城市生活垃圾材料的降解渗透特性及渗透机理研究

来源 :浙江理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:dingyi0328
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填埋法是城市生活垃圾处理的主要方式之一,填埋过程产生的渗滤液是造成环境污染的主要原因,而渗滤液水位壅高是填埋场失稳破坏的主要原因。渗透特性是控制和治理垃圾填埋场渗滤液的重要性质,渗透系数是衡量渗透特性的重要参数。采用自主研制的渗透与压缩相关试验仪器,对不同降解程度的42个自制降解垃圾试样进行了 1519组渗透与压缩相关试验,系统地研究了垃圾的渗透特性及其规律。按照杭州天子岭填埋场垃圾的成分,人工配制新鲜垃圾试样,放入密封的聚氯乙烯(PVC)桶进行厌氧降解。待垃圾试样达到指定降解时间时,开展有机质含量试验和渗透与压缩相关试验。渗透与压缩相关试验采用7个降解龄期(40、60、105、150、195、240和285天),试验过程考虑6级压力(25、50、100、150、200和300 kPa),每级压力考虑6个压缩时间(2 min、1、2、6、12和24 h),每个压缩时间采用6个水力梯度(其中 25、50、100kPa压力采用 2.25、2.0、1.75、1.5、1.2、1.0 的水头梯度,150、200、300 kPa压力采用8、7、6、5、4和3的水头梯度)。有机质降解试验结果表明:(1)垃圾的密度随着降解龄期的增加而增加,密度与降解龄期的关系可用指数函数进行拟合,拟合系数为0.94。(2)垃圾的应变随着降解龄期的增加而增加,应变与降解龄期的关系可用指数函数进行拟合,拟合系数为0.94。(3)垃圾中有机质含量随着降解龄期的增加而减小,有机质含量与降解龄期的关系可用指数函数进行拟合,拟合系数为0.99。渗透与压缩相关试验结果表明:(1)降解垃圾存在临界水力梯度,降解垃圾渗透速率与水力梯度的关系可用直线进行拟合,其关系符合达西定律,拟合系数超过0.96。(2)渗透系数随着压力的增加而减小,渗透系数与压力的关系可用幂函数进行拟合,拟合系数超过0.90。(3)渗透系数随着压缩时间的增加而逐渐减小,渗透系数与压缩时间的关系可用幂函数进行拟合,拟合系数超过0.90。(4)渗透系数随着密度的增加而逐渐减小,渗透系数与密度的关系可用幂函数进行拟合,拟合系数超过0.91。(5)渗透系数随着压缩应变的增加而逐渐减小,渗透系数与压缩应变的关系可用幂函数进行拟合,拟合系数超过0.82。(6)渗透系数随着降解龄期的增加而减小,渗透系数与降解龄期的关系可用幂函数进行拟合,拟合系数超过0.86。(7)降解垃圾的渗透系数范围为10-4-10-2cm/s。(8)建立了降解垃圾的渗透系数-压力-密度-降解龄期的渗透预测数学模型。本文的研究结果可为垃圾填埋场渗滤液的产量估算及渗滤液导排系统的设计提供参考。
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