论文部分内容阅读
在我国的生活垃圾实际处理中,80%左右是按填埋方式处理的,而这些填埋处理的垃圾所产生的填埋气体大部分都是直接排放到空气中。考虑到填埋气体所产生的环境风险和所带来的能源效应,填埋气体的收集已成为迫在眉睫的问题。但是,目前的甲烷产气预测模型由于不够精确和缺乏验证,屡屡受到质疑。以往基于混合垃圾的降解研究由于缺乏对单组分降解机制的考虑,不能揭示垃圾降解的普遍规律,以至于各个国家甚至是一个国家的不同地区都使用不同的模型来预测甲烷产气情况。本研究针对这一问题,通过对垃圾中有机组分纤维素、淀粉、蛋白质、脂肪降解规律的实验研究,致力于建立一个通用型强的产气预测综合模型,并以此模型为源相,建立考虑垃圾组分的气体迁移模型。 本文通过对单组分的不同接种比例厌氧实验研究,发现接种比例单纯以VS作为参照依据有其局限性,当垃圾中极易降解成分蛋白质和淀粉含量较高时,同等VS条件下,所需接种污泥比例更高。接种比例应该依据垃圾中极易降解物质所占比例作为参照,并以此确定单组分降解实验的接种比例。 在单组分垃圾降解实验研究中发现,淀粉和蛋白质是降解初期产气的主要贡献者,而纤维素和脂肪是降解过程中后期稳定产气的底物提供者。单组分和实际垃圾产气情况和气体中甲烷浓度总体变化趋势一致。 推导并建立了以表面水解缩核理论为基础的水解模型和一级反应动力学耦合的两段式单组分产气模型,依据单组分降解产气实验,应用最小二乘法、梯度法优化求参得到模型参数。该模型反映了垃圾中单组分的组成对整个降解过程的的影响,突破原有表征型模型的模式,使得该模型具有更好的通用性。 建立了耦合单组分降解模型做为源相的填埋气迁移模型,并运用边界元方法模拟了采用抽气设施条件下的填埋场内部填埋气体压力分布情况,并确定集气井的影响范围。在实际工程中,应用该模型模拟不同抽气条件下的压力分布,确定不同抽气量的集气井的影响范围,为填埋场释放气体控制系统设计提供理论依据。