城市生活垃圾渗滤液回灌处理技术研究Ⅰ--pH值的变化对NH3-N去除的影响

通过对垃圾填埋场所产生的垃圾渗滤液进行回灌处理研究,发现在回灌之前采用石灰调节渗滤液的pH值对NH3-N的去除有较大的影响.同时pH为8-9的渗滤液回灌到垃圾填埋场中改变了垃圾内部的酸性环境,加快了垃圾的生化反应使回灌后渗滤液的COD值有明显的降低.     

液体回灌对生活垃圾好氧反应温度变化影响的模拟预测

好氧反应过程中的温度变化模拟预测,对于垃圾填埋场好氧通风系统的安全运行具有重要意义。在热释放守恒定律的基础上,建立了考虑液体回灌条件下生活垃圾好氧反应过程中的热平衡方程。将氧气消耗速率引入热释放速率模型中,并提出两阶段氧气消耗速率模型来描述好氧反应过程中的热释放效应。开展了通风强度、回灌条件和等效热传导系数对好氧反应过程中垃圾堆体温度变化影响的模拟,结果表明：气体交换导致垃圾堆体的峰值温度至少下降3.6%,液体回灌使垃圾温度降低超过24.1%;液体回灌量从500ml/周增加到1500ml/周,垃圾峰值温度下降29.1%;回灌液体温度每相差10 ,对垃圾温度的影响最多可达4.0 ;随着等效热传导系数从0.3升到1.0,垃圾峰值温度逐渐降低,达到峰值强度的时间提前25.9%,后期温度下降幅度变小。以上成果为好氧通风系统运行过程中温度预测及安全调控提供了理论依据。     

填埋层空气状况对填埋初期渗滤液水质的影响

渗滤液的回灌可以加速填埋场的稳定化 ,降低渗滤液的有机物浓度 .但填埋初期进行渗滤液的直接回灌 ,会导致垃圾层内有机酸的积累 ,阻碍甲烷化过程的建立 .通过实验室模拟 ,研究了垃圾层中空气状况对填埋初期渗滤液直接回灌出水水质的影响 .研究结果表明 :向填埋层供给少量空气 ,就可以解决填埋初期渗滤液直接回灌产生的有机酸积累问题 ,使渗滤液中的有机物迅速降解 .     

垃圾自身参数对垃圾产气规律的影响研究

研究垃圾产气规律对于评估填埋场能源气体回收利用价值和结构安全稳定性有着重要意义.垃圾本身参数对产气速率,产气总量的影响研究仍然不够全面,有待深入研究.通过实验室垃圾降解产气实验,研究了垃圾含水率、孔隙比和有机质含量对垃圾产气速率和总量的影响.实验结果表明,含水率可以最大程度影响垃圾好氧产气峰值大小,对厌氧产气峰值大小也有较大影响;孔隙比可以对垃圾好氧产气峰值大小,厌氧产气峰值大小,厌氧产气峰值时间产生较大影响;有机质含量对垃圾好氧产气峰值大小和厌氧产气峰值时间影响较大.实验还表明当孔隙比为1.5,含水率为50%,有机质含量为65%时垃圾产气总量最大.实验结果可用于垃圾填埋场产气相关理论研究.     

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.     

基于优势流效应的填埋场渗沥液回灌过程预测

渗滤液回灌对于补充垃圾堆体水分及加速降解稳定化具有重要的促进作用,垃圾堆体的非均质性和大孔隙特征造成了渗沥液流动过程出现显著的优势流效应.以双渗透率模型为基础,开展典型回灌工艺条件下垃圾堆体中渗沥液的分布规律预测研究.预测结果表明:一定限度内增大回灌速率、回灌频率、回灌量、初始含水量等因素可提高渗滤液的影响深度、入渗量和贮水率;优势流模型较传统的单域模型,区分了具有高导水性的裂隙域和高持水性的基质域,渗滤液可以更快地通过裂隙入渗、流动和排出,更符合垃圾堆体内水分多域流动行为模式;裂隙域和基质域的水分质量交换项是动态平衡的,随深度而减小.     

填埋层空气状况对渗滤液中氮成分变化的影响

渗滤液回灌厌氧填埋层可以有效降解渗滤液中的有机物 ,但却对氨氮去除无效 ;而且由于有机物降解的加速 ,使回灌后渗滤液中氨氮的质量浓度比常规垃圾填埋场更高 ,从而导致渗滤液必须再经过复杂的物化处理后才能达标排放 .为此 ,通过实验室模拟 ,研究了垃圾层中空气状况对回灌渗滤液出水中氮成分变化的影响 .结果表明 :只要向填埋层供给少量空气 ,就可有效降低渗滤液中氨氮的质量浓度 ,从而减轻渗滤液后续处理的压力     

回灌条件下垃圾渗滤液水头动态变化规律

建立了回灌条件下垃圾渗滤液水头动态变化的模型，并用分离变量法对该模型进行了解析求解，对解进行了分析讨论，分析结果表明：水头的变化趋势大致为一抛物线，在抛物线顶点处达到最大，在一定的时间范围内，时间越长，其压力水头变化越明显。压力水头动态变化表明了通过填埋场回灌渗滤液水头的动态变化，可以短时间内使垃圾渗滤液中的有机污染物得到有效去除。其解可为垃圾填埋场渗滤液控制系统的设计和管理提供科学的理论依据和技术支持，对于城市垃圾填埋场渗滤液的处理具有一定的指导作用和工程实用价值。     

黄土水分入渗规律的数值模拟研究

运用数值模拟手段研究地表入渗作用下土水特征曲线(SWCC)参数与边界条件对入渗结果的影响,以探究黄土中水分入渗的规律。使用HYDRUS-1D软件建立土柱试验数值模型,使用控制变量法,逐一改变SWCC参数(VG模型参数)与边界条件以探究其各自对模拟结果的影响。模拟结果显示:入渗速率、特定时间节点的入渗深度与饱和渗透系数k_s成正比,与饱和含水率θ_s成反比,与VG模型参数α成反比,与VG模型参数n成正比,与残余含水率θ_r几乎没有关系,与入渗边界的水头高度呈正比。研究结果表明,饱和渗透系数k_s是非饱和渗流的重要影响因素,饱和渗透系数较大,代表土体更松散,导水能力更好。提高模型饱和含水率θ_s会使入渗速率下降,入渗深度变浅,这是因为提高饱和含水率影响了土体中初始水分的分布,水分在土体中形成的连续性通道变少。残余含水率与土体中自由水的运移无关,因而对土体中的水分渗流没有影响。SWCC参数α、m、n的大小与土体孔隙结构、颗粒组成有关,改变SWCC参数会使土的渗流特性发生改变。上部水头增大会使渗流加快,但在超出土体饱和渗流能力的情况下,增大上部边界水头对渗流影响很小。     

垃圾渗滤液反渗透浓缩液回灌处理中试研究

将垃圾渗滤液经反渗透处理后产生的浓缩液进行回灌处理,研究了浓缩液回灌对COD和NH3—N的去除情况、水力负荷和回灌次数对浓缩液回灌效果的影响.结果表明,浓缩液回灌对COD和NH3—N有很好的去除效果,浓缩液回灌出水稳定后,COD去除率为81.6%,NH3—N去除率为70%.回灌浓缩液的水力负荷从32.38 mL/(L.d)上升到202.36 mL/(L.d),COD去除率从94%下降到70%;随着回灌次数的增加,COD去除率升高.     

垃圾填埋场中淋滤液回灌液压变化规律

为研究垃圾填埋场中因进行淋滤液回灌而对孔隙水压力运移产生的影响,在忽略淋滤液在竖直方向上运移的前提下,在考虑填埋场淋滤液回灌的实际工况、液相本构方程、水量平衡条件和有机物生化降解的基础上,建立孔隙水压力理论方程。补充不同的边界条件,得到群井回灌和单井回灌2种情况下模型的解析解。计算及分析结果表明:(a)在进行单井回灌时,回灌进行到30 d后孔隙水压力基本稳定;孔隙水压力随离开回灌井距离的增加而迅速减小,在离回灌井15 m范围内回灌效果较好,20 m以外的区域回灌效果较差。(b)在进行群井回灌时,回灌前期孔隙水压力迅速增加,填埋单元中各处孔隙水压力最终均达到回灌水头压力;与单井相比,群井的回灌效果较好。(c)淋滤液回灌在垃圾体中会产生较高的孔隙水压力,因此在实际工程中确定回灌的时间和距离时应考虑孔隙水压力。     

室内土体单向冻结水分迁移的试验研究

以江苏镇江、扬州等地区具有代表性的表层黏土为研究对象,对土体进行了单向冻结实验,研究了不同饱和度、不同温度梯度、不同冻结速率及不同补水条件下土体中水分迁移的现象.实验结果表明:在有外界水源补给的条件下,土体冻结时间越长,非饱和土中水分迁移现象范围越大,对于饱和土每层含水率基本波动范围不大;温度梯度越大,土体完全冻结且水分迁移达到稳定状态所需时间越短,水分迁移的范围越广;在无水源补给的条件下,冻结速率越大,土试样中水分迁移分布曲线变得越平缓;相对于无外界水源补给条件下,有外界水源补给的试样最终完全冻结时水通量更大,土样中水分迁移分布的范围更明显.     

天然电磁场激励下球体的天然电场选频法异常成因分析

在以往实践应用的基础上,主要从均匀半空间内球体模型的角度研究天然电场选频法异常的成因.首先从自然因素和人文因素2方面分析天然电场选频法的场源问题;从麦克斯韦方程组出发,利用边界条件求取谐变磁场作用下,均匀半空内导电导磁球体在地表主剖面上感应二次电场的解析计算式;根据拉普拉斯方程和边界条件,获得谐变电场作用下,均匀半空间导电球体在地表主剖面上的异常电场水平分量计算式;对理论模型的各个参数进行假定,计算三维谐变磁场、谐变电场作用下,地表主剖面上良导球体的水平电场异常曲线.通过对模拟计算结果分析可知,在水平谐变磁场和谐变电场共同作用下,获得的地表电场异常曲线与野外实测结果形态相似、特征相同.     

老井开发对加密井水力压裂裂缝扩展的影响规律

随着页岩气的开发,对已有水平井井网加密将会是后期开发的关键。老井的持续开采会引起地层孔隙压力和地应力的重新分布,地应力的重新分布对裂缝扩展行为和路径造成显著影响。为了探究地应力的重新布对裂缝扩展行为的影响机制,本文基于块体离散元数值模拟方法,针对老井开采后地应力场变化对加密井水力裂缝扩展的影响特征开展研究。本研究综合考虑了注液速率,压裂液粘度、地应力梯度和初始地应力场等因素对水力裂缝扩展的影响。结果表明,老井引起的地应力降低会导致新井水力裂缝向老井偏移。提高注液速率,增大压裂液粘度可以有效降低地应力非均匀导致的水力裂缝偏移问题。地应力梯度越大、初始地应力越高,水力裂缝的偏移率越高。本研究对页岩气水平井加密方案制定具有一定的理论指导意义。     

重金属砷在饱和土壤中迁移过程模拟

重金属污染预测和评估是土壤与地下水修复的重点与难点,土壤中重金属迁移过程模拟能够为污染防治和水资源保护提供科学指导。本文基于有限元方法,建立了三维地下水重金属溶质运移模型,考察南京某化工场地重金属As(V)的迁移运动规律。数值模拟通过改变渗透系数、弥散度、分配系数、孔隙率,对比分析不同参数条件下,重金属As(V)溶质在土壤中的迁移规律。引入敏感性指数作为量化指标,比较各参数对重金属砷迁移的影响。数值分析结果表明：污染晕中心砷质量浓度随污染物持续通入逐渐增加到7.12 mg/L,污染范围不断扩大,纵向迁移距离远大于横向;七年后污染物不再注入,污染范围在水流的作用下整体往下游迁移,污染晕中心浓度不断下降,第40年污染晕中心往下游迁移6.5 m,浓度已下降为0.33 mg/L。连续注入污染物10年情况下,增加渗透系数与弥散度都会导致污染晕中心As(V)浓度下降,纵向迁移距离增加;分配系数增加则出现污染晕中心浓度与纵向迁移距离都减少的情况;由于土壤对重金属As(V)的吸附较强,在参数±50%的变化中,分配系数对重金属的迁移距离影响较大,与渗透系数、弥散度的影响程度相当,敏感性指数分别为18.0%、18.0%与16.3%;孔隙率敏感性指数为0.006%,在本文模型下对重金属As(V)迁移的影响几乎可忽略。     

考虑竖井作用的填埋场气-液耦合运移规律

为研究存在竖井的填埋场中填埋气、渗滤液的运移规律，在忽略气、液竖向流动的前提下，基于有机物生化降解、气-液本构关系和气、液连续性条件，结合抽气、回灌渗滤液等工况，建立填埋场平面轴对称气-液耦合运移理论，得到被动集气和主动集气2种工况下的简化解析解。计算结果表明:孔隙水压力和孔隙气压力均随离开竖井距离的增大而增大；孔隙水压力随时间逐渐消散，孔隙气压力先达到峰值再消散；考虑液相对孔隙气压力的耦合影响时，孔隙气压力有所提高；气相渗透系数增大会减小液相对孔隙气压力的耦合影响，液相渗透系数增大会加剧耦合影响。     

填埋场导排层最大渗滤液深度影响参数显著性分析

为确定填埋场导排层最大渗滤液深度及各影响因素的显著性,首先基于扩展Dupuit假定推导了导排层渗滤液深度解析解,分析了不同渗滤液入渗强度情况下导排层渗滤液深度分布规律;其次将导排层渗滤液入渗强度、渗透系数、水平排水距离、坡度以及排水盲沟处水头5个主要参数采用正交试验分析法水平组合,通过方差分析对比了各参数对最大渗滤液深度的影响程度.研究结果表明：（1）推求的渗滤液深度解析解考虑了排水盲沟的实际水力状态,准确描述了渗滤液深度沿程分布特征;（2）渗滤液入渗强度和水平排水距离对导排层最大渗滤液深度具有显著性影响.研究成果可为填埋场导排层设计参数优化和预防渗滤液水位过高导致的填埋场失稳破坏提供技术支持.     

长龄期简易填埋条件下污泥基本性质的变化

我国曾经有大量的污泥被随意弃置形成了许多简易污泥填埋场,简易填埋的污泥不受控制的堆放在自然环境中,其性质会随着时间发生变化。本文通过对江苏省某化工企业已经简易填存20年陈污泥的取样分析,发现经过多年的堆存,降解简易填埋陈污泥中的有机质含量仍高于50%;污泥中的pH值维持在8.5～9.0,适合产甲烷菌的生存条件;污泥中的含水率大多在90%以上,且水位线在污泥坑表层0～30cm变动,下部都呈厌氧饱和状态。该简易填埋场中老污泥中重金属Zn和Mn总量较高,但浸出量和渗沥液中的含量都很低,表明重金属不是污泥简易填埋场的主要污染物。渗沥液中COD、BOD₅、TN、NH₄-N、TP大多超标,表明简易污泥填埋场中的主要污染类型为有机污染。简易填埋污泥的渗透系数在10-8cm/s数量级,水分排出困难,不适合采用真空预压或堆载排水加固的方法对场地进行加固施工。     

基于流动孔隙度的砂砾岩储层渗透率预测方法研究

渗透率是储层精细评价中的一个重要内容。对于砂砾岩储层而言,由于其碎屑颗粒变化范围较大,渗流网络十分复杂,造成渗透率在横向和纵向上存在较强的非均质性。简单的单孔隙度因素渗透率解释模型难以取得满意的计算结果。基于此,根据Maxwell导电模型的分析,以"渗流门限理论"和"导电效率理论"为基础,以岩心分析数据为依据,通过Kozeny-Carman方程的推导和分析,提出一种应用流动孔隙度预测砂砾岩储层渗透率的新方法,并通过实际资料验证了该方法的可靠性。     

豆胶胶合板的高频热压机理及胶合特性

采用高频介质加热技术,研究了不同含水率条件下的多层豆胶胶合板板坯温度场分布和水分迁移情况,以及单板涂胶量对豆胶胶合板胶合性能的影响。结果表明:在高频热压(频率为6.78 MHz,压力为1.0 MPa)过程中,板坯内部温度场分布均匀; 干燥效率呈现出从表层向芯层逐渐增加,即由里到外的干燥模式; 当单板双面涂胶量为400 g/m²时,胶层平均湿态剪切强度为0.83 MPa,高频热压时间仅为12 min。