我国北方生活垃圾填埋场甲烷释放特性及控制方法研究

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1、我国北方生活垃圾填埋场甲烷释放特性及控制方法研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：杨婷指导教师：岳东北副研究员二○一五年七月CharacterizationandMitigationofMethaneEmissionataMunicipalSolidWasteLandfillLocatedintheNorthofChinaThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMast

2、erofScienceinEnvironmentalScienceandEngineeringbyYangTingThesisSupervisor:AssociateProfessorYueDongbeiJuly,2015摘要摘要生活垃圾填埋场是我国重要的人为甲烷排放源。由于填埋气收集系统效率低下，大量甲烷被无组织排放至大气中。生物覆盖层技术是控制甲烷无组织排放的关键技术之一，但在甲烷无组织排放规律未知时，其应用受到限制。因此，针对我国填埋场甲烷无组织释放规律开展研究，并据此探究高效的生物覆盖层技术对我国填埋场甲烷无组织排放的控制效果具有重

3、大意义。本研究以北方某生活垃圾填埋场P为研究对象，基于静态箱法、探针法及稳定同位素法等监测及分析方法，研究了填埋场P的甲烷氧化及释放特性，结果表明，作业面一般不发生甲烷氧化过程。秋冬季节的作业面及覆土面甲烷释放通量显著上升，土壤覆盖层基本丧失甲烷氧化能力。针对秋冬季节作业面甲烷无组织释放严重的现象，在P填埋场搭建了五种临时覆盖层中试单元并进行现场监测，研究了临时覆盖期（3个月）内各覆盖单元甲烷氧化及释放特性。空白组基本不发生甲烷氧化过程。生物炭-土壤混合物单元平2均甲烷氧化率(fox)为56.1%；甲烷释放通量(Fout)为92.9-148

4、.9g/(m·d)。矿化垃圾2单元平均fox为61.5%；Fout为7.2-96.6g/(m·d)。堆肥及建筑渣土单元氧化能力较差。针对环境因素、材料自身性质及工程因素对临时覆盖层甲烷氧化能力的影响开展研究。除土壤外，其余四种临时覆盖层对环境因素均有一定适应性。氨氮含量增大，pH值由中性变为碱性，有机质含量降低均会导致覆盖层甲烷氧化能力下降。生物炭-土壤混合物及矿化垃圾对不同区间甲烷负荷适应性较好。随着覆盖层深度变浅，覆盖层甲烷氧化率均呈现先增大后减小的趋势，表层甲烷氧化率普遍小于10cm处。生物炭-土壤混合物及矿化垃圾覆盖层甲烷减排潜力较

5、大，约占我国总人为甲烷排放量的0.9-1.0%。临时覆盖层应用于实际工程时，需特别注意“棉被效应”及渗滤液的影响。关键词：生活垃圾填埋场；甲烷释放及氧化；临时覆盖层；稳定同位素技术IAbstractAbstractMunicipalsolidwaste(MSW)landfillsareoneofmainsourcesofanthropogenicmethaneemissionsinChina.Duetothelowmethanecollectionefficiency,alargeamountofmethaneisfugitivelyrel

6、easedtotheatmospherefromMSWlandfillsinChina.Biocovertechniqueisoneofthekeytechniquesformitigatingfugitivemethaneemission.However,becausetheperformanceoffugitivemethaneemissioninChineselandfillsisunknownnow,theuseofbiocovertechniqueislimited.Thus,itisofgreatsignificancetost

7、udyboththecharactersoffugitivemethaneemissioninlandfillsandthefeasibilityofbiocovertechniqueformitigating.CharacteristicsofmethaneoxidationandemissioninfieldscaleweredeterminedatLandfillPbyusingstaticchamberapproach,probeapproachandstableisotopetechnique.Methaneoxidationpr

8、ocesscouldhardlyoccurintheoperatingsurface.Inautumnandwinter,methaneemissionfluxincreased