填埋垃圾体气体渗透特性的实验研究

通过对模拟填埋垃圾体压实方向和与其垂直方向上气体渗透系数的测定,研究了在不同压实密度、不同含水率条件下垃圾体渗透特性的变化情况．实验表明：(1)在垂直压实的填埋垃圾体中,水平方向渗透系数平均值Ka^-为垂直方向渗透系数Ka^-的7．5-20．0倍,填埋垃圾体各向异性特征明显;(2)垃圾体渗透系数与压实密度、含水率的关系分别满足指数和线性递减规律．表明压实密度对渗透系数的影响较含水率大得多。     

生活垃圾非饱和渗透性质测定的多步出流方法

传统土壤渗透性测量方法直接测量填埋生活垃圾的渗透性质误差较大.本实验现场测定六里屯填埋场原状垃圾土饱和含水率和饱和渗透系数,其平均含水率随填埋深度增加而增大,平均渗透系数为0.018 5mm·s^-1.在保证容重相同条件下,用多步出流法实验室测定扰动样品水分特征曲线和非饱和渗透系数.运用渗压出流和理论拟合测试技术,为建立渗透参数的随机分布模型提供参数测定方法.实验结果与模型显著相关.通过实验及模型模拟,揭示了填埋垃圾水分特征曲线的变化规律,证明多步出流法是适用于填埋场非饱和渗透性质测定的有效方法.     

压力对填埋垃圾产甲烷的影响研究

压实作用被认为是影响填埋垃圾降解过程的一个重要因素,实验通过自制的压缩降解模拟填埋反应器装置,研究了阶梯增加式压力21k Pa→42 k Pa→84 k Pa(分别在垃圾填埋后的第75、103和131 d时施加)对填埋垃圾产甲烷这一资源化重要阶段的影响,包括产气特性、渗滤液性质及固体沉降等的变化.21 k Pa和42 k Pa分别恒定了4周,垃圾最后在84 k Pa恒定压力下降解,实验总共持续了170 d.结果表明,在初始21k Pa的压力作用下,由于接种物跟垃圾接触面积的增大,甲烷日产量从第75 d的1.85 L·d-1增加到了第76 d的2.95 L·d-1,产甲烷速率提高了59.82%,42 k Pa和84 k Pa时均有所增加,但增加程度均不明显.压力还使砾石层上部积留了一定水位高度的渗滤液,渗滤液的COD和含氮量在压力作用下都有了暂时的升高.压实作用还令垃圾体产生了较大的沉降,但压力进一步增大并没有使垃圾继续发生较多的沉降.实验结果有助于更好地了解压力对填埋垃圾降解过程的影响.     

卫生填埋场结构稳定性问题分析

卫生填埋是一项特殊的工程，可能产生结构稳定性问题。本文根据填埋工程的特点，从填埋工程与地质环境相互作用的角度，分析了卫生填埋场边坡、地基、填埋体、垃圾坝等的稳定性问题的产生原因、影响因素及其表现形式。填埋工程改变了填埋场原有的力系平衡，填埋体成分结构复杂、抗剪强度低、压缩变形大是填埋场结构稳定性问题产生的主要原因：参滤液和填埋气体的孔隙压力、渗滤液的渗透压力、填埋气体爆炸的冲击力、施工作业的人为营力是影响填埋场结构稳定性的主要作用力；抗滑稳定性、渗透稳定性和沉降是填埋场结构稳定性的主要表现形式。     

武汉市某简易垃圾填埋场稳定化评价研究

根据填埋垃圾的降解特性及数据易得性,首先确定陈腐垃圾中有机质、渗滤液COD、填埋气CH4为填埋场垃圾稳定化程度的判别指标,然后建立稳定化程度(完全稳定、比较稳定、基本稳定、未稳定)评价分级标准,最后运用模糊综合评价法对武汉市某简易垃圾填埋场种不同填埋时间垃圾堆体的稳定性进行综合评价。结果表明:填埋8~12年的垃圾堆体已基本稳定,可进行低度利用,在中、高度利用之前需治理;填埋12~18年的垃圾堆体已比较稳定,可进行中度利用,在进行高度利用之前需治理;填埋18年以上的垃圾堆体已完全稳定,可直接进行高度利用。这为武汉市乃至全国范围内大量陆续关闭的老简易垃圾填埋场的维护再利用提供了参考依据。     

渗滤液腐蚀黏土衬垫的力学特性及孔隙变化

为研究在垃圾渗滤液腐蚀条件下原状黏土衬垫的服役功能变化规律,该文通过柔性壁渗透试验、三轴剪切试验、核磁共振试验和扫描电子显微试验,研究不同质量分数垃圾渗滤液对原状黏土的渗透、抗剪强度特性和孔隙结构的破坏规律。试验结果表明,原状土的渗透系数时程曲线的峰值和稳定值均与垃圾渗滤液浓度呈负相关,渗滤液溶液质量分数为0%～100%,原状土渗透系数为0.29×10~(-9)～6.13×10~(-9)cm/s,均满足填埋场衬垫的防渗要求。原状黏土的粘聚力c和内摩擦角φ随渗滤液质量分数的增大而减小,溶液质量分数ω由0%增加至100%,c、φ值分别降低了29.81%和50.00%。垃圾渗滤液对土样孔径为0.01～0.75μm孔隙影响较为显著,对11.06～67.87μm孔径的孔隙影响较弱。溶液质量分数由25%增长至100%,孔径为0.01～0.75μm的孔隙体积减小了10.54%～60.08%。     

长春市简易垃圾填埋场中垃圾特性研究

从长春市一个封场垃圾填埋场中系统采集了不同填埋年龄(8~12年和25~30年)和不同位置(上层和下层)的垃圾样品,并对其基本特性进行了分析。结果发现,填埋垃圾总体呈弱碱性,含水率随填埋时间的增加而减小,上层垃圾含水率低于下层垃圾;从垃圾组成、有机质和生物可降解物(BDM)来看,8~12年的填埋垃圾仍处于不稳定状态,而25~30年的垃圾基本达到稳定化,但上层和下层垃圾的降解程度无明显区别。这表明传统填埋场中垃圾稳定化至少需要几十年的时间。因此开发能够加速垃圾稳定性填埋场的生物反应器修复技术具有重要意义,填埋垃圾的特性分析则为工程设计提供了必要的基础数据。     

生活垃圾填埋场垃圾腐殖质组成和变化规律的表征

通过分析上海老港生活垃圾填埋场填埋垃圾的腐殖质组成和光密度,考察了填埋垃圾的腐殖质组成和光学特性随填埋龄的变化规律.研究结果表明,填埋龄在1～14 a间的填埋垃圾中腐殖质组分的有机碳绝对含量的波动幅度很大,而腐殖质组分相对含量具有比较明显的变化规律,其中腐殖质总可提取率和wHA/wFA比值分别随填埋龄增加呈线性下降和上升的趋势.另一方面,填埋垃圾腐殖质光学特性研究表明,填埋垃圾可提取腐殖质和富里酸组分的E4/E6比值随填埋龄变化无明显关系,而胡敏酸的E4/E6比值则随填埋龄的增加呈线性下降趋势.因此,填埋垃圾腐殖质的总可提取率、wHA/wFA比值以及胡敏酸组分的E4/E6比值可有效地表征填埋垃圾和填埋场的稳定化进程.     

填埋垃圾渗透系数的研究进展

填埋是我国城市生活垃圾的主要处理方式,我国南方填埋场普遍面临的一个问题是渗滤液水位较高。垃圾渗透系数不仅在控制渗滤液水位技术方面有重要作用,且影响填埋气的排出及回收利用率。总结了垃圾渗透系数影响因素和调节方法方面的研究,得出影响因素包括垃圾密度、垃圾组分、降解程度、压实程度等,调节方法则有改变影响因素和加入惰性材料两种。在此基础上对填埋场控制渗滤液水位的工程技术手段和提高填埋体回收利用率的途径提出了新建议。     

干湿循环与垃圾渗滤液耦合作用下GCL防渗性能

开展膨胀指数和渗透系数测定试验,研究干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用下膨润土的膨胀性能和土工合成黏土衬垫（GCL）防渗性能变化规律.结果表明,干湿循环与垃圾渗滤液渗透耦合作用对膨润土的膨胀性能和GCL的防渗性能具有显著负面影响：在7次干湿循环后,垃圾渗滤液饱和的膨润土的膨胀指数从20mL/2g降低至7.5mL/2g,GCL的渗透系数从1.65×10^-11m/s增加到1.89×10^-7m/s.膨胀指数下降和渗透系数升高的根本原因是膨润土渗透膨胀性能的丧失.单纯的垃圾渗滤液渗透不会改变GCL的渗透系数.将有效应力从20kPa升高至150kPa,可以促使GCL的渗透系数降低4个数量级,满足填埋场防渗要求（< 5.0x10^-11m/s）.     

表面沉降对填埋场加速稳定化进程的宏观表征

基于生活垃圾填埋的室内模拟实验,通过4种不同工况下垃圾表面沉降规律的分析,研究了表面沉降对填埋场加速稳定化进程的指示作用.结果表明,垃圾稳定化进程中,表面沉降量S随时间相继呈线性、幂函数和双曲线分段变化,可在宏观上表征垃圾填埋场的稳定化进程及生物反应器填埋技术对稳定化进程的加速作用.在此基础上,将垃圾填埋场稳定化进程划分为3段:不稳定段,S27%.     

Evaluation of alternatives for extending the life of landfills

Given the difficulty, as well as the high cost, of siting and constructing municipal solid waste (MSW) landfills it is incumbent on landfill managers to evaluate all practical measures to extend the useful life of existing landfills. This necessitates not only identifying potential methods to extend their life, but also the means to assess at what time horizons in the landfill's life such measures are cost effective. Some typical examples of methods to extend their life include: size reduction of incoming waste, improved in-place compaction density, use of alternative daily cover, waste diversion, and accelerating the degradation to enhance attendant settlement on the MSW. Most, if not all, of these methods incur capital/operating costs that must be evaluated. The methodology for this analysis is presented using the existing landfill at Andersen Air Force Base (AAFB), Guam, as a model for the procedure. The Landfill Extension Model (LEM) computer program was written to model the AAFB landfill and to analyze various extension alternatives to include compaction, shredding, alternative daily cover and operation outsourcing (contracting). The LEM computer program may be used to evaluate any landfill operation and is consequently useful for evaluating any existing landfill. It was found that by utilizing all of the proposed alternatives the life of AAFB landfill could be extended from 10 years to 48 years.     

改性膨润土预处理垃圾渗滤液试验研究

以溴化十六烷基三甲基胺为改性剂制备了有机改性膨润土,并对其进行了性能表征。将其应用于COD高达20000～37000mg/L的垃圾渗滤液的预处理,以垃圾渗滤液的COD去除率为考察指标,对原土和有机改性土的处理效果进行了对比,确定了改性膨润土最佳用量以及最佳反应条件。研究结果表明,有机改性膨润土处理效果明显优于原土。在改性土用量为30g/L,pH值为5左右,搅拌时间为40min,静置时间为30min时,能够使垃圾渗滤液的COD去除率达到67%以上,减轻了下一步生物处理的负荷。     

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.     

填埋场排水层结构对其渗透性能的影响

垃圾填埋场存在着因渗滤液收集和排水系统渗透性能减弱而失效的问题,威胁着填埋场的安全稳定及其周边地质环境。因此,研究填埋场排水层结构及其渗透性演变规律对垃圾填埋场的正常运营及其对周边环境的影响评价具有重要现实意义。以相似理论为基础,采用现场垃圾渗滤液作为渗流流体,对比分析了2种结构排水层、3个渗流段的排水孔隙度和渗透性的演变规律。研究结果表明:渗滤液在单粒组结构排水层渗流时,第3渗流段渗透性的变化滞后于第2渗流段及第1渗流段;砂砾粒径较渗流深度对排水孔隙度的影响作用更大;砂砾粒径越大,排水层淤堵的发生时间越晚;在排水层中间段设置粒径较大的砂砾层,可以减缓排水层渗透性的降低速率。     

垃圾渗沥液腐蚀下污泥灰改性黏土压缩特性及孔隙结构

采用市政污泥为原材料烧制污泥灰,并将污泥灰作为改良添加剂对传统填埋场压实黏土衬垫系统进行改性,以达到实现污泥资源化利用以及减少黏土作为衬垫防渗材料的用量.为评价污泥灰改性黏土作为填埋场衬垫材料的工程特性以及微观结构,通过固结压缩试验、低温氮气吸附试验、颗粒分析试验分别检测改性黏土的压缩特性、微观孔隙结构、颗粒组成.压缩试验结果表明,受垃圾渗沥液腐蚀后的改性黏土,随污泥灰含量的增加,孔隙比增大、压缩量减小;经垃圾渗沥液腐蚀后,改性黏土的压缩系数(α1-2)为0.310~0.391MPa-1,固结系数(Cv)为2.446~2.768cm2/s.低温氮气吸附试验结果表明,改性黏土的吸附-脱附等温线属于Ⅴ型等温线;对于垃圾渗沥液腐蚀的改性黏土,孔径分布呈双肩峰形式,孔径为3~7nm的孔隙占比较大,累计孔容为0.509~0.530cm3/g.颗粒分析试验结果显示,受渗沥液腐蚀后改性黏土颗粒组成差异性明显,粒径>11.5 μm的颗粒为35.09%~49.42%;粒径为2.3~1.5 μm的颗粒为2.35%~7.28%;粒径<2.3 μm的颗粒为46.57%~57.63%.污泥灰改性黏土具有较好的抗垃圾渗滤液腐蚀效果,可将其作为填埋场衬垫材料使用.     

填埋场HDPE膜漏洞靶向电动修补技术影响因素

为突破当前HDPE膜漏洞修补技术操作复杂、成本高,且具有安全隐患的难题,探究靶向电动修补技术的工艺参数对修补效果的影响规律,开展了电极类型、电压大小、运行时间、膨润土浓度与分散剂/膨润土投加比例等单因素实验,并探索达到修补效果的最低工艺条件.结果表明,漏洞直径为5mm时,选用石墨电极、电压大小为50V、运行时间为2d、膨润土浓度为10g/L、分散剂/膨润土比例为30%时,修复后HDPE膜漏洞处的渗透系数达到9.41×10^-6cm/s,具有较好的修补效果;此外,通过建立修补溶液体系的Zeta电位与电动修补后漏洞处渗透系数的数学表征模型,为实际场景下的应用提供依据,当渗透系数达到1×10^-6cm/s所对应修补溶液的Zeta电位至少应为-42.11mV.     

基于敏感性分析的危险废物填埋场工程和地质屏障参数优化

为优化危险废物填埋场地下水污染风险控制的工程/地质屏障参数,基于过程模型模拟-参数敏感性分析-参数优选的系统框架和方法,分析关键参数对于地下水中渗滤液所携带污染物浓度的影响和敏感性,基于分析结果推荐技术参数的取值区间和最低的技术参数要求.结果表明:①各参数对地下水污染风险的敏感性排序依次为导排支管间距>含水层厚度>导排层坡度>天然衬层渗透系数>导排层渗透系数>地下水流速.②当导排支管间距>25 m、导排层坡度 < 2%、导排层渗透系数 < 0.000 1 cm/s、天然衬层渗透系数>1×10-6 cm/s时,地下水污染风险急剧增大;反之,当导排支管间距 < 10 m、导排层坡度>3%、导排层渗透系数>0.01 cm/s、天然衬层渗透系数 < 5×10-7 cm/s时,对地下水污染风险的管控并无明显影响.③导排支管间距最低为25 m,但不宜 < 10 m,导排层坡度最低为2%,但不宜>3%,导排层渗透系数最低为0.01 cm/s,天然衬层渗透系数最低为1.0×10-6 cm/s.研究显示,现有标准中给出的参数取值具有合理性,但范围较广,应结合水文地质参数与填埋场参数确定.      

关于城市生活垃圾填埋场填埋气体的产气影响因素探讨

在总结城市生活垃圾产气的特点的基础上．通过对杭州市天子岭垃圾填埋场内不同条件下的多处生活垃圾堆体所产生的填埋气体进行测量,找寻填埋气体的产气影响因素,从而找到了合适的管理与应用方法。     

厌氧氨氧化过程中COD及pH与基质浓度之间的关系

分析了上向流厌氧氨氧化生物滤池中氮素化合物浓度、COD和pH变化规律以及ANAMMOX活性和生物量的分布规律,利用数理统计的方法研究了厌氧氨氧化过程中COD和pH与氮素基质浓度之间的关系.结果表明,溶解氧和氮负荷的共同作用使得ANAMMOX活性和生物量的分布沿滤层深度呈"山脊"状不均匀分布;异养反硝化的存在和H+的消耗使得厌氧氨氧化过程中COD和pH分别呈降低和升高趋势;100 mg/L以下的有机物浓度对厌氧氨氧化菌的影响不大,且COD和pH与基质NH4+-N浓度之间呈良好的线性相关关系.本试验中COD-NH4+-N和pH-NH4+-N拟合直线的斜率分别为1.113 8±0.052 2和-0.111 3±0.001 2,置信度为95%,平均相关系数R2分别为0.982 3和0.985 0.