【摘 要】
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随着科学技术的发展,全世界城市生活垃圾的产量与日俱增。在各种城市生活垃圾的处理方法中,填埋法因其具有处理量大、适用性高的特点,成为了全球处理城市生活垃圾最主要的方式。填埋垃圾中有大量的可降解有机物,降解是填埋垃圾区别于土体的重要原因。影响填埋垃圾降解速率的因素包括饱和度、纤维素含量、气体组分等。本文主要研究气体组分对填埋场降解的影响和填埋垃圾降解后产生的填埋气在填埋场内部的运移规律。填埋垃圾通过生
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随着科学技术的发展,全世界城市生活垃圾的产量与日俱增。在各种城市生活垃圾的处理方法中,填埋法因其具有处理量大、适用性高的特点,成为了全球处理城市生活垃圾最主要的方式。填埋垃圾中有大量的可降解有机物,降解是填埋垃圾区别于土体的重要原因。影响填埋垃圾降解速率的因素包括饱和度、纤维素含量、气体组分等。本文主要研究气体组分对填埋场降解的影响和填埋垃圾降解后产生的填埋气在填埋场内部的运移规律。填埋垃圾通过生化降解产生的填埋气中含有甲烷、二氧化碳气体,随着生化反应的不断进行,填埋场内会聚集大量的易燃易爆气体。因此,在填埋场构建阶段如果不考虑如何合理收集填埋气体,极易导致填埋气无序排放、填埋气爆炸、填埋场火灾等多种环境工程问题,对周边居民存在重大安全隐患。本文针对多组分气体对填埋场生化降解的影响,和填埋气在填埋场内部的分布规律问题,进行了如下工作:(1)总结了城市生活垃圾包括多组分气体运移特性、液体渗流特性、生化降解特性、压缩变形特性、溶质迁移特性在内的工程力学特性。在孔隙中气体运移的方式主要包括对流和扩散,扩散又分为体相扩散和努森扩散,发现努森扩散可以描述多组分气体之间相互影响。生化降解可分为纤维素水解和不饱和脂肪酸(VFA)分解两个阶段,多组分气体对VFA的分解阶段的影响极大。(2)以生化降解为核心,在城市生活垃圾的工程力学特性的基础上构建了针对我国高厨余城市生活垃圾填埋场的多组分气体运移-生化降解-压缩变形-溶质迁移(MBCS)耦合模型(Multicomponent gas migration-Biochemical-Consolidation-Solution transportion coupled model)。相比于同类研究更精确的表述了生化降解的过程和填埋气在填埋场内部的分布规律。通过与试验结果对比,本模型的可靠性得到了初步验证。(3)在城市生活垃圾耦合模型MBCS的基础上研究填埋场的生化降解规律和气体分布规律,把填埋场分为好氧降解区域和厌氧降解区域,细化填埋场的生化降解模型。研究填埋场内部不同深度层各种气体组分的浓度,以及不同气体组分浓度对填埋场好氧降解与厌氧降解的影响,进而研究对填埋场稳定化的影响。(4)应用城市生活垃圾填埋场MBCS耦合模型,通过通风方式和覆盖层对填埋场进行好氧调控。模拟了竖井通风、顶部管道通风和底部管通风对填埋场内部气体分布规律的影响,并分析了通风方式和覆盖层对填埋场稳定化的影响。发现底部通风对填埋场的生化降解加速效果最好。
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