垃圾填埋場生化降解指標測試及液氣產(chǎn)量評估

柯 瀚,徐 興,胡 杰*,張美蘭,蘭盛澤,徐 輝,3,張晨晟,肖電坤

垃圾填埋場生化降解指標測試及液氣產(chǎn)量評估

柯 瀚1,徐 興1,胡 杰1*,張美蘭2,蘭盛澤1,徐 輝1,3,張晨晟1,肖電坤1

(1.浙江大學巖土工程研究所,浙江 杭州 310027；2.上海老港廢棄物處置公司,上海 201302；3.浙江理工大學建筑工程學院,浙江 杭州 310018)

以上海某綜合垃圾填埋場作為研究對象,鉆取不同齡期的生活垃圾測試固液氣生化降解指標,并對全場的滲濾液產(chǎn)量以及填埋氣產(chǎn)量進行評估.經(jīng)過測試和計算,該處區(qū)域已開始穩(wěn)定產(chǎn)甲烷,進入慢速降解階段.其中,固相垃圾樣的C/L(纖維素與木質素的比值)大部分集中在0.72～1.53之間;滲濾液pH值介于7.91～8.92, BOD介于1050～5780mg/L, COD介于2640～15200mg/L, NH3-N介于2110～4360mg/L.引入固相、液相以及氣相歸一化指標1、2、3,用于評估填埋場降解階段.其中,1介于0.56～0.83,2介于0.65～0.76,3介于0.97～1.02.1與2能夠作為判定垃圾場降解階段的指標,但3只能作為判定垃圾場是否處于穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段的指標.另外,建立考慮垃圾壓縮-滲流耦合作用的滲濾液產(chǎn)量計算方法,垃圾自身滲濾液產(chǎn)率在70%～80%左右;采用垃圾兩階段降解模型計算填埋氣產(chǎn)量,隨著垃圾停止入場填埋,填埋氣可收集量快速降低,至2025a降至峰值的3.88%,至2040a降至峰值的0.08%.

垃圾填埋場；固液氣生化降解指標；滲濾液產(chǎn)率；填埋氣產(chǎn)量

填埋場是生活垃圾的一種較為穩(wěn)定可靠的處置方式,基本是每個城市必須具備的環(huán)境衛(wèi)生設施,是我國城市生活垃圾無害化處理的兜底保障手段.由于國家倡導垃圾分類,近些年我國垃圾處理方式發(fā)生較大轉變,上海、深圳、杭州等大型城市的垃圾填埋逐漸被焚燒所替代,餐廚垃圾處理也開展了試點性應用.但由于不同地區(qū)經(jīng)濟水平差異較大及生活垃圾含水率過高的特點,目前填埋處理量仍占總處理量60%以上.且我國生活垃圾存量巨大,大部分垃圾未得到規(guī)范處理,造成填埋場服役環(huán)境極端,建設和運行面臨著嚴重的安全與環(huán)境問題.

研究發(fā)現(xiàn)西方生活垃圾廚余含量低而我國生活垃圾廚余含量高且含水量大,兩者的降解穩(wěn)定化過程差異顯著[1-3].劉海龍等[4]根據(jù)C/L(纖維素與木質素含量之比)的變化趨勢將填埋場降解穩(wěn)定化過程劃分為3階段:齡期1a以內的垃圾處于快速降解階段;齡期1～15a的垃圾處于慢速降解階段;齡期15a以上的垃圾達到生化降解穩(wěn)定化,此時C/L 基本穩(wěn)定.徐輝[5]通過模型實驗發(fā)現(xiàn)完成快速降解階段的主要特征為胞內水釋放基本完成,80%(該階段所降解的物質質量/新鮮垃圾中可降解物質總量)左右的可降解物質水解,60%～80%(該階段所產(chǎn)生的滲濾液體積/新鮮垃圾完全降解產(chǎn)生的滲濾液總體積)左右的滲濾液量產(chǎn)出,60%(該階段所產(chǎn)生填埋氣體積/新鮮垃圾完全降解時產(chǎn)生的填埋氣總體積)左右的填埋氣產(chǎn)生;慢速降解階段以紙類等慢速降解物質的生化反應為主導;后穩(wěn)定化階段以腐殖質、木質素等難降解有機物質的生化反應為主導.由于填埋氣(組分、產(chǎn)量及產(chǎn)氣速率)、滲濾液(產(chǎn)量及水質變化)、可降解物質含量以及堆體沉降變形等參數(shù)隨著垃圾的生化降解不斷變化,因而被學者廣泛作為填埋垃圾穩(wěn)定化程度評價體系的基本指標[6].王羅春,Rooker,蔣建國等[7-11]認為滲濾液特性(滲濾液產(chǎn)率、COD、BOD、懸浮物、NH3-N濃度)、填埋氣特性(產(chǎn)氣率)、堆體沉降速率可作為評價參數(shù)分析填埋場的穩(wěn)定化程度.林建偉等[12]以填埋垃圾固相特性(有機質含量、含水率)和滲濾液特性(COD、TN、TP)作為評價體系的判別指標,并采用了單因子指數(shù)法和綜合評價法分析了填埋垃圾的穩(wěn)定化程度.劉娟[13]針對國內外文獻中出現(xiàn)頻次較高的各項指標,以其科學涵義為基礎,進行填埋場穩(wěn)定化進程表征指標的初步篩選,對滲濾液指標主要選取了BOD、COD、BOD/COD、TN、NH3-N以及TOC作為穩(wěn)定化判別指標,其中BOD/COD表示滲濾液中可生物降解有機物的相對含量,是反映滲濾液生化降解性的可生化性指標,由于抵消了外界環(huán)境干擾的影響,能更準確地表征填埋場穩(wěn)定化進程.劉曉成[14]從降解環(huán)境、填埋氣組分、滲濾液特性、垃圾組分以及固相降解穩(wěn)定化歸一指標等角度,綜合分析填埋場的穩(wěn)定化進程,為判斷填埋垃圾穩(wěn)定化程度提供可靠的衡量指標.陳曉哲[15]基于飽和–非飽和滲流理論和非線性固結理論,考慮分層堆填過程及填埋體滲透系數(shù)隨深度的變化,計算了各階段滲濾液產(chǎn)量.郭汝陽[16]在Scholl-Canyon理論模型的基礎上,提出了基于高廚余垃圾降解特征的雙組分產(chǎn)氣速率計算方法.以往研究中選取的評估指標已涵蓋了填埋場穩(wěn)定化過程的各個方面,對填埋場穩(wěn)定化可進行全面的判斷,但研究中往往只考慮單一因素進行評價,未對液相以及氣相進行歸一化處理,填埋場各個區(qū)域垃圾性質各異,使得對填埋場整場的穩(wěn)定化評判存在一定的偏差.

本文在上海某垃圾填埋場鉆孔取樣、采集滲濾液以及填埋氣,垃圾填埋齡期為0～2a,分析固液氣的生化降解指標,研究了低齡期垃圾的穩(wěn)定化情況,引入固相、液相以及氣相歸一化指標概念1、2以及3,用于評估填埋場降解階段.同時,建立考慮垃圾壓縮-滲流耦合作用的滲濾液產(chǎn)量計算方法,計算填埋場全場的滲濾液產(chǎn)率,來用于判斷填埋場的穩(wěn)定階段;采用基于高廚余垃圾降解特征的兩階段降解模型計算了全場的填埋氣產(chǎn)量,對該填埋場進行全面的穩(wěn)定化評估及產(chǎn)量評估.

1 材料與方法

1.1 場地概況

以上海某綜合填埋場作為工程研究對象.該綜合填埋場工程分兩期建設運營,2011年3月30日開工,2013年1月10日試運營,包括綜合填埋場一期二期、滲濾液處理廠及配套工程,處理對象包括生活垃圾、飛灰、污泥、滲濾液.最大處理規(guī)模5000t/d,平均規(guī)模為3759t/d(其中生活垃圾2664t/d、飛灰231t/d、污泥864t/d).填埋場總庫容1648萬m3.

自2013年投產(chǎn)運行以來,日填埋規(guī)模自初期的1000t/d,逐年攀升,達到了當前最大的10992t/d,截至2020年8月,該填埋場已填埋垃圾1479.69萬t,占用庫容1515.97萬m3.

圖1 填埋場試驗區(qū)域衛(wèi)星圖

121.87°E, 31.06°N

測試區(qū)域在綜合填埋場一期頂部,試驗區(qū)域見圖1.垃圾填埋齡期為0～2a.井位的具體布置方案如圖2所示.試驗區(qū)域為5處深度分別為4, 7, 10m的110mm口徑注氣井簇I,12口深度為40cm的50mm口徑膜下監(jiān)測井Z.

圖2 試驗井布置

1.2 測試方法

1.2.1 固相指標測試方法 采用范式洗滌纖維分析法測定垃圾試樣的纖維素和木質素含量[17].原理為:生活垃圾經(jīng)酸性洗滌劑洗滌后,不溶的殘渣為酸性洗滌纖維,包括纖維素、木質素和硅酸鹽.酸性洗滌纖維經(jīng)72%硫酸硝化后溶解的為纖維素,殘渣為木質素和硅酸鹽,根據(jù)硝化前后物質質量可計算出纖維素含量.將硝化處理后剩余的殘渣灰化,逸出的是木質素,殘余物即為硅酸鹽,根據(jù)計算出的纖維素與木質素含量值便可確定C/L.

1.2.2 液相指標測試方法 pH值采用phs-3c型精密酸度計測定;COD和BOD分別采用5B-3C型COD快速測定儀和ysi-550型溶解氧測定儀測定;NH3-N采用UV-2550型紫外分光光度計測定.

1.2.3 氣相指標測試方法 填埋氣組成包含CH4、CO2、O2以及其他氣體(主要為N2),采用便攜式沼氣分析測定,用體積百分比表示.

2 結果與分析

2.1 固液氣生化指標

厭氧降解為填埋場中主導的生化反應,填埋場中垃圾的厭氧降解過程可簡化為水解－甲烷化二階段形式[16],見式(1)～式(4).垃圾中可降解固相物質(多糖類物質、蛋白質以及脂肪等)在微生物作用下水解為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)和氫氣、CO2等,導致其固相質量損失、工程力學特性改變.水解反應的中間產(chǎn)物在甲烷菌作用下進一步轉化生成CH4及CO2等填埋氣,這一過程會產(chǎn)生大量滲濾液、填埋氣以及污染物,引起堆體沉降,是填埋場中復雜固－液－氣－化多場相互作用的源頭,因此生化降解是填埋場穩(wěn)定化過程最重要的方面[16].

水解酸化階段:

(C6H10O5)n+5nH2O→nCH3COOH+8nH2+4nCO2(多糖類物質) (1)

C46H77O17N12S+59.26H2O→7.88CH3COOH+30CO2+63H2+12NH3+H2S(蛋白質) (2)

C55H104O6+78H2O→13CH3COOH+29CO2+104H2(脂肪) (3)

甲烷化階段:

CH3COOH+7.43H2+0.93CO2+0.029NH3→2.79CH4+3.8H2O+0.029C5H7NO2(4)

固相垃圾樣取自于15口注氣井附近,分別為3個深度,0～3m,3～6m,6～10m;滲濾液樣取自15口注氣井;填埋氣組分分別取自于15口注氣井以及12個膜下氣體監(jiān)測點,如表1所示.

表1 固液氣相取樣

2.1.1 固相降解指標結果分析 固相降解指標采用C/L,即垃圾試樣的纖維素和木質素的含量比值.纖維素是城市生活垃圾中可降解組分的主要化學成分,通過以往研究發(fā)現(xiàn)C/L可以反映垃圾降解穩(wěn)定化程度[17].劉海龍等[4]在西安江村溝填埋場獲得了8個不同埋深處的固相垃圾樣,通過測試得到了C/L與降解齡期關系的數(shù)據(jù)點.齡期范圍為0～20a,C/L處于0.3～2.8之間.其中新鮮垃圾的廚余含量高達56.9% (濕基).Barlaz[17]通過總結大量對現(xiàn)場鉆孔垃圾樣降解特性的研究發(fā)現(xiàn),垃圾中C/L隨填埋深度(或齡期)增加而衰減,建議采用可降解物質含量指標表征垃圾降解穩(wěn)定化程度.另外,瞿賢等[18]通過開展室內試驗,也測得了4個C/L與降解齡期關系的數(shù)據(jù)點,齡期在0～1.5a的垃圾C/L處于0.39～2.73之間.徐輝[5]構建了BCHM耦合理論模型對試驗數(shù)據(jù)進行模擬,獲得了C/L隨降解齡期的變化曲線.

本試驗測試垃圾齡期為0～2a,根據(jù)填埋場運營方提供的試驗區(qū)域填埋歷史情況,測試了累計沉降值,然后根據(jù)相對深度(垃圾深度/堆體厚度)大致估算取樣0～3m深度的垃圾齡期為1a,3～6m深度的垃圾齡期為1.2a,6～10m深度的垃圾齡期為1.8a.根據(jù)圖3可知,固相垃圾樣的C/L在深度上有著較大的離散性,所得C/L大部分集中在0.72～1.53之間,平均C/L值為1.09,新鮮垃圾C/L指標為3.2左右,根據(jù)圖3可知,本文測試結果與以往試驗結果較符合, BCHM模型[5]能較好地擬合現(xiàn)場情況,反映高廚余垃圾填埋場的降解穩(wěn)定化過程.

2.1.2 液相降解指標結果分析 主要測試了滲濾液的pH值、COD、BOD、NH3-N作為穩(wěn)定化判別的指標.根據(jù)Alvarez等[19]對以往研究結果的總結,低齡期滲濾液(3～12個月)的BOD/COD比值介于0.6～1之間;中齡期滲濾液(1～5a)的BOD/COD比值介于0.3～0.6之間;高齡期滲濾液(>5a)的BOD/COD比值介于0～0.3之間.王羅春等[8]、Rooker等[10]指出BOD/COD小于0.1時,滲濾液到達穩(wěn)定狀態(tài).

圖3 C/L隨齡期變化趨勢

表2 不同齡期滲濾液的BOD/COD

從表3可以看出,此時填埋場區(qū)域的pH值介于7.91～8.92之間,屬于堿性環(huán)境,為厭氧降解提供很好的環(huán)境;BOD介于1050～5780mg/L之間, COD介于2640～15200mg/L之間, NH3-N介于2110～4360mg/L, BOD/COD介于0.313～0.316之間.

表3 滲濾液指標測試結果

從圖4可以看出,本文所測指標試驗區(qū)域已度過快速降解階段,處于穩(wěn)定產(chǎn)CH4階段,進入慢速降解階段.

圖4 滲濾液指標隨齡期變化趨勢

2.1.3 氣相指標結果分析 由圖5可知試驗區(qū)域的填埋氣主要成分為CH4、O2、CO2以及其他氣體(主要為N2等);典型的填埋氣中CH4濃度為60%左右,CO2濃度在35%左右,O2濃度在0.1%左右.其中1#I10m、2#I10m、3#I7m、4#I7m、5#I7m以及5#I10m注氣管道中存在滯水,由于水氣阻滯效應導致填埋氣很難進入管道,測得填埋氣含量其他氣體(N2)占很大比重,CH4與CO2組分濃度相對較低.

CH4生成機理主要有甲基形成理論和H2還原理論兩種,徐輝[5]的生化降解模型中對這兩種CH4生成途徑按固定比例進行分配.根據(jù)其構建的生化-水力-力學耦合理論模型,將計算的填埋氣CO2/CH4與試驗測試結果對比.從圖6可以看出CO2/CH4比值先快速下降隨后趨于穩(wěn)定,本文所測試CO2/CH4介于0.34～0.76,跟模型參數(shù)相比,實測CH4組分濃度較高,CO2組分濃度偏低,易知試驗區(qū)域已明顯處于穩(wěn)定產(chǎn)CH4階段.

圖5 各井氣體組分濃度

2.1.4 固液氣歸一化指標

式中:1,2,3分別為固相、液相、氣相歸一化指標;1,2,3等于0時為新鮮垃圾;1,2,3等于1時為穩(wěn)定化垃圾;(/),(/)0,(/)∞分別為纖維素與木質素比值實測/值,新鮮垃圾/值以及穩(wěn)定化垃圾/值;(BOD/COD),(BOD/COD)0,(BOD/COD)∞分別為實測BOD/COD值、填埋初期滲濾液BOD/COD值、穩(wěn)定化垃圾滲濾液值;(CO2/CH4),(CO2/CH4)0, (CO2/CH4)∞分別為CO2/CH4實測值、填埋初期CO2/CH4值、穩(wěn)定化時期CO2/CH4值.

表4 固液氣歸一化指標參數(shù)

根據(jù)表4中參考文獻結果,新鮮垃圾的C/L指標為3.2;填埋初期的滲濾液BOD/COD指標為1;根據(jù)徐輝[5]的模型槽試驗研究,初期垃圾水解階段CH4不會產(chǎn)生,在100d左右產(chǎn)生CH4,此時CO2/CH4在8.7左右,將其作為填埋初期CO2/CH4的參考值.在穩(wěn)定化之后,陳垃圾的C/L指標為0.2;滲濾液BOD/COD指標為0.1;將穩(wěn)定產(chǎn)CH4階段的CO2/CH4作為參考值,為0.5.

從圖7可知,1與2數(shù)值相近,但兩者與3數(shù)值相差較大.1與2大致處于0.5～0.8之間,3在1左右,此時試驗區(qū)域已度過好氧階段、水解階段,達到穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段,但仍處于慢速降解階段.劉海龍等[4]將1介于0.58～0.84之間的階段稱為慢速降解階段,對應于實際填埋場中降解齡期為1～15a;蔣建國等[11]將BOD/COD介于0.15～0.8之間的階段稱為慢速降解階段,此時2介于0.22～0.94之間;所以,本文測試結果能夠較好地符合以往研究規(guī)律,1與2能夠作為判定垃圾場降解階段的指標,但3只能作為判定垃圾場是否處于穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段的指標.

圖7 各井固液氣歸一化指標

2.2 滲濾液產(chǎn)量與填埋氣產(chǎn)量評估

2.2.1 滲濾液產(chǎn)量評估

(1)滲濾液產(chǎn)量原理及參數(shù)取值 垃圾滲濾液來源于兩個部分:①降雨入滲量②因壓縮降解作用垃圾自身產(chǎn)生的滲濾液.

圖8 上海降雨趨勢(2013～2020)

滲濾液產(chǎn)量=降雨入滲量+垃圾降解壓縮析出水量

式中:為滲濾液產(chǎn)量,m3;為實際月降雨量,mm;1為填埋作業(yè)面積降雨入滲系數(shù),取0.8;2為中間覆蓋面積降雨入滲系數(shù),取0.48;3為封場覆蓋面積降雨入滲系數(shù),取0.1,參考自《CJJ176-2012生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術規(guī)范》[21];1,2,3分別為埋作業(yè)面積、中間覆蓋面積、封場覆蓋面積,m2;由填埋場方提供;d為實際月填埋量,t;W為初始含水量,取63%,參考自《CJJ176-2012生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術規(guī)范》[21];F為田間持水量.

本次計算所使用的上海市月降雨量值來自于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)和上海市氣象局.具體的降雨量資料如圖8所示.

逐年填埋量數(shù)據(jù)由該填埋場方提供,如表5所示.

表5 逐年填埋量

表6 不同齡期垃圾的田間持水量

田間持水量數(shù)據(jù),在填埋場鉆孔時隔5m取樣,在室內進行田間持水量測試,最后根據(jù)實測結果及國內外測試資料進行擬合,并經(jīng)反演計算,不同齡期垃圾田間持水量取值見表6.

(2)滲濾液產(chǎn)量評估 如圖9可知填埋場的自身滲濾液產(chǎn)率在70%～80%左右,快速降解階段的特征為60%～80%左右的滲濾液產(chǎn)出[5],可知此時試驗區(qū)域即將度過快速降解階段,步入慢速降解階段.

圖9 滲濾液產(chǎn)量計算(2013～2020)

2.2.2 填埋場產(chǎn)氣量評估

(1) 預測方法和參數(shù)取值

新建填埋場和正在運營填埋場宜按照郭汝陽[16]提出的填埋氣兩階段模型方法計算填埋氣體產(chǎn)氣速率和累計產(chǎn)量.

填埋場單位時間理論產(chǎn)氣量,可按下式計算:

式中:Q為填埋場在投運后第個月的填埋氣體單位時間理論產(chǎn)氣量,m3/h;為自填埋場投運月至計算月的月數(shù);M為第個月的垃圾填埋量,t;L為單位質量垃圾中快速降解物質的理論產(chǎn)氣量,m3/t;L為單位質量垃圾中慢速降解物質的理論產(chǎn)氣量,m3/t;k為快速降解物質的產(chǎn)氣速率常數(shù),a-1;k為慢速降解物質的產(chǎn)氣速率常數(shù),a-1.

填埋場累計理論產(chǎn)氣量,可按下式計算:

式中:G為填埋場投入運行至第個月的累計理論產(chǎn)氣量,m3.

作為對比,利用國際通用的LandGEM模型來預測該填埋場的填埋氣產(chǎn)量.LandGEM模型的控制方程表達式如下:

式中:Q為填埋氣理論產(chǎn)生量,m3/a;為年份;為計算的年份減去開始接收垃圾的年份;為每1/10a;為CH4產(chǎn)生率,a-1;0為最終CH4產(chǎn)生潛力,m3/t;M為第年填埋的垃圾量,t;t為第年里填埋的第部分垃圾的齡期;CH4為CH4濃度(以體積計算).

在計算時,和0是兩個關鍵參數(shù).目前,關于這兩個參數(shù)的取值國內外諸多學者已做了大量研究[22-24].參考大量數(shù)據(jù),確定=0.25a-1,0=70m3/t.

(2) 初步預測結果

考慮后續(xù)垃圾進場填埋量至2020年12月,填埋場仍然維持現(xiàn)有的填埋規(guī)模,之后不再填埋原生生活垃圾.基于兩階段模型可知(圖10),2019年預計填埋氣產(chǎn)量為35426m3/h,2020年預計填埋氣產(chǎn)量為19249m3/h,實際之后隨著垃圾停止入場填埋,填埋氣產(chǎn)量快速降低.至2025年降至峰值的3.88%;至2040年降至峰值的0.08%.

圖10 填埋氣產(chǎn)量隨時間變化趨勢

參考填埋場的實際填埋氣收集量數(shù)據(jù),2019年實際填埋氣收集量為11000m3/h,2020年實際填埋氣收集量為6311.5m3/h,按理論收集效率40%來算,2019年的實際填埋氣產(chǎn)量為27500m3/h,2020年的實際填埋氣產(chǎn)量為15779m3/h.對比該填埋場的實際填埋氣收集量,兩階段模型比Land-GEM模型更具有工程參考性.

根據(jù)填埋場產(chǎn)氣量評估可知,隨著填埋量的減少,該填埋場的產(chǎn)氣量處于快速下降的階段,但停止填埋后2～15a仍會有CH4產(chǎn)生,此時填埋場將處于慢速降解階段,待CH4不產(chǎn)生時即處于穩(wěn)定階段.

3 結論

3.1 固相垃圾樣的C/L在深度上有著較大的離散性,所得C/L大部分集中在0.72～1.53之間,平均C/L值為1.09,測試結果與以往研究結果較符合,試驗區(qū)域已處于慢速降解階段.

3.2 試驗區(qū)域的滲濾液pH值介于7.91～8.92之間,屬于堿性環(huán)境,為厭氧降解提供很好的環(huán)境;BOD介于1050～5780mg/L,COD介于2640～15200mg/L, NH3-N介于2110～4360mg/L,BOD/COD介于0.313～ 0.316之間.

3.3 填埋氣主要成分為CH4、O2、CO2;該試驗區(qū)域的典型填埋氣濃度CH4濃度為60%左右,CO2濃度在35%左右,O2濃度在0.1%左右.

3.4 通過比較固液氣降解指標1、2與3,此時試驗區(qū)域已度過好氧階段、水解階段,達到穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段,但仍處于慢速降解階段.另外,通過分析可知1與2能夠作為判定垃圾場降解階段的指標,但3只能作為判定垃圾場是否處于穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段的指標.

3.5 建立考慮垃圾壓縮-滲流耦合作用的滲濾液產(chǎn)量計算方法,截至到2020年8月,垃圾自身滲濾液產(chǎn)率在70%～80%左右.基于兩階段降解模型的填埋氣產(chǎn)量計算方法與實測值更為接近,2020年填埋氣產(chǎn)量為19249m3/h,之后隨著垃圾停止入場填埋,填埋氣產(chǎn)量快速降低.

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本試驗場地以及部分運營數(shù)據(jù)由上海老港廢棄物處置公司提供,在此表示感謝.

Biochemical degradation index test and liquid-gas production evaluation of waste landfill.

KE Han1, XU Xing1, HU Jie1*, ZHANG Mei-Lan2, LAN Sheng-Ze1, XU Hui1,3, ZHANG Chen-Sheng1, XIAO Dian-Kun1

(1.Institute of Geotechical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China；2.Shanghai Laogang Waste Disposal Co.Ltd., Shanghai 201302, China；3.School of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)., 2021,41(9)：4167～4175

Taking a comprehensive waste landfill in Shanghai as the research object, the municipal solid waste samples were drilled for testing of biochemical degradation index. The results showed that the waste in the testing area has begun to produce methane stably, and it entered the slow degradation stage.Among them, the C/L(the ratio of cellulose and lignin) values of solid waste samples range from 0.72 and 1.53; pH values of leachate were between 7.91 to 8.92; BOD values were between 1050 and 5780mg/L, COD values were between 2640 and 15200mg/L, NH3-N values were between 2110～4360 mg/L. The normalized indexes1,2, and3for solid, liquid and gas phases were introduced to evaluate the degradation stage of the landfill. Among them,1values were between 0.56 and 0.83;2values were between 0.65 and 0.76;3values were between 0.97 and 1.02.1and2could be used as the indicators determining the degradation stage of landfill, but3could only be used to determine whether it is in the stable methane production stage. In addition, the calculation method of leachate production considering the coupling effect of compression and seepage was established. The leachate production rate from waste was around 70%～80%. The landfill gas production was calculated using the two-stage degradation model. As the waste stops landfilling, the landfill gas production rapidly decreased, and it would drop to 3.88% of the peak value by 2025 and would reduce to 0.08% of the peak value by 2040.

landfill；biochemical degradation index of solid；liquid and gas；leachate generation rate；gas production rate

X705

A

1000-6923(2021)09-4167-09

柯 瀚(1975-),男,浙江麗水人,教授,博士,從事環(huán)境土木工程研究.發(fā)表論文80余篇.

2021-01-27

國家重點研發(fā)計劃項目(2019YFC1806000);中國博士后科學基金(2021M692836)

* 責任作者, 博士, hujie1993@zju.edu.cn