回灌条件下生物反应器填埋场液气耦合运移规律

为研究生物反应器填埋场渗滤液回灌对填埋气运移以及抽气压力对渗滤液回灌效果的影响,基于非饱和两相渗流理论和垃圾体一阶动力学生化降解模型,借助Open FOAM开源软件平台,采用改进的Picard迭代方法,建立了填埋场液气耦合运移数值计算模型,并与前人计算结果对比,验证了计算模型的正确性.采用建立的模型对生物反应器填埋场液气运移规律进行研究,发现:渗滤液回灌改变了填埋气的运移路径,加速了填埋气的运移,提高了填埋场的抽气效率;渗滤液的回灌效果受是否有抽气井及抽气压力的影响,抽气条件下渗滤液回灌效果远优于不抽气条件下的渗滤液回灌效果,而抽气压力大小对渗滤液回灌效果影响甚微,但总体上仍是抽气压力越小,渗滤液回灌效果越好.     

生物修复技术减少垃圾填埋场甲烷气体排放的研究

垃圾场的甲烷释放是全球变暖的主要因素.本文通过分析垃圾填埋场的甲烷释放因素,提出了通过生物修复技术是减少垃圾填埋场甲烷排放,主要是通过先卫生填埋后植物覆盖的方式.地上部分通过对不同植被类型的筛选,确定出利于甲烷氧化的树种;地下部分通过卫生填埋和生物反应器方法相结合,有效地提高甲烷氧化分解能力,降低甲烷的释放量.对温室气体减排及改善垃圾填埋场卫生环境状况是良好契机.     

填埋场及邻近地层中温度和气体压力的耦合模拟

基于多孔介质渗流力学和热力学理论,从填埋场内非等温的角度,考虑填埋场污染气体的产生和运移,建立了填埋场内热质传输的耦合数学模型,给出了针对模型控制方程的数值离散方法.模拟结果表明:由于填埋场内热量产生的不均衡性,导致了温度分布的不均匀,进而产生的温度梯度对填埋场内污染气体压力的空间分布及时间变化产生了不可忽略的影响.而在邻近地层中,温度和气压的变化速率都较填埋场内的慢,这是由于选取了较低的气体渗流率和温度传导系数的缘故.该耦合模型的提出及相关分析不仅可为填埋场内污染气体的产生和运移研究提供理论支持,而且对相关控制参数的分析和填埋气体收集系统的设计有着重要的实践意义.     

分层填埋场竖井及水平井联合抽气

采用特征函数展开法求解分层填埋场的二维气体运移模型,考虑了由于压缩、降解和含水量分布不均等引起的产气率和渗透系数成层特性以及垃圾的各向异性,然后结合边界和连续性条件确定其待定参数.最后,基于考虑了气体竖向和水平向运移的解析解,研究了竖井、水平井收集系统和排气层对填埋场内气体压力和回收率的影响,进一步提出了土工膜覆盖下填埋场气体收集系统的设计方法.     

填埋场次压缩沉降的室内复合模型研究

从有限应变理论假设出发,在Kelvin模型的基础上推导出填埋场室内应力压缩模型.将该模型与简化的生物降解模型相结合可得到填埋场室内次压缩沉降模拟试验的复合模型.该复合模型既考虑了应力沉降的机理,又考虑了有机质降解产生沉降的机理,在考虑合适参数的条件下,计算值与实测值较为符合,可以为填埋场次沉降计算提供依据.     

厌氧颗粒模型的研究进展

颗粒污泥因具有良好的沉降性能及生物活性而广泛应用于厌氧生物处理中.构建颗粒污泥模型对于模拟反应器的运行性能、预测反应器的处理效果、优化反应器的设计及调控过程的运行具有重要作用.综述了厌氧颗粒的多层模型、互养的微生物模型、非层结构模型、颗粒群模型以及颗粒堆积模型等多种结构模型,为高效厌氧反应器的设计和优化提供依据.     

垃圾土介质中多组分气体压力与浓度定量表征关系初探——以现场注气试验为例

多组分气体分布状态的预测和评估对于好氧通风工程的设计和运行具有重要现实意义。垃圾土中多组分气体压力和浓度的定量表征是弄清气体分布状态的基础。本文以两个典型垃圾填埋场(赤壁(A组)和北洋桥(B组))为背景,开展了注气过程中多组分气体压力和浓度的现场监测试验,提出了修正后的气体分压与各组分浓度之间的定量表征关系,对比分析了ES模型和MES模型预测各组分气体压力与浓度的可靠性。结果表明：两组试验结果各组分气体压力与浓度都符合MES模型,各组分气体压力和浓度之间都存在线性关系;结合监测数据和模型分析发现：ES模型得到的分压值高于MES模型,表明监测得到的气体压力较理想值偏低;甲烷、二氧化碳、氧气和氮气压力差值分别为：1.75~1691pa、63.77~1014.05pa、50.19~707.98pa、907.81~7158.53pa。以上结果为好氧通风过程中多组分气体分布状态的评估提供了关键理论支撑。     

垃圾填埋场复杂松散多相介质相关力学机制研究

将垃圾填埋场中介质视为复杂松散多相介质 ,以多孔介质理论为基础 ,对垃圾填埋场垃圾散体的微环境、孔隙性和压缩性进行了阐述 ,重点分析了垃圾填埋场固结沉降的组成、渗虑液在垃圾散体中的流动和沉降产生机理 ,一定程度上揭示了垃圾填埋场宏观力学现象和介质微观特性之间的强关联机制。     

悬浮生物载体空问结构的数值评价

为了评价及优化移动床生物膜反应器的重要材料--悬浮生物载体的空间结构,采用动网格模型与两相流模型耦合的动态数值模拟方法对装有悬浮生物载体的移动床反应器的内部流体力学特性进行分析.计算结果表明,动网格技术与两相流技术耦合的数值方法能够很详细地模拟悬浮生物载体在移动床生物反应器中的运动,以及其中每个瞬时的计算域内压力、速度、气含率等流体参数的定量分布.文中还讨论了采用气含率和载体表面剪切力两个流体力学参数来评价生物载体空间结构的可行性.     

无泡曝气膜生物反应器处理麻脱胶废水

介绍无泡曝气膜生物反应器的理论,对传统膜生物反应器进行改进,同时对传统型膜生物反应器和无泡曝气膜生物反应器处理麻脱胶废水进行比较,得出无泡曝气膜生物反应器对COD和NH3-N的处理效果比传统膜生物反应器分别提高4%和2%.采用无泡曝气作为反冲洗气体,不但提高膜生物反应器中溶解氧量,而且氧利用率也得到提高,且能量消耗也有所降低.     

温度作用下填埋垃圾气体运移规律的研究

温度对填埋气体在多孔介质中的储存和释放过程有着重要影响。基于多孔介质渗流力学-热力学理论，考虑气体密度随压力变化影响条件下，建立了垃圾填埋垃圾气体运移过程的耦合动力学数学模型。并采用特征线有限元方法对数学模型进行离散。该数值模型可为预测和预报污染物在土壤中的扩散状况以及污染气体的排放和收集、防止二次污染提供了可靠的理论依据。．     

填埋方式对生活垃圾填埋处理产物及稳定性的影响

为研究填埋方式对生活垃圾填埋处理产物及稳定性的影响,采用模拟试验方法研究好氧生物反应器、厌氧生物反应器、准好氧填埋和传统厌氧填埋等工况下垃圾固相(挥发性固体质量百分比VS、生物可降解度BDM、纤维素质量百分比、纤维素与木质素质量比C/L)、渗滤液(化学需氧量CODcr质量浓度、生物需氧量BOD5质量浓度、BOD5与CODcr质量浓度比B/C、总氮质量浓度TN、氨氮质量浓度NH3-N)和填埋气(甲烷CH4、二氧化碳CO2)等参数随时间变化。结果表明:生物反应器填埋(好氧或厌氧)能提高垃圾降解速率、加速垃圾稳定化。好氧生物反应器填埋对垃圾固相VS、BDM、纤维素的降解率分别达到57.5%、71.4%和93%,稳定化时间较厌氧生物反应器填埋缩短60%以上;渗滤液回灌加速降解渗滤液中小分子有机物:好氧生物反应器(189d)和厌氧生物反应器(596d)中CODcr和BOD5的降解率分别达到96%和99%,而且好氧生物反应器中TN和NH3-N的去除率分别达到96%和99%;厌氧生物反应器填埋利于甲烷气体集中产生和提高甲烷产率,好氧生物反应器和准好氧填埋能大大削减温室气体排放。     

城市生活垃圾卫生填埋场存在的问题及探讨

传统的生活垃圾填埋场阻止水分进入场内,封场后的填埋场变成了一个“垃圾的干墓穴”,越来越低的湿含量降低了场内微生物的降解活动,延长了填埋场的维护期,增加了垃圾渗滤液污染地下水的长期潜在的可能性,对填埋场的底部防渗系统提出了很高要求．传统的“干坟墓式”填埋场改进为生物反应器型填埋场,已经将被动的垃圾降解过程改进为由人类主动控制的加速降解过程．但是,生物填埋场仍然没有完全脱离干墓式填埋场限制垃圾渗滤液产生的设计理念．结合垃圾填埋发展的趋势,作推荐了一种新的“湿式”填埋模式,有待进一步的实验和理论研究．     

固化/稳定化污泥填埋气产生规律研究

固化/稳定化技术是污泥填埋处置常用的预处理手段,固化后的污泥进行填埋也会产生填埋气,产气规律是指导填埋气收集处理系统设计的重要依据。通过室内产气实验,对不同固化材料添加量以及不同类型固化材料处理后的固化污泥产气规律进行了研究。研究结果表明:随着固化材料添加量的增加,产气总量逐渐减小,固化材料在低添加量条件下产气过程分为抑制、加速和快速衰减三个阶段,固化材料较高添加量条件下其产气过程为快速下降和稳定衰减两个阶段。固化材料对产气的影响各不相同:膨润土对产气过程基本没有影响;生石灰对产气的抑制作用大于水泥的作用。     

垃圾填埋场中垃圾降解与稳定化模拟试验

在２４只乙烯塑料桶中，分别装填了人工配制和上海市燃气居民生活区的生活垃圾，研究了拉圾恒压表面沉降速度及添加物氮，磷，钾及铬，铜，钨钼，铁和醋酸的加入对该速度的影响。根据沉降速度与时间的函数关系，推算了填埋场稳定化时间。实验结果表明，氮，磷和钾的加入促进了垃圾降解，从而缩短了稳定化时间，其它化合物的加入对降解则影响不大。     

Usher模型在垃圾土沉降预测中的应用

为了预测垃圾土的沉降量,以便指导填埋场的建设以及封场利用,基于线性加载情况下垃圾土的沉降变形曲线呈＂S＂型这一特征,指出可用Usher模型预测其沉降随时间的变化规律,通过分离变量法,结合初始条件对建立的Usher模型求解,得到模型解的表达式。通过分析可知,Lo-gistic模型和Gompertz模型是Usher模型的特例。采用重复二元回归法对Usher模型参数进行求解,利用该模型对某填埋场的沉降量进行了计算,通过计算可知,Usher模型的误差平方和为108.19,而Logistic模型和Gompertz模型的误差平方和分别为162.21和952.41。对比结果说明,Usher模型具有较高的预测精度,对同类工程的沉降预测具有一定的指导意义。     

非饱和流固耦合模型在垃圾坝体稳定性中应用

基于多孔介质流体动力学理论，建立了降雨条件下垃圾填埋体内水分传输的流-固耦合模型，并采用交替有限差分方法给出了耦合模型的数值格式；通过开发的计算程序，模拟了降雨条件下．垃圾坝体范围内孔隙水压力和流速分布情况。数值模拟的结果表明：持续的降雨会加大对孔隙介质的载荷作用，填埋介质被压缩，使土壤颗粒间基质吸力减少，导致水流渗透率降低。同时，填埋介质变形影响了孔隙水压力和水流速的分布规律。因此，在垃圾坝体稳定性分析研究中，渗流场和应力场的耦合效应不能忽略，其研究可为评价垃圾坝体的稳定性及预测预报坝体滑坡提供技术支持。     

基于产气模型对填埋场垃圾产气速率与气压的估算

通过建立垃圾产气模型,估算衰减期填埋场垃圾产气速率;结合渗透系数推算填埋场内气压。结果表明,衰减期填埋场产气速率由于温度不同,变化范围为0.12×10~(-9)~1 466.67×10~(-9)m~3·kg~(-1)·s~(-1)。在假设条件下,衰减期填埋场内气压根据压实度及温度条件不同,变化范围为0.092 6~50 490.078 9 Pa;填埋场内产生的填埋气优先横向迁移,当横向迁移受阻或内部压力过大时,才纵向迁移至填埋场表面。通过静态箱采样不能准确分析填埋场表面CH_4释放情况,应同时对填埋场的集气管进行采样观测。     

矿化垃圾基本特性研究

在填埋场稳定化进程理论研究的基础上，提出了矿化垃圾的基本概念，比较系统地对填埋时间为13年和9年矿化垃圾的物理、化学、生物等特性进行表征，论述了可能的应用前景．认为通过对矿化垃圾的开采与利用，就可使填埋场成为生活垃圾的中转处理场所，而不是最终的归宿．结果表明，矿化垃圾在物理质地上表现出类似砂土的倾向，但在结构和化学特性上又完全有别于砂土，特别是有机质、总氮、总磷含量、阳离子交换量，均明显超过砂土．其中，有机质的质量分数高达10％左右，与肥沃的土壤相类似，总氮、总磷含量也高于常规土壤；每100g干垃圾中，阳离子交换量更是高达0．068mol以上，比普通的砂土高出数十倍，比肥沃的土壤也高出两三倍．矿化垃圾细料与一般土壤组分比较，其粒径分布具有两极分布的趋势．这些特性均表明矿化垃圾细料具有优良的理化性质，当用做污染物处理基质时，能提供极好的吸附交换条件和适宜的微生物生存环境．