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生活垃圾填埋场不同填埋方式填埋气特性研究

作者:刘玉强 黄启飞 王琪 刘国浔  来源:互联网  发布时间:2008-7-29 10:01:21
模型相比较,在考虑了气体的过渡扩散和土壤的非饱和性后,使该模型更趋于实际情况。
彭绪亚等[26]通过分析填埋气在垃圾体中迁移运动的特点,建立了在抽气条件下填埋气体的迁移运动模型,该模型综合反映了垃圾体内填埋气产生量、抽气量、垃圾体气体渗透系数、抽气井埋深、覆盖层厚度及特性对抽气效果的影响。利用该模型,可计算抽气时垃圾体中填埋气的压力分布,并可分析计算不同条件下抽气井影响半径、抽气井埋深等重要工程参数。国内学者的工作为填埋气污染控制与回收利用工程实践提供理论基础与技术依据。
2准好氧填埋结构填埋气的特性研究
最早的准好氧填埋场于1975年在日本福冈市建成。准好氧填埋设计原理是不用动力供氧,而是利用渗滤液收集管道的不满流设计,利用填埋堆体的内外温差,使堆体外空气自然通入,在渗滤液收集管和竖直通风管道周围存在一定的好氧区域,此处的垃圾进行好氧分解,空气扩散不到的地方则处于厌氧状态。相对于传统的厌氧填埋,准好氧填埋方式加快了渗滤液的排出,抑制了甲烷和硫化氢等气体的产生,加速垃圾稳定化进程,降低渗滤液中污染物浓度。
针对准好氧填埋结构的特点,国外很多学者对其渗滤液结合产气过程进行了分析。日本福冈大学的Hanashima教授,在“准好氧填埋”理论的基础上进行了“循环式准好氧填埋”的实验。Hanashi-ma[27]通过实验得到的结论是准好氧填埋3年间垃圾中的有机污染物约90%转入气相,成为CO2和CH4等气体;厌氧填埋有机污染物约90%转入渗滤液中。
Matsufuj[28]在1993-1998年对两组成分相同,填埋方式不同的填埋柱进行垃圾稳定化的实验。结果表明,准好氧填埋方式的气化率(全部产气量和垃圾中有机物的比值)为37%,厌氧填埋的气化率为15%。准好氧填埋产气量和渗滤液污染物之间的比值为8∶2,厌氧的数值为4∶6。因此,相对于厌氧填埋,准好氧填埋方式渗滤液中污染物的负荷减轻了,从而准好氧填埋更加有利于环境的保护。
Matsufuji[29]估计了不同填埋结构的温室气体的产量,并提出相对的措施来减少温室气体。预测模型计算出不同填埋场温室气体的产量可用累积产气速率的回归曲线表示,它与易降解的有机底物有关。基于这个公式,Matsufuji认为到21世纪,日本的温室气体以CO2形式存在的碳有206800t,以CH4形式存在的碳有35700t。通过对填埋场产气量的估计,认为来自于垃圾填埋场的温室气体导致全球变暖的影响方面马来西亚是日本的5倍。菲律滨是日本的7倍,韩国是日本的12倍,印尼是日本的38倍,中国是日本的250倍,而如果采取了准好氧填埋则可以将这种影响减少大约45%。
Hanashima[27]对准好氧填埋层中的气体和热量进行了研究,气流参数在控制微分方程中包括导热性、能量产生速率、导热系数和空气渗透力。并利用简单有限元法对这些因素进行最小二乘法拟合。得到的方程中含有垃圾层中的温度、渗滤液收集管的空气流速、环境温度和压力等因子。计算机模拟结果表明,耗氧区垃圾由于好氧反应而形成了一个半椭园的热能区。并且,垂直空气的渗透性比横向要快10倍。
Youngkyu[30]通过对一根渗滤液收集管道内气体流速进行研究表明,填埋场内外的温度差使得空气能轻易进入渗滤液收集管,氧气可以通过扩散进入填埋层的内部。并提出一个方程计算出空气在单独渗滤液管道内的流速,从而决定管道的设计因素。
主要的因素包括:温度差和填埋场的表面风速。填埋场内外的温度差、场区的表面风速和填埋层的高度比通风管的长度和直径对气体在管道内流速的影响更大。如果渗滤液收集管内塞满了碎砾石,气体流速将很快下降。为保证垃圾层内有更大的好氧区域,建议通风管开口在室外,直接和大气接触。
国内王琪等[31]的实验室研究也初步表明:在准好氧状态下NH3-N浓度可以降到10mg/L以下;渗滤液回流可以使沼气产生速率大大高于未回流的填埋层。
3两种不同填埋结构运行参数特点比较
表1两种填埋结构主要运行设施比较

表2两种填埋结构特点比较

在对两种填埋结构进行比较后可以发现准好氧填埋在环境保护方面:可以减少甲烷的排放,改善了封场后最终覆盖层的性质,减少了长期的环境危害,改善了渗滤液水质;在经济方面:和厌氧填埋相比并没有增加运行维护费用,但加快废物的降解,缩短了封场后的维护和监测时间,为场地的再利用提供了更多的选择。从2003年底在九江生活垃圾填埋场进行了准好氧和厌氧填埋的中试,每个填埋结

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