降解、压缩和干湿循环耦合作用下垃圾持水特性及填埋场液气导排控制研究

基本信息
批准号:41402249
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:徐晓兵
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:兰吉武,李鹤,徐辉,郭汝阳,郭淇钢,杨勤锋
关键词:
干湿循环生化降解土水特征曲线城市生活垃圾压缩
结项摘要

Municipal solid waste (MSW) landfills in China face the problem of low efficiency in leachate drainage and landfill gas (LFG) collection. This is resulted by the formation and variation of unsaturated, saturated and gas-filled dry zones in landfills. Landfilled MSWs undergo coupled processes of biodegradation, compression and liquid-gas flow. It is difficult for liquid-gas flow modeling to determine the unsaturated, saturated and gas-filled dry zones in landfills without considering bio-hydro-mechanical coupled effects on the change of water retention properties for MSWs. This project will study the relationship of particle size and inner-particle moisture content with the degree of biodegradation for MSWs through laboratory experiments. Soil-water characteristic curves (SWCC) of MSWs with different degrees of biodegradation and compression will be tested under drying-wetting cycles. The effect of suction change on waste deformation will be assessed. The effects of particle-size, void ratio and hysteresis on water retention properties of MSWs will be studied, and a hysteresis model will be established to assess the increment of saturation during the bio-hydro-mechanical coupled processes. The governing equations for liquid-gas flow as well as the corresponding program of a bio-hydro-mechanical (BHM) coupled model proposed by the applicant will be updated through the hysteresis model. The formation and variation of typical liquid-gas zones in Chinese landfill will be studied through the BHM coupled model. Optimization methods for the design and operation of leachate drainage and LFG collection systems will be developed.

我国城市垃圾填埋场液气存在形式复杂,垃圾体存在非饱和区、饱和区及封闭气包区,这些区域的形成以及不断发展和变化是我国填埋场液气导排难以有效实施的根本原因。填埋场垃圾受到降解、压缩和渗流的耦合作用,未考虑耦合作用下垃圾持水特性的变化导致目前液气耦合运移分析无法揭示填埋场典型液气存在形式。本项目通过室内试验揭示固相颗粒尺寸及胞内水含量与降解程度的相关关系;在此基础上开展降解-压缩耦合作用下不同饱和度路径垃圾土水特征曲线测试,分析基质吸力对垃圾变形的影响,揭示降解、压缩和干湿循环耦合作用过程中固相颗粒尺寸和孔隙比变化以及干湿滞回效应对垃圾持水特性的影响规律,建立降解、压缩和干湿循环耦合作用下垃圾饱和度增量计算模型,并对已有固-液-气耦合作用模型的渗流控制方程和相应的数值分析程序进行更新;针对我国填埋场工程特点,分析填埋场典型液气存在形式的形成、发展和变化规律,提出液气导排系统设计和运行优化方法。

项目摘要

开展城市生活垃圾持水特性研究对于填埋场液气存在形式分析及液气导排系统设计和运行优化具有非常重要的意义。通过人工配制新鲜样的室内降解试验,获取不同降解程度垃圾试样。测试了垃圾试样的降解程度表征指标C/L和DOD、固相颗粒颗分曲线和比重。提出吸水纸法结合烘干法测试垃圾试样胞内水含量,并通过室内试验验证了方法的可靠性,发现2个月内胞内水基本释放完毕。提出了考虑降解的颗分曲线计算模型,该模型能够较好地预测不同降解龄期下垃圾试样的颗分曲线。研制了大尺寸城市生活垃圾骨架和孔隙水体积变化系数测量装置,利用该装置测试了新鲜状态和2个月降解龄下各3个不同孔隙比试样的土水特征曲线,分析得到了孔隙比和降解对垃圾持水特性的影响规律。提出了基于颗分曲线和孔隙比的土水特征曲线预测模型,该模型较好的预测了2个月降解龄垃圾试样和高龄期钻孔试样的土水特征曲线,且所预测得到的土水特征曲线能够较好地反映孔隙比和降解对于垃圾持水特性的影响规律。通过上述试验确定了垃圾骨架和孔隙水体积变化模型参数的取值。开展了不同降解程度垃圾试样渗透系数的室内试验,建立了考虑降解-压缩耦合作用的渗透系数计算模型。建立了考虑优先流和基质流的填埋场竖井降水模型,获得了渗沥液水位降深的解析解。更新了已有固-液-气耦合模型和分析程序,针对我国高水位填埋场,分析了两个填埋场的现场竖井抽水试验,建议降水设计时wf和kfr/kmr的取值分别为0.45和500;分析了中型和大型填埋场填埋气收集率与渗沥液水位的相关性,建议渗沥液水位控制在填埋厚度的30%以下,以确保填埋气收集的有效性。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
5

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

DOI:10.11821/dlyj020190689
发表时间:2020

徐晓兵的其他基金

相似国自然基金

1

干湿循环作用下非饱和膨胀土持水和力学特性与其耦合本构模型

批准号:11272194
批准年份:2012
负责人:孙德安
学科分类:A1301
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
2

垃圾土降解-渗透特性与填埋场液-气耦合轴对称流体运移理论研究

批准号:41372268
批准年份:2013
负责人:施建勇
学科分类:D0705
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
3

干湿循环-根系-土壤相互作用下垃圾填埋场封场覆盖系统开裂机理研究

批准号:51279199
批准年份:2012
负责人:薛强
学科分类:E0905
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
4

生活垃圾卫生填埋场导排系统工作机理及渗滤液水头有效控制

批准号:50978229
批准年份:2009
负责人:柯瀚
学科分类:E08
资助金额:32.00
项目类别:面上项目