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填埋垃圾原位好氧加速稳定化技术研究

作　者: 李睿
导　师: 聂永丰
学　校: 清华大学
专　业: 核科学与技术
关键词: 城市生活垃圾好氧含水率氧浓度稳定化
分类号: X705
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

填埋垃圾原位好氧加速稳定化技术通过对垃圾氧浓度和含水率的调节与控制，加快垃圾的稳定化进程，可在较短时间内从源头上削减或消除垃圾污染物的释放。该技术效果好，成本低，对推进生活垃圾可持续填埋技术的发展以及垃圾污染场地的治理均具有重要意义。本论文在自主开发的含水率和氧浓度双参数反馈气水联合调控系统平台的支持下，通过一系列不同填埋环境和不同初始特性垃圾的填埋模拟试验，深入研究了垃圾好氧调控过程含水率和氧浓度参数的变化特征，分析了在优化控制条件下相比其它调控措施对垃圾的加速稳定化效果，以及垃圾初始特性对好氧加速稳定化效果的影响，并基于渗滤液水质和垃圾有机质各指标科学涵义和相互关联性筛选出垃圾稳定化进程的表征指标。主要结论如下：确定垃圾顶层为含水率控制对象，以田间持水率为控制值，0年、1年、3年、7年填埋龄垃圾含水率控制值对应时域反射器（TDR）读数分别为80%、70%、63%、61%。确定垃圾底层内壁位置（离中心通风管最远处）为氧浓度控制对象，0年、1年、3年、7年填埋龄垃圾氧浓度控制范围分别为11%~14%、8%~14%、7%~15%、6~17%。TDR读数与基于水量平衡计算的垃圾体积含水率相关性分析结果表明，0年、1年、3年、7年填埋龄垃圾两者偏差不超过±5%、±2%、±1%、±1%。好氧调控期间，仅有0年垃圾在调控前期（高温期）和7年垃圾在调控后期因含水率较低触发了自控回灌。这两个潜在的缺水期在调控过程中应引起重视。垃圾氧浓度波动频率（通风频率）随好氧调控的进行和垃圾填埋龄的增大而降低。在调控过程中，应逐渐降低通风频率，可在保证氧浓度充足的情况下达到节约成本的目的。0年和1年垃圾耗氧速率变化特征相似，可分为3个阶段：第1阶段耗氧速率高，变化幅度大，反映了垃圾的快速降解期；第2阶段耗氧速率中等，变化幅度极小，反映了垃圾的过渡期；第3阶段耗氧速率极低，且持续下降，反映了垃圾的缓慢降解期。3年和7年垃圾耗氧速率变化呈现单调的降低规律，表明垃圾从一开始已进入缓慢降解期。基于渗滤液水质和垃圾有机质各指标科学涵义和相互关联性筛选出垃圾稳定化进程的表征指标为B/C和BDM，并根据指标变化趋势确定了垃圾稳定化终点值为B/C<0.1，BDM<4%。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第1章引言  9-27
  1.1 卫生填埋技术发展趋势与垃圾堆场治理技术需求  9-11
  1.2 填埋垃圾原位加速稳定化技术原理与特征  11-17
    1.2.1 厌氧生物反应器填埋技术  11-14
    1.2.2 准好氧生物反应器填埋技术  14-15
    1.2.3 好氧生物反应器填埋技术  15-17
    1.2.4 原位加速稳定化技术比较  17
  1.3 原位好氧加速稳定化技术研究进展  17-20
    1.3.1 实验室研究  17-18
    1.3.2 工程应用  18-20
  1.4 垃圾稳定化进程表征研究进展  20-24
    1.4.1 国内研究现状  20-22
    1.4.2 国外研究现状  22-24
  1.5 研究内容与技术路线  24-27
    1.5.1 研究内容  24-25
    1.5.2 技术路线  25-27
第2章气水联合调控系统开发与试验方案设计  27-41
  2.1 反应器结构  27-28
  2.2 双参数反馈气水联合调控系统开发  28-35
    2.2.1 开发目标  28-29
    2.2.2 工作原理  29-31
    2.2.3 系统调试  31-34
    2.2.4 调控原则  34-35
  2.3 试验方案设计  35-36
  2.4 监测指标与分析方法  36-37
    2.4.1 渗滤液  36-37
    2.4.2 垃圾  37
  2.5 垃圾初始特性  37-40
    2.5.1 装填密度  37
    2.5.2 垃圾组分  37-38
    2.5.3 理化指标  38-39
    2.5.4 元素分析  39
    2.5.5 浸出液  39-40
  2.6 本章小结  40-41
第3章调控过程的气水参数变化特征  41-71
  3.1 气水参数调控目标  41-51
    3.1.1 含水率  41-43
    3.1.2 氧浓度  43-51
  3.2 温度变化特征  51-54
  3.3 含水率变化特征  54-62
    3.3.1 TDR 指示性研究  54-55
    3.3.2 含水率调控状态  55-58
    3.3.3 含水率时空分布规律  58-62
  3.4 氧浓度变化特征  62-69
    3.4.1 氧浓度时空分布规律  62-67
    3.4.2 耗氧速率变化特征  67-69
  3.5 本章小结  69-71
第4章填埋垃圾原位好氧加速稳定化效果  71-88
  4.1 不同调控方式加速稳定化效果比较  71-80
    4.1.1 渗滤液水质  71-77
    4.1.2 垃圾有机质  77-80
    4.1.3 表面沉降  80
  4.2 垃圾初始特性对好氧调控效果的影响  80-87
    4.2.1 渗滤液水质  80-85
    4.2.2 垃圾有机质  85-86
    4.2.3 表面沉降  86-87
  4.3 本章小结  87-88
第5章填埋垃圾稳定化进程表征  88-102
  5.1 垃圾稳定化表征指标筛选  88-95
    5.1.1 指标筛选原则  88
    5.1.2 渗滤液水质指标筛选  88-93
    5.1.3 垃圾有机质指标筛选  93-95
  5.2 表征指标变化特征  95-97
  5.3 表征指标终点值  97-101
    5.3.1 指标终点值确定  97-98
    5.3.2 指标终点值校验  98-101
  5.4 本章小结  101-102
第6章结论和建议  102-104
  6.1 结论  102-103
  6.2 建议  103-104
参考文献  104-110
致谢  110-112
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果  112

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