垃圾填埋场的实验室模拟研究外文翻译资料

 2021-11-27 09:11

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环境管理杂志

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学术论文

垃圾填埋场的实验室模拟研究

Joan Esteban-Altabella, Francisco J. Colomer-Mendoza, Antonio Gallardo-lzquierdo

INGRES,Ingenieria de Residuos,Department of Mechanical Engineering and Construction,Universitat Jaume I,12071,Castellon,Spain

摘要

由于材料的异质性、生物量的降解、密度、覆盖材料和水的渗透,垃圾填埋场的特性和性质及其随时间的演变难以估计。故在这项研究中,拟用一个蒸渗计来模拟45天内垃圾填埋场机械生物处理(Mechanical Biological Treatment)产生的垃圾是如何演变的。加水是为了模仿雨季的效果。分析了最高含水量和理化性质(挥发性固体、生物量和热值)的变化。后经研究结果表明,垃圾填埋里污水经大量入渗后,生物量百分比降低,热值升高。因此,为了稳定垃圾填埋场中的垃圾废物,建议采用灌溉或渗滤液再循环。随着渗透后热值的不断增加,稳定后再补充垃圾原料是本次实验所用方法。

copy;2017 Elsevier Ltd.版权所有

文章信息

文章历史:

收到日期:2017年3月31日

2017年8月18日

收到的为修订后版本

接受日期:2017年8月24日

2017年9月1日在线发布

关键词:

浪费

废弃物

垃圾填埋

渗滤液

蒸渗计

1.引言

近年来,发达国家的废物处理目标主要专注集中在减少废物量和尽可能的控制开采利用不同类型废弃物中所含的资源。因此,这些政策可以最大限度地减少送往垃圾填埋场的城市固体废物(MSW)的数量。根据第2008/98/EC号指令,欧盟建立了废物等级制度,定义了废物预防管理法和政策中的优先顺序,其中最优先的选择应是预防,其次是回收再利用、循环再利用和其他回收选择,填埋是最不优先的选择。相应地,也为了促进预防和再利用的政策、现行的其他废物规章制度对产生的城市生活垃圾有更好利用;首先,将不同材料(玻璃、纸张、纸板、废油、包装、生物废料等)的分类收集,再回收利用;第二,在填埋前进行混合废物处理。

最终,城市固体废物管理战略和适应方面的挑战也成为固体废物管理的必要条件,这主要与废物处理技术有关(Pires等人,2011年)。近年来,西班牙等欧盟国家对混合废物的

·通讯作者

邮件地址:altabell@uji.es(J.EstebanAltabella),fcolomer@uji.es

(F.J.Colomer-Mendoza),gallardo@uji.es (A. Gallardo-Izquierdo).

http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.08.045

0301-4797/@ 2017 Elsevier Ltd.版权所有

处理趋势是机械生物处理(MBT),它通过堆肥过程稳定有机物。这种处理方式可以回收可利用材料。然而,大部分混合废弃物最终还是会变成垃圾,并被送往垃圾填埋场。(De Aradjomarias等人,2008年;Gug等人,2015年)。这部分混合和不可回收的废物被称为垃圾。由于可生物降解、惰性和可回收的部分(塑料、纸纸板、金属、玻璃等)已被去除,因此来自MBT工厂的垃圾具有与MSW不同的特性。

目前有许多MBT工厂,将一些生物量从其他生物量中分离出来,然后进行生物稳定。其他工厂进行生物处理,然后将大块废物分离成生物稳定材料、可回收材料和不同的垃圾来源。欧盟立法机构预计MSW的MBT将持续数年。预处理的好处包括减少产生的渗滤液的污染物负荷,减少填埋气的产生量,减少渗滤液排水系统的堵塞,提高废物的沉降时间,以及缩短废物稳定的时间尺度(Robinson等人,2005年)。然而,更高比例的废弃物是不允许进行填埋的。来自MBT工厂的垃圾约占初始生活垃圾量的65-75%,通常作为固体进行焚烧,回收燃料或填埋(Edo Alcon等人,2016年;Gallardo等人,2014年;Montejo等人,2011年)。在许多国家,垃圾被倾倒在垃圾填埋场。

生物干燥废物

可回收材料

流量A:直径gt;80 mm

废物直径<80mm 成熟过程

第一滚筒筛80毫米

第二滚筒筛25毫米

流量B:直径gt;25 mm

废物直径<25mm

第三滚筒筛8毫米

废物直径<8mm

流量C:直径gt;8 mm

图1.根据大小分类垃圾.

此外,MBT工艺包括几个垃圾流:回收阶段的垃圾(a)、生物阶段的垃圾(b)和精炼预熟化的生物垃圾(c)(图1)。因此,垃圾填埋场的行为通常不同于MSW垃圾填埋场。所以,垃圾中通常含有大量的可燃物质,如塑料薄膜、纸纸板和纺织品,它们可能是未来的燃料来源。用于回收这些材料的技术被称为填埋开采(Krook El等,2012)。

控制垃圾填埋场的污染也非常重要,因为不正确的管理会对环境和人类健康造成危害。这项控制包括进行广泛的技术和科学研究,使垃圾填埋场中的垃圾特性(现场容量)清晰,并根据气候条件预测渗滤液的数量和理化性质。

含水量强烈影响垃圾填埋场的降解时间(Barlaz等人,1990年)。现场容量(FC)可能因垃圾的密度、年龄和成分而异。fc的测定允许估算废水质量中滞留的水量。因此,如果已知垃圾的初始湿度,并在蒸渗仪中模拟气候条件,则可在测量产生的渗滤液量后计算FC。

尽管目前对MSW的研究已经有长足发展,但是对垃圾填埋场的研究总体上还是很少(Orta de Velasquez等人,2003;Uguccioni和Zeiss,1997)。因此,本文的主要目的是从垃圾填埋场的模拟实验中提供充足的数据,其结果可对其他国家的垃圾填埋场有所帮助。在本研究中,通过测定垃圾中生物量在已知条件下的变化,在实验室尺度上研究了垃圾的变化行为。此外,垃圾低热值(lhv)及其随时间的变化提供了有关回收垃圾作为未来燃料(填埋开采)的可能性的信息。

2.方法

垃圾是从西班牙东部的一家MBT工厂获得的。该工厂每年产生6.5万吨垃圾,占研究区域产生的垃圾的73.27%(Gallardo等人,2014年)。当MSW运抵MBT工厂时,将它置于生物干燥过程中。

如图1所示,垃圾的总流量分为三个较小的流量,其百分比如下:44%来自可回收材料回收过程的垃圾(流量A:直径gt;80 mm);42%来自生物稳定材料精制过程之前的垃圾(流量B:直径gt;25 mm);14%来自生物稳定材料精制过程(流量C:直径gt;8 mm)。

图2列出了所遵循的方法步骤。下面将进一步解释这些步骤。

2.1样品采集

欧洲委员会(2004年)描述了本工作中采用的四分法对样品进行定性和定量的方法。根据这些指示,现场收集了1000 kg垃圾,并从总量中选择了25 kg样品。该程序适用于A、B和C流,并将样品送至固体废物实验室。垃圾(A、B和C)必须进行碾磨,以确保每件小于70mm(Stoltz等人,2010年)。

样品采集

垃圾性质的初步测定

蒸渗仪结构

试验阶段

图2. 本实验所遵循步骤的归纳。

2.2.垃圾特性的初步测定

在本实验中,每个参数进行三次分析。首先,通过在105C的烘箱中干燥材料来测定湿度(CEN/TS 15414-1(2010))。第二,确定了各流量的组成。为此,对流量A、B和C进行了三次表征。然后,使用已知比例的流量A、B和C生成流量D,表示MBT工厂最终垃圾的平均成分。表1显示了流量A、B、C和D的组成。

在实验开始时,测定了每种气流的挥发性固体、低热值和生物量含量。根据标准UNE-EN 15402:2011测定挥发性固体含量。根据标准CEN/TS 15400(2006),使用1261型等培里博量热仪分析LHV。生物量含量按照UNE-EN 15440:2011标准测定。

2.3蒸渗仪结构

该分析是用一个溶解计进行的(图3)。它是用直径为110毫米的管子建造的。在室内放置一个PVC基层来模拟由砾石组成的排水层。底座有一个孔(直径10毫米),由一个直径1毫米的金属网覆盖,用作粗滤器。产生的渗滤液被排放到渗滤液计底部的塑料瓶中。

2.4试验阶段

下一步是在蒸渗计中放置流体D。测定仪内混合垃圾的重量为2.64kg。然后将样品压实,直到达到390 kg/m3的密度,这表示填埋场的平均初始密度(Aguilar,2008年;Dollar,2005年;Orta de Velasquez等人,2003年;Uguccioni和Zeiss,1997年;Zeiss和Uguccioni,1994年)。以下步骤包括在垃圾中实现FC。灌溉程序设计类似于该地区的降雨量:注入1.00L蒸馏水,直到废物内部的孔隙充满液体,达到最大的保水能力。这些数据可用于计算fc。在24小时内进行3次灌溉以避免蒸发。用式(1)计算fc值:

(1)

式中,FC为垃圾场容量(kgh2o/kg干垃圾);HRO为垃圾堆的

水分;DRO为垃圾堆的初始密度(kg/m3);VRO为垃圾堆内垃圾的体积(m3);VI1为垃圾堆内加入的水的体积(L);VF1

表1 垃圾特性

流量(%)

A

B

C

D

流量比例

44%

42%

14%

100%

塑料

28.95

24.44

33.69

28.31

纸和纸板

27.58

18.54

21.25

23.92

织物

25.92

1.24

13.69

16.68

玻璃

0.27

12.89

2.64

4.41

惰性物质

0.95

10.60

3.40

4.21

有机废物

6.92

23.08

17.98

13.42

木料

3.44

2.99

2.89

3.22

金属

4.21

2.08

3.24

3.42

危险废物

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