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垃圾填埋气产生及迁移过程模拟研究

彭绪亚  
【摘要】:我国城市生活垃圾 90%以上采用填埋的方式进行处置,每年向环境释放的垃 圾填埋气达 100 万吨以上,对填埋气的污染控制和资源化回收利用是急待解决的 重要问题。本论文通过理论分析、模拟实验和数学模拟的方法,对垃圾填埋气的 产生及迁移过程进行研究。 (1)以重庆城市生活垃圾为研究对象,通过模拟实验研究了温度、添加污 泥等因素对填埋气产生过程的影响,建立了填埋气产生量、产气速率预测模型; 研究表明:增加温度及添加污泥,可加快填埋垃圾的降解与填埋气的产生;我国 以厨余垃圾为主的城市生活垃圾,其产气过程的显著特征是产气速率衰减较快, 这与国外城市生活垃圾有较大差异。城市生活垃圾填埋场封场后产气量的快速衰 减,是填埋气污染控制与资源化利用规划设计必须考虑的问题; (2)针对现有填埋气产生量计算模型的不足,提出了基于可生物降解有机物 转化率估算填埋气产生量的方法,建立了以垃圾挥发性固体含量指标作为计算依 据的有机垃圾生物转化率公式。该方法计算简便,指标易于测定,并且可计算不 同填埋时间内的填埋气产生量,使垃圾填埋气产生量估算与垃圾成份和填埋过程 有机结合起来,这一特点是其它填埋气产量计算模型所不具备的; (3)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,系统研究了垃圾体在不同压实密度、不同含水率、不同降解阶段的气体渗透 特性的变化情况,实验结果表明:在垂直压实的填埋垃圾体中,水平方向渗透系 数平均值 为垂直方向渗透系数 的 7.5~20.0 倍,填埋垃圾体各向异性特征明 Kh Kv 显;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, 压实密度对渗透系数的影响较含水率大得多;新鲜垃圾与中等降解程度垃圾的渗 透系数接近,腐熟垃圾气体渗透的各向异性特征较新鲜及中等程度腐熟垃圾有较 大程度的降低。 (4)建立了竖井抽气条件下填埋气迁移运动的数学模型。该模型综合反映了 垃圾体内部填埋气产生量,抽气量,垃圾体气体渗透系数,抽气井埋深,覆盖层 厚度等对抽气效果的影响。利用该模型,分析讨论了抽气井的抽气量、影响半径、 抽气井埋深的优化设计。分析表明:抽气井埋深以垃圾体厚度的 80%时的抽气效 果较好;抽气井的影响半径按 Roi=35.0~40.0m 设计可满足工程要求。


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