高寒地区生活垃圾填埋场气体迁移规律地研究.pdf

m㈣11111m|111lllIllll|11111111111l洲硼 Y1921856 摘要 摘要 本文对国内外填埋场气体研究进行了文献综述的基础上，介绍了我国高寒 地区城市的简况，提出了研究高寒地区生活垃圾填埋场气体迁移状况具有重要工 程和社会意义。本文结合横向科研课题《齐齐哈尔市城市生活垃圾管理与处理》 的研究内容，以齐齐哈尔市城市生活垃圾卫生填埋场为研究对象，提出了本课题 的主要研究内容，期望本文的研究工作能为该市垃圾填埋场的运行管理、填埋场 气体的收集利用提供技术依据，也为其他高寒地区城市生活垃圾卫生填埋场提供 借鉴。 本文建立了生活垃圾卫生填埋场中多孔介质垃圾体内填埋场气体迁移的理 论模型和相关控制方程组、给出了该方程组的定解方法，考虑了渗透系数、孔隙 率、产气率、温度等因素对填埋场内部的影响，结合齐齐哈尔市的实际情况进行 了数值模拟研究，本文的研究工作得出了如下主要结论： (1)齐齐哈尔市生活垃圾的成分组成随居民区的不同变化较大，但食物残 余物占的比例都很高，具有良好的降解性。通过对该市典型生活垃圾试样元素分 析和工业分析的基础上，求得其产气率为103．46L3／l(g。 (2)齐齐哈尔市197l~2000年的气象统计资料得出，年平均气温2．3℃，极 端最高气温41．6℃，极端最低气温-42．2℃，冻结期平均为195天。该市冻土层的 厚度最大可达4．8m。说明气温会显著影响生活垃圾填埋场内产气垃圾填埋场的 厚度，从而影响垃圾填埋场的产气率。经测算，该市生活垃圾卫生填埋场的垃圾 ，体产气率为(1．0~2．7)×10叫k∥(m’·s)。 (3)对齐齐哈尔市生活垃圾填埋场进行数值模拟的结果表明：垃圾体渗透系 数各向同性与各向异性条件下压力分布情况和流场各不相同。填埋垃圾体各向异 性时，K涨v值从3．O变化到37．5，填埋场内深度方向压力逐渐增大，最大变化 值为7683．1Pa。将垃圾体当成各向同性，计算的填埋气压力分布有一定的误差， 垃圾体各向同性时与各向异向时相差501．2Pa。 (4)在不改变产气率时，改变垃圾体孔隙率，填埋场内的压力分布变化不 大，垃圾体孔隙率从0．67变化到0．50压力变化最大值为56．1Pa。随着产气速率 的减小，同一深度的气体压力也在减小，产气率越小，填埋气体在填埋场内的压 填埋场内深度方向压力变化最大值为732Pa。 (5)外界温度对填埋场顶部覆土层和垃圾体内温度的影响，会导致其温度 下降，使垃圾填埋体分为产气和不产气两部分。当垃圾体的产气率和孔隙率一定 摘要 时，填埋场内冰冻层厚度由1．Om变化到4．8m的过程中，填埋场内深度方向压力 逐渐降低，最大变化值为65．8Pa。当填埋场内冰冻层厚度和孔隙率一定时，垃圾 向压力逐渐增加，最大变化值为674．9Pa。 (6)填埋场内冰冻层厚度和产气率一定时，垃圾体的孔隙率由O．67变化到 O．50过程中，填埋场内深度方向压力变化不大，最大变化值为37．9Pa。填埋场在 考虑垃圾体全部产气时最大的填埋气流量为O．762m3／s；相应的分层情况下，出 口处最大的填埋气流量为0．683m3／s。 (7)在高寒地区填埋场气体收集系统的设计中，应考虑填埋场温度对集气管 材强度和安全性的影响，避免低温下集气管道的泄露和破损，保证集气系统的安 全性和可靠性。 本文得出的研究结果，可为齐齐哈尔市生活垃圾填埋场气体的收集与填埋场 的管理提供可靠依据，也可为其他高寒地区生活垃圾卫生填埋场的运行与管理提 供参考。 关键词：高寒地区，生活垃圾填埋，填埋场气体，多孔介质，二维数值模拟 II Abstract AbStract o