生物反应器填埋场产甲烷规律的模拟研究

生物反应器填埋场是一种新型的垃圾卫生填埋场,可以加速填埋场的稳定及甲烷的产生.通过模拟试验探讨了生物反应器填埋场在不同操作条件下的产甲烷情况及COD、pH值的变化趋势.试验证明较高的回灌频率有助于垃圾降解、产甲烷速率的升高及渗滤液中COD浓度的降低;污泥接种起缓冲作用,使垃圾的降解及产气速率更趋向平稳;甲烷的产生与COD的降低是同步进行的,因此可以通过COD的变化趋势来判断产甲烷情况.研究建立了反映垃圾含水率影响填埋场产甲烷的数学模型,该模型具有简便、直观、准确等优点.     

餐厨垃圾干发酵水解酸化机制及产气动力学

分析了餐厨垃圾干发酵的启动、运行、失衡、恢复及稳定运行全过程中各参数的变化趋势,重点研究了产气特性与挥发性脂肪酸(VFAs)各成分、总固体(TS)浓度等的关系,并讨论水解酸化机制及产气动力学。结果表明:餐厨垃圾干发酵过程可划分为适应性阶段(0~13d)、启动阶段(14~34d)、抑制阶段(35~72d)和恢复及稳定阶段(73~120d),在恢复及稳定阶段以NaOH稀碱液调节当日回流渗滤液的pH,在72d时pH上升至7.4,产气量明显提高;在98d后TS维持在23%(质量分数)以上,系统日产气量和生物降解率均相对稳定。根据累积产气量数量关系把餐厨垃圾干发酵反应期分为二次函数产气阶段(1~30d)、幂函数产气阶段(31~65d)和线性产气阶段(66~120d)。建立整个实验周期产气率模型,3阶段R2分别为0.987 2、0.952 1、0.999 1,其与实验数据有较好的吻合度。     

城市生活垃圾降解率分析研究

针对城市生活垃圾降解率研究不足的现状,结合室内物理模拟实验,对垃圾温度和垃圾降解率的变化规律进行分析研究。研究结果表明,填埋初期垃圾填埋体温度升高较快,服从三次曲线变化规律;温度对垃圾降解率有重要的影响,单一温度下垃圾降解率随时间变化近似符合微生物生长曲线;不同温度下,温度高,垃圾降解率快,试验证明41.00、45.00℃垃圾降解率最快,垃圾降解率相差不大,可以认为温度高于41.00℃时垃圾降解率可以按照41.00℃时垃圾降解率计算。     

热处理时间对餐厨垃圾高温干式厌氧发酵的影响

餐厨垃圾中有机物大部分以大分子的形式存在,对其进行热处理,破坏大分子有机物的存在形式,将会影响其干式厌氧发酵的过程。实验对餐厨垃圾进行了热处理(100℃),处理后将其在含固率(TS)20%、接种率25%的条件下进行高温55℃厌氧发酵。实验结果表明,热处理后,餐厨垃圾的理化性质发生显著变化,累计产气量、TS和VS的去除率均增大。当热处理时间为15 min时,餐厨垃圾的SCOD值最高,为59.49 g/L,比未处理时提高了3.3倍。同样该条件下,累计产气量也最高,为2 782.8 m L,与未处理相比累积产气量提高58.30%,第二产气高峰比未处理提前3天。各发酵瓶发酵前后TS、VS去除率的变化趋势与累计产气量的变化基本一致,累计产气量越大,TS、VS的去除率越大。     

生物反应器填埋场产甲烷规律的模拟研究

生物反应器填埋场是一种新型的垃圾卫生填埋场，可以加速填埋场的稳定及甲烷的产生。通过模拟试验探讨了生物反应器填埋场在不同操作条件下的产甲烷情况及COD、pH值的变化趋势。试验证明较高的回灌频率有助于垃圾降解、产甲烷速率的升高及渗滤液中COD浓度的降低；污泥接种起缓冲作用，使垃圾的降解及产气速率更趋向平稳；甲烷的产生与COD的降低是同步进行的，因此可以通过COD的变化趋势来判断产甲烷情况。研究建立了反映垃圾含水率影响填埋场产甲烷的数学模型，该模型具有简便、直观、准确等优点。     

固化/稳定化处理污泥填埋气液转化模式

固化/稳定化污泥进行填埋产生填埋气,产气规律是指导填埋气收集处理系统设计的重要依据。通过构建大型填埋柱模拟填埋实验,研究不同固化材料添加量污泥气液转化规律。实验结果表明,原泥和固化污泥产气规律分为2种类型:前期产气速率呈线性增加,达到最大速率后产气速率呈指数降低。低添加量的固化污泥,产气分3个阶段,分别为产气抑制期、增长期和衰减期。高添加量固化污泥,产气只有一个阶段,产气速率随着时间推移逐渐减小,产气量很小。固化污泥降解过程就是有机质含量降低,气体产量、含水率增加相互转化过程,达到固化材料添加量25%时,水分和气体产生量均很小,降解受到很强抑制,产气150 d左右稳定,产气量很小,无需单独设置气体收集系统。     

鸡粪与城市生物垃圾联合中温厌氧消化研究

在中温下,对不同质量比的鸡粪与城市生物垃圾的厌氧消化处理效果进行了为期50 d的实验.结果表明:(1)鸡粪与城市生物垃圾质量比为1/1、1/2和2/1时的累计产气量最终分别为420、480、460 mL/g(以每克挥发性固体计),高于纯城市生物垃圾(410 mL/g);(2)至产气停止为止,纯城市生物垃圾、纯鸡粪、鸡粪与城市生物垃圾质量比为1/1、1/2和2/1时的甲烷平均体积分数分别为56.6%、56.6%、58.1%、56.2%、56.1%}(3)鸡粪和城市生物垃圾联合厌氧消化缩短了厌氧消化的时间,更利于沼气的产生;(4)纯城市生物垃圾、纯鸡粪、鸡粪与城市生物垃圾质量比为1/1、1/2和2/1时的厌氧消化最终的生物降解率分别为64.6%、67.4%、65.5%、68.7%和70.6%,联合厌氧消化最终的生物降解率均高于纯城市生物垃圾.     

低强度超声波预处理对厨余垃圾厌氧消化的影响

以厨余垃圾为研究对象,实验研究产气效率、pH、SCOD、甲烷浓度及生物降解率5个参数的变化趋势,比较低强度超声波处理对厨余垃圾厌氧消化产气特性的影响,结果表明:(1)低强度超声波处理对厨余垃圾厌氧消化产生明显效果,在不同的超声波强度(100、175和250 W)或处理时间(20和40 min)下,产气效率、累计产气量、pH下降幅度、SCOD增加幅度随处理时间和超声功率增加而增加;在超声波强度250 W和处理时间60 min下出现抑制作用;(2)在超声波强度250 W和处理时间40 min条件下,超声波对厨余垃圾厌氧消化增强效果最明显,累计产气量由未处理的3 513 mL提高至5 007 mL,提高42.6%,甲烷气体浓度由51.25%提高至58.8%,生物降解率由58.11%提高至73.5%.     

温度和物料配比对餐厨垃圾与果蔬垃圾协同厌氧产氢的影响研究

采用餐厨垃圾和果蔬垃圾协同厌氧产氢工艺,通过pH、氨氮、还原糖、溶解性COD(SCOD)等指标变化规律、产氢动力学和相关性分析,研究不同温度和物料配比(餐厨垃圾与果蔬垃圾的湿质量比)对协同厌氧产氢潜力的影响。结果表明,温度和物料配比对餐厨垃圾和果蔬垃圾协同厌氧产氢均有显著影响。高温组(55℃)物料配比为1∶4时累积产气量和氢气体积分数最大,分别为510mL和52.57%;中温(35℃)组物料配比为1∶2时累积产气量最大为200mL,物料配比为1∶1时氢气体积分数最大为5.45%。相关性分析表明,pH与累积产气量呈显著负相关,氨氮与累积产气量呈显著正相关。高温协同厌氧产氢可有效提高微生物活性和产氢潜力,促进餐厨垃圾和果蔬垃圾的有效利用,实现有机废弃物的绿色能源化。     

脱水淋滤-UBF工艺处理餐厨垃圾中试研究

以常州市餐厨垃圾为研究对象,采用脱水淋滤-UBF工艺,通过现场实验研究该工艺处理餐厨垃圾过程中厌氧工艺参数(SCOD、p H值和VFA)的变化及产气效能。结果表明:脱水淋滤厌氧反应阶段餐厨垃圾减量率在84%以上,SCOD和VFA浓度先升高后降低,最高达到120 000 mg·L~(-1)和900 mmol·L~(-1)以上;UBF反应阶段p H逐渐上升,运行稳定后维持在7.0~7.5;SCOD逐渐降低,出水在8 000 mg·L~(-1)以下,去除率90%以上;VFA逐步降低,出水降低至100 mmol·L~(-1)。UBF运行稳定后,每吨餐厨垃圾产气量达到83 m3以上,产气效率较为理想。可见脱水淋滤-UBF工艺处理餐厨垃圾是可行的,具有较好经济效益和社会效益。     

西南地区某已封场非规范垃圾填埋场垃圾稳定化进程分析

以重庆某非规范填埋场为例,针对西南地区已封场非规范垃圾填埋场的稳定化进程进行了分析。按照场地布局选取4个采样点,在垃圾体上进行钻孔取样,分析不同深度的垃圾样pH值、有机质、含水率、生物可降解度以及垃圾样浸出液和填埋气组成以及各个指标随着填埋深度的变化规律,确定不同深度垃圾体的稳定化程度。结果表明,场内垃圾已呈现矿化垃圾特征;有机质、BDM、浸出液COD以及填埋气CH4含量等4个指标与填埋深度均较好地符合一级降解反应,可以预测垃圾体稳定化临界填埋深度。根据有机质、BDM、浸出液COD以及填埋气CH4含量等4个指标与填埋深度一级降解反应函数预测临界稳定化深度为15 m,与实测值判定的稳定化填埋深度相一致性。在对非规范垃圾填埋场场地利用过程中,需要先对未稳定的上层垃圾进行清理,并在已稳定的底层垃圾体上充填其他稳定介质后利用该地块。     

城市生活垃圾在机械炉排炉内焚烧过程研究及数值模拟

研究城市生活垃圾在机械炉排炉内焚烧过程，建立了垃圾在炉排炉移动床内燃烧过程中垃圾体积变化、水分蒸发、挥发分析出及燃烧、垃圾颗粒的移动、气-固两相热传递、焦炭燃烧等各个反应阶段的热化学模型，采用一维非稳态模型分别建立了床层内气固两相介质控制方程。通过对炉排上垃圾焚烧过程的数值模拟研究，获得料层中温度分布、料层高度、炉床机械负荷、气相中反应物组分和污染物浓度分布。利用建立的模型对某大型垃圾焚烧炉的燃烧过程进行数值仿真，对燃烧过程、烟气成分进行预测，为垃圾焚烧炉排炉的设计和燃烧控制提供理论依据。     

The impact of municipal solid waste management on greenhouse gas emissions in the United States

Technological advancements, environmental regulations, and emphasis on resource conservation and recovery have greatly reduced the environmental impacts of municipal solid waste (MSW) management, including emissions of greenhouse gases (GHGs). This study was conducted using a life-cycle methodology to track changes in GHG emissions during the past 25 years from the management of MSW in the United States. For the baseline year of 1974, MSW management consisted of limited recycling, combustion without energy recovery, and landfilling without gas collection or control. This was compared with data for 1980, 1990, and 1997, accounting for changes in MSW quantity, composition, management practices, and technology. Over time, the United States has moved toward increased recycling, composting, combustion (with energy recovery) and landfilling with gas recovery, control, and utilization. These changes were accounted for with historical data on MSW composition, quantities, management practices, and technological changes. Included in the analysis were the benefits of materials recycling and energy recovery to the extent that these displace virgin raw materials and fossil fuel electricity production, respectively. Carbon sinks associated with MSW management also were addressed. The results indicate that the MSW management actions taken by U.S. communities have significantly reduced potential GHG emissions despite an almost 2-fold increase in waste generation. GHG emissions from MSW management were estimated to be 36 million metric tons carbon equivalents (MMTCE) in 1974 and 8 MMTCE in 1997. If MSW were being managed today as it was in 1974, GHG emissions would be approximately 60 MMTCE.     

Codisposal of municipal refuse, sewage sludge and marine dredgings for methane production

As marine disposal of sewage sludge and dredged sediments may impose serious adverse effects to marine ecosystems, landfilling seems to be the most feasible method for the final disposal of these wastes. A batch experiment was conducted to study waste degradation and gas production after sewage sludge and marine dredgings were mixed with municipal refuse at 13 different ratios for 36 days. The addition of sludge and dredgings to municipal refuse enhanced gas production, compared with the degradation of refuse or sludge alone. A proper mixing ratio of wastes can also shorten the time to reach the final phase of anaerobiosis. The highest gas production was obtained from the ratio of 75-20-5 (refuse-sludge-dredgings) (wet weight basis). Its average daily gas production rate was 1.42 l kg(-1) waste mixture; methane content was 68.3%. The results indicated that codisposal of the three wastes would be beneficial for energy recovery from landfill gas.     

长江流域水电站施工区生活垃圾特性及处理处置决策模型研究

随着中国长江流域水电开发进入高峰期,大量的建设人员进入水电站施工营地,导致施工区的生活垃圾处理处置问题日益凸显。通过对金沙江HPS1水电站、雅砻江HPS2水电站和HPS3水电站、大渡河HPS4水电站施工区生活垃圾状况的调查表明,水电站施工生活区生活垃圾人均产量平均值约为0.68kg/d;以厨余、渣土、纸类塑料和橡胶为主,电池等危险废物含量甚微;容重、低位热值、生物可降解物质量分数的平均值分别为358kg/m3、5 234kJ/kg、43.22%。结合施工区所处的环境条件和周围的市政设施现状,采用层次分析法和最小成本法,构建了长江流域水电站施工区生活垃圾处理处置决策模型,可为大型水电站开发过程中施工区生活垃圾全过程管理提供指导。根据决策模型计算得出,HPS1、HPS2、HPS4水电站施工区生活垃圾最优处理处置技术为卫生填埋,HPS3水电站以外运综合处理最优。     

季节性城市生活垃圾成分分析及厌氧消化特性研究

城市生活垃圾的成分及特性随着季节和人类在不同季节的生活习惯而变化，针对我国北方城市研究了一年中不同季节的城市生活垃圾成分特点，对影响厌氧发酵过程的相关成分如总有机碳（TOC）、总氮（TN）、蛋白质、脂肪和还原糖等进行了测定分析。通过厌氧消化实验，测得不同季节城市生活垃圾pH值、日产气量、沼气甲烷含量、甲烷累积量、挥发性脂肪酸（VFAs）和氧化还原电位（ORP）等参数的变化规律，分析相应变化的影响因素。结果表明，二、三季度的含水率分别为64．81％和67．50％，高于一、四季度，一季度发酵原料中蛋白质和脂肪含量分别为12．56％和8．86％，明显高于其他3个季度。一季度甲烷累积量最高，达到17616mL，单位发酵原料的产气量为204．8mL／g，也是4个季度中最高的，说明蛋白质、脂肪等有机成分含量对厌氧发酵过程及结果影响比较明显。为进一步的城市生活垃圾厌氧消化制取生物燃气的工艺条件提供依据。     

城市固体废物优化管理模型及管理成本影响因素研究

采用不确定性多目标动态优化模型,以优化环境和经济为目标,对中国佛山市固体废物管理进行规划.结果表明,该模型能大幅度降低固体废物管理与处理成本,节省财政支出.研究得出影响固体废物总处理费用的3个重要影响因素为产生量、回收量、处理容量.针对以上3个因素深入分析比较,提出了广义和狭义的综合处理技术,这是经济、环保、可行的技术策略:首先,将广义综合处理应用到实际中,采用分类回收、压缩收集、优化模型对废物进行合理配置,尽量降低经济成本和环境影响;其次,从狭义角度出发,采用多种技术组合,达到处理率高、资源化程度高、环境影响小的目的.     

活性炭纤维负载TiO2光催化降解甲醛的影响因素

利用自制光催化气体反应器体系,以活性炭纤维负载TiO2作催化剂,在紫外光照射下模拟降解室内污染气体甲醛,测试了活性炭纤维负载TiO2催化剂的催化活性,探讨了紫外光光强、催化剂的酸度、反应器内湿度及反应时间等控制反应的主要因素对甲醛降解率的影响。结果表明,活性炭纤维与TiO2的协同作用大大提高了对甲醛的降解效果;紫外光强增倍对甲醛降解率有一定提高,但提高幅度仅为11.71%;活性炭纤维用pH=5的TiO2溶胶浸泡做催化剂对甲醛的降解效果最好,60 min内降解率达到68.37%;反应器内的湿度为81%甲醛降解率最高,反应60 min后达82.2%;随着反应时间的延长,甲醛降解率的上升幅度不断减小,最高只能达到94.59%。     

Analysis of long-term settlement of municipal solid waste landfills as determined by various settlement estimation methods

In this study, several existing municipal solid waste (MSW) settlement estimation methods are reviewed and applied to analyze the settlement data of nine MSW landfills. Because a biodegradation-related settlement contributes differently to a long-term total settlement depending on the age of landfills, the actual MSW landfill sites are classified into three groups to specifically address the validity of each method in its prediction of a long-term settlement for each age category. Results demonstrate that there are considerable decreases in predicted settlement potentials as fill age increases. Comparisons indicate that the individual estimation methods display a considerable variation in predicting settlements in the fresh MSW landfills. On the other hand, for the old refuse landfills, all of the estimation methods, except the extended soil model, predict low settlement potentials.