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填埋是目前全球生活垃圾处理的主要方式之一。由于填埋场占地面积大并且污染周围环境,寻找新的填埋场场址非常困难。对填埋场中处于相对稳定的垃圾进行开采,既可以获得土地资源,同时还可以回收其中有用的资源,显示出良好的发展前景。 陈腐垃圾比表面积大,有机物含量丰富,具有良好的水力特性。其利用途径主要为做填埋层覆盖土、生物填料、垃圾衍生燃料(RDF)、园林及绿地使用及建筑材料。本论文以北神树填埋场2平台西北边坡的陈腐垃圾为实验材料进行基本性质测定。结果表明,经过12年的降解,陈腐垃圾在外观组成上,除大块的塑料、碎玻璃、石子、动物骨头以外,其细粒部分类似土壤:黑色、分散、质粒较均匀,在外观性状上已完全不具有原始生活垃圾的特征。陈腐垃圾中灰土所占比例较大,接近50%,含水率35.9%,灰分44.67%,挥发分55.33%,可燃分45.18%。陈腐垃圾呈弱碱性,具有良好的渗透性,可以承受较高的水力负荷;阳离子交换容量是普通土壤的十几倍,不具有腐蚀性;浸出液中金属离子含量达标,所以用陈腐垃圾处理污水时不存在金属离子污染的问题。 对陈腐垃圾细料做理化性质分析,扫描电镜下观测陈腐垃圾具有类似土壤的形态,颗粒大小不均、形态差异较大,具有许多孔隙,表面粗糙且附着了更细小的不规则颗粒。通过EDS分析,发现陈腐垃圾中主要元素是O,通常占50%左右;其他元素的含量差别很大,比如Al,Si,P,Ca,Fe。陈腐垃圾红外光谱共在4处出峰,在3400cm-1处有较宽的峰,说明有大量羟基存在;在2920cm-1附近出峰,可能含有亚甲基;1490和1100cm-1处出峰,表明其中可能含有苯环;测定结果显示出了陈腐垃圾的脂肪族结构。陈腐垃圾表面有大量的基团存在,决定了它能与金属离子进行络合、交换、赘合等作用。通过XRF分析,主要的元素有Si,Ca, Fe和Al,主要的金属离子为Fe,Zn,Ti,Mn和Ba。XRD分析结果表明,主要的晶体为Ca和Si的化合物和氧化物,推测陈腐垃圾细料里面可能含有SiO2,SiS2,CaMg(CO3)2,Ca3(PO4)2,CaCO3等物质。 用不同粒径的陈腐垃圾对渗滤液中金属离子的去除效果进行了实验研究。200目(粒径0.074mm)去除金属离子效果最好(As除外),100目(粒径0.15mm)次之,然后是60目(粒径0.3mm)。陈腐垃圾去除渗滤液中金属离子的平衡时间一般在3.5 h左右;200目的陈腐垃圾去除Pb、Ni、As、Mn、Cr、Zn效果较好,其中对Cr的去除率可达98%,对Pb和Zn的去除率可达95%,对Ni的去除为88%,Mn的去除率为84%,对Cd和Cu的去除效果一般,去除率在50%左右。所有除去金属离子的反应均分为先后两个阶段,第一阶段的快速吸附和第二阶段的慢速吸附。用三种动力学模型(伪二级、Elovich、颗粒内扩散)对陈腐垃圾去除渗滤液中金属离子进行拟合,相关系数都较高。用三种等温线模型对陈腐垃圾去除渗滤液中金属离子进行拟合,相关系数均较高,Freundlich吸附等温式拟合指数n值都大于1;随着金属离子浓度的增加,单位质量陈腐垃圾所吸附的金属离子迅速增加,表现出了很好的相关性;在金属离子平衡浓度相同的情况下,温度越高,平衡时吸附量越大。 用陈腐垃圾作填料处理渗滤液中金属离子,通过改变粒径、环境和填装高度等因素,进行了模拟反应器实验研究。结果显示填装高度对渗滤液中金属离子的去除有一定影响,填装高度越高,渗滤液与陈腐垃圾填料接触的越充分,金属离子去除效果越好。理论上讲,粒径小的的处理效果好于粒径大的,因为粒径越小,比表面积越大,吸附的效果越好。但在实际运行中,由于存在填料流失的问题,以至于产生不同的结果。厌氧环境下,陈腐垃圾对渗滤液中金属离子的去除效果比好氧环境下好,因为陈腐垃圾中的微生物多是厌氧微生物,可以吸附部分渗滤液中金属离子。