高,较稳定,在位于较早填埋垃圾区域的监测井内,地上废气ＣＨ４、ＣＯ２的浓度较低,变化也较大,且在最后一次监测中,井内的废气已失去了垃圾填埋场废气的特征,说明地下垃圾的厌氧分解过程已经完成或者厌氧环境已被破坏,前后只约持续了４ａ的时间,远低于预期所需的１０－     

呼吸型填埋场覆盖层技术研究Ⅱ：呼吸型覆盖层的甲烷氧化性能研究

基于前期研究构建的热动力自充氧装置,研究了模拟呼吸型自充氧覆盖层（2.4m×0.85m×3.6m,长×宽×高）对甲烷氧化性能的影响.结果表明,在垃圾快速降解期内,40cm厚自充氧覆盖层中的O2含量始终保持在15%以上,释放到外界的填埋气中CH4含量在检出限以下,与传统覆盖层技术相比,CH4含量最大可削减76.5%.通气...     

准好氧填埋工艺中通气管径对垃圾填埋气(LFG)影响研究及空气热力学计算

针对我国土地资源有限、垃圾产生量大的特点,准好氧填埋工艺逐渐成为中小型城市治理固体废物污染的首选技术.该工艺中,进入填埋堆体的空气量对垃圾填埋气(LFG)的产生及组分有重要的影响.为了确定准好氧填埋结构中竖直导气管与渗滤液导排主管直径的合理比例,在涿州市生活垃圾处理场建立了中试装置进行模拟准好氧填埋试验,并设置了直径分...     

垃圾填埋场覆盖黄土的甲烷氧化能力及其影响因素研究

利用西安江村沟填埋场不同覆盖时间的临时覆盖黄土和新鲜黄土掺堆肥配置的土样,开展了甲烷氧化培养瓶试验,培养历时最长达22d,研究了不同覆盖时间的覆盖黄土和不同堆肥掺量的新鲜黄土的甲烷氧化能力,以及含水量对覆盖黄土甲烷氧化能力的影响,分析了甲烷氧化过程中各组分气体体积变化关系.研究结果表明:不同覆盖时间的覆盖黄土的甲烷氧化能力相差很大,覆盖3~5年的黄土最大甲烷氧化能力达26.05~53.95μg CH4/(g×h), 而未覆盖的新鲜黄土几乎没有甲烷氧化能力.在新鲜黄土中掺入堆肥,能有效提高其甲烷氧化能力,且在堆肥掺量小于50%时,土样的最大甲烷氧化能力与堆肥掺量呈正比例关系.含水量对覆盖土的甲烷氧化能力有很大影响,黄土甲烷氧化的最适宜含水量约为20% ~ 30%.在甲烷氧化过程中,甲烷氧化菌将CH4中约44%的碳氧化为CO2,其余碳转化为甲烷氧化菌胞内物质.实际工程中进行覆盖层设计时,需要根据填埋场实际产气量和覆盖层导气性确定与甲烷通量相匹配的甲烷氧化速率,进而合理确定堆肥掺量.     

沼泽湿地生态系统土壤CO2和CH4排放动态及影响因素

湿地在全球陆地生态系统碳循环中具有重要的作用,沼泽湿地温室气体排放特别是CO₂和CH₄排放具有明显的时空变化特征.沼泽湿地CO₂和CH₄的产生和排放与土壤有机碳、溶解有机碳及氮素含量有密切关系,同时受土壤温度和水文条件的影响.三江平原沼泽湿地土壤中CO₂和CH₄具有较高的浓度值,浓集中心位于植物根层(10～35cm), 9月下旬到10月中旬沼泽湿地植物地上部分枯死后,土壤中CH₄和CO₂浓度有阶段性增加的趋势,且土壤中CO₂与CH₄间呈显著正相关关系.沼泽湿地生态系统呼吸及土壤呼吸对CH₄排放通量也有较大的影响,二者间呈显著正相关关系.     

不同污泥处理与处置工艺的碳排放

针对目前主流的污泥处理处置工艺,总结了各工艺碳排放情景及其影响因素.好氧堆肥、干化、土地利用、焚烧的碳主要以CO2的形式排放;而厌氧消化和填埋的碳排放以CH4为主.好氧堆肥的CO2排放当量较低,填埋的CO2排放当量较高.好氧堆肥、厌氧消化、填埋工艺分别可以通过改善通风状况、前处理和不同类型污泥联合处理、覆盖有机材料等方...     

准好氧填埋结构渗滤液CODCr衰减规律及模拟研究

建立模拟准好氧填埋场和厌氧填埋场中试试验装置(装置规模1.0 m×1.5 m×1.8 m),并以后者做对照,对渗滤液ρ(COD_Cr)进行27周监测(每1～2周测1次),研究模拟准好氧和厌氧填埋结构的不同层次空间和底部渗滤液ρ(COD_Cr)的时空变化规律及降解效果,对2种填埋结构渗滤液COD_Cr衰减规律原因及差异进行分析. 结果表明,准好氧填埋结构空间渗滤液ρ(COD_Cr)层次差异明显,呈现下层>中层>上层的规律,3层渗滤液ρ(COD_Cr)在前7周衰减幅度最大,之后表现为小幅度波动下降最后趋于稳定;在27周的监测时间里,准好氧填埋场空间和底部渗滤液ρ(COD_Cr)一直远低于厌氧填埋场对应层位,基本没有出现厌氧填埋场COD_Cr累积的现象. 对准好氧填埋场上、中、下层和底部渗滤液ρ(COD_Cr)的衰减规律进行数学拟合发现,27周的拟合曲线与实测数据曲线相关性较好,基本反映了COD_Cr的衰减规律.      

城市生活垃圾填埋场产气规律研究

研究城市垃圾填埋气体成分及产气规律。方法通过深圳市玉龙坑垃圾填埋场现场抽气试验理论计算。结果场区内填埋气体含量分别为ＣＨ４６２．２％，Ｏ２１．０％，ＣＯ２３４．７％，其余气体２．１％；     

Spatio-temporal variation of landfill gas in pilot-scale semi-aerobic and anaerobic landfills over 5 years

Variation of CH₄, CO₂, and O₂ concentrations in layers of different depths in semi-aerobic and anaerobic landfills was analyzed over a period of 5 years. The results showed that most of the municipal solid waste became basically stable after 5 years of landfill disposal. In the upper and middle layer, the concentration of CH₄ in the semi-aerobic landfill was significantly lower than that in the anaerobic landfill in different landfill periods, while in the lower layer, there was little difference in the CH₄ concentration between the semi-aerobic and anaerobic landfills. The average concentration of CH₄ and CO₂ in the anaerobic landfill was always higher than that in the semi-aerobic landfill, while the O₂ concentration showed an opposite variation in different landfill periods. This was related to the aerobic reaction of landfill waste around the perforated pipe in the semi-aerobic landfill, which inhibited effective landfill gas generation.     

南极中山站一氧化碳本底的监测与分析

利用东南极大陆沿岸中山站2008—2010年的CO浓度在线观测和相关资料,分析了大气中CO浓度的本底特征及其季节变化.结果显示,在不同风向和风速条件下CO浓度变化很小,表明风向和风速对CO监测结果的影响很小,也表明观测的CO浓度受局地污染源排放影响很小,可以代表南极中山站的本底浓度.中山站与其它南极站相似,CO浓度具有非对称的季节变化,月平均浓度最高值出现在春季(9—10月),最低值在夏末秋初(2—3月),月平均CO浓度在30～65 ppb之间.南极各站的年平均CO浓度的年际变化范围差异不大,均为2～3 ppb.