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添加物对填埋场稳定化时间的影响

环卫在线新闻组 浏览次
[摘要]填埋场稳定化时间是指填埋场封场至稳定化这段时间,是填埋场利用的重要参数。填埋场往往建于市郊,面积大,是宝贵的土地资源,很有应用价值。 有关填埋场稳定化指标及稳定化时间的估算方法曾有报道,本文介绍了各种添加剂对填埋场稳定化时间的影响。 美国的居民生活垃圾主要用填埋法处置,对垃圾填埋场的研究较多,但仍未开展填埋场稳定化和利用方面的探讨。R.K.Ham等人曾对纽约的FreshKills垃圾填埋场进行取样分析。该填埋场占地3000ha,每天可消纳垃圾17000t。取样分析结果表明,垃圾的湿度、pH值(水浸液)、挥发性固体、高分子化合物、粗蛋白、总凯氏氮这些参数与被填埋的垃圾年龄几乎无关;纤维质的含量从开始填埋的30%~40%下降至16年后的2%~6%时,不再下降;而半纤维、总有机碳则从开始的20%-30%下降至8年后的0.2%~2%时便趋于稳定。对现场垃圾取样进行厌氧快速降解,当垃圾年龄在16年后,几乎不再产生气体,表明这些垃圾已不含可降解有机物。 现场调查虽然符合实际,但费时、费力。因此,有关

填埋场稳定化时间是指填埋场封场至稳定化这段时间,是填埋场利用的重要参数。填埋场往往建于市郊,面积大,是宝贵的土地资源,很有应用价值。 
有关填埋场稳定化指标及稳定化时间的估算方法曾有报道,本文介绍了各种添加剂对填埋场稳定化时间的影响。 
美国的居民生活垃圾主要用填埋法处置,对垃圾填埋场的研究较多,但仍未开展填埋场稳定化和利用方面的探讨。R.K.Ham等人曾对纽约的FreshKills垃圾填埋场进行取样分析。该填埋场占地3000ha,每天可消纳垃圾17000t。取样分析结果表明,垃圾的湿度、pH值(水浸液)、挥发性固体、高分子化合物、粗蛋白、总凯氏氮这些参数与被填埋的垃圾年龄几乎无关;纤维质的含量从开始填埋的30%~40%下降至16年后的2%~6%时,不再下降;而半纤维、总有机碳则从开始的20%-30%下降至8年后的0.2%~2%时便趋于稳定。对现场垃圾取样进行厌氧快速降解,当垃圾年龄在16年后,几乎不再产生气体,表明这些垃圾已不含可降解有机物。 
现场调查虽然符合实际,但费时、费力。因此,有关垃圾降解实验,均在中试试验池中进行。典型的试验方法是在1.2m深池子中填入l00t垃圾,测定垃圾表面沉降量、浸取液体积和气体量。若以垃圾高度(L,cm)对时间(t,天)作图,可得一直线。结果表明,对于不作任何处理的垃圾,其降解速度最快,其L-t方程为: 
L=-0.05044t+96.08(t,0~1460天,4年,r=0.994) 
该垃圾表面不覆土。若覆土,沉降速度有所下降。 
2实验 
人工配制垃圾与实际垃圾分别装于垃圾桶中,有0.5kg/cm2的压力下测定表面沉降量与时间的关系。该压力增加时,对沉降测定不再有影响。垃圾桶直径,1~11号为29cm,A-D为40cm。各垃圾组份见表1。 
3结果与讨论 
3.1稳定化时间推算 
填埋场稳定化时间的宏观计算依据是渗滤水产生速率和恒压下的表面沉降速率,并且这两者是相互关联的。本文以沉降速率为参数进行填埋场稳定化时间的计算,其结果见表2~3。计算时,以沉降后的垃圾高度(L,cm)对时间(t,d)进行线性相关,求出直线斜率和截距(通过作图可发现,t>30d时,L-t成直线关系)。 
表1各垃圾桶中垃圾的添加物名称及数量 


注:1~11为人工配制垃圾,10kg-11kg,菜类77%,纸4%,塑料5%,煤灰14%;A~D为实际收集的居民生活区垃圾,25kg~30kg,菜类80%,塑料5%,金属制品(罐头、铁盒等)3%,塑料瓶子及玻璃瓶子4%,纸5%,其它3%。当日垃圾。所有垃圾均未破碎及其它处理 
表2垃圾沉降后高度与时间之关系 


表3列出了各个垃圾试样的L-t关系方程。 
1~11和A~D的垃圾组份相同,具有可比性。显然,随着时间的延长,垃圾逐渐降解,表面沉降。假设垃圾在降解过程中一直遵循表3各方程,那么,当L=0时,可认为垃圾已达到完全稳定化,为此而求出的t值见表3。当然,L是永远也不可能等于零的,同时随着垃圾中可降解物的减少,表3中各方程不可能永远成立,因此,L=0而求出的t值可能不是稳定化时间的真正数值。但本文认为,表3的t值具有极重要的参数价值。 
表3各垃圾的稳定化方程及稳定化时间 


L~11号为人工配制,初装时空隙率较大,30天内沉降量较大,只有当t≥30时,L-t才有线性关系。A~D的情形类似。从表3的稳定化时间可看出,以KH2P04添加物的时间最短(排列第1),N、P和K混合物次之,KCL第三位。与不加任何添加物相比,KCl、KH2PO4和N+P+K混合物的加入均可使稳定化时间缩短近一倍。(NH4)2CO3的效果差些。似乎可认为,拉圾的降解更需要K和P的加入。由于P易造成二次污染,为了加速填埋场稳定化,适当加入一些钾盐,是最佳选择。FeCl2也能促进垃圾的快速降解和稳定化。 
重金属Cr、Cu以及Mo、W和醋酸的加入抑制了垃圾的降解。浸取液排放与否对稳定化影响不大(A和D对比),这可能是浸取液量少(1~2L),对保持垃圾含水率作用不大有关。A、B和C相比,K+P十N及污泥的加入都促进了垃圾降解,加速其稳定化(B大约是A的50%时间)。 
3.2实际填埋场稳定化时间的推测 
假设实际填埋场为400cm,沉降量同表2中的A(即14天沉降8cm,30天沉降l0cm,110天沉降15cm,余类同),垃圾不预处理,不覆土(同A的条件),则可求出L-t方程为: 
L=-0.05044t+391.08(t,30~190天) 
该方程的斜率与中型试验值-0.05044恰好完全一致,与A的-0.05758也非常接近。这可以说明,本文的计算结果是比较符合实际的。 
令L=0,得t=7753天=21年表明该填埋场在21年内应该稳定化。 
3.3讨论 
显然,稳定化时间会因稳定化指标而异。一些高分子化合物,可能要成百上千年才会完全转化为稳定的无机物。若以此为标准,稳定化时间就非常长了。事实上,当垃圾中菜类、食品、纸、纤维等可降解物完全降解后,填埋场便认为达到稳定化了。本文即以此为出发点计算稳定化时间,是比较符合实际情况的。 
4结论 
计算了各种添加物加入后垃圾表面的沉降方程,比较了各添加物的作用大小,KCl是较理想的添加物。污泥、FeCl2也能促进垃圾降解和加速稳定化。 
参考文献 略


来源:环境科学
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