黃土導(dǎo)氣性與甲烷氧化能力測(cè)試及在覆蓋層中的應(yīng)用

【摘要】：黃土在我國(guó)干旱和半干旱的西北地區(qū)廣泛分布,是當(dāng)?shù)乩盥駡?chǎng)覆蓋層的主要材料,該材料的氣體滲透特性和甲烷氧化能力直接影響了覆蓋層對(duì)填埋氣釋放控制和甲烷減排的效果。因而研究覆蓋黃土氣體滲透特性和甲烷氧化能力,以及覆蓋層中氣體運(yùn)移和甲烷氧化的相關(guān)規(guī)律,對(duì)于甲烷氧化功能覆蓋層的設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文通過(guò)室內(nèi)單元體試驗(yàn)和模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬和解析法等手段,系統(tǒng)研究了覆蓋黃土的氣體滲透特性和甲烷氧化能力,以及黃土覆蓋層中氣體運(yùn)移和甲烷氧化的相關(guān)規(guī)律,并探討了覆蓋層的甲烷氧化能力。本文所做的主要工作和相應(yīng)的研究成果如下： (1)利用自制的氣體滲透系數(shù)測(cè)量裝置測(cè)試了非飽和黃土的氣體滲透系數(shù),分析了壓實(shí)度、壓實(shí)含水量和土樣結(jié)團(tuán)狀況、服役含水量對(duì)壓實(shí)黃土氣體滲透系數(shù)的影響。測(cè)試結(jié)果表明,壓實(shí)含水量相同時(shí),黃土的氣體滲透系數(shù)隨干密度的增大而呈指數(shù)型減小；干密度相同時(shí),黃土氣體滲透系數(shù)受到壓實(shí)含水量和土樣結(jié)團(tuán)狀況的共同影響；當(dāng)黃土土體結(jié)構(gòu)一定時(shí),其氣體滲透系數(shù)隨服役含水量的增大而減小,且壓實(shí)程度越高,氣體滲透系數(shù)減小得越快。 (2)通過(guò)22天的培養(yǎng)瓶試驗(yàn)測(cè)試了覆蓋黃土的甲烷氧化能力,研究了覆蓋時(shí)間、含水量和堆肥摻量等因素對(duì)黃土甲烷氧化能力的影響,分析了甲烷氧化過(guò)程中氣體組分變化關(guān)系。測(cè)試結(jié)果表明,覆蓋時(shí)間不同的黃土的甲烷氧化能力相差很大,未用作覆蓋的新鮮黃土幾乎沒(méi)有甲烷氧化能力；在新鮮黃土中摻入堆肥能有效提高新鮮黃土的甲烷氧化能力；含水量對(duì)覆蓋土的甲烷氧化能力有很大影響,黃土甲烷氧化的最適宜含水量為20%～30%；甲烷氧化過(guò)程中,甲烷氧化菌將甲烷中約44%的碳氧化為二氧化碳,其余碳轉(zhuǎn)化為甲烷氧化菌胞內(nèi)物質(zhì)。 (3)利用自制的模擬覆蓋層土柱試驗(yàn)裝置開展了模擬黃土覆蓋層的土柱試驗(yàn),研究了土柱中氣體運(yùn)移和甲烷氧化規(guī)律,以及降雨對(duì)覆蓋層中氣體運(yùn)移和甲烷氧化的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,土柱兩層土中的氣壓分別沿深度線性增大,空氣擴(kuò)散傳入土中的深度約為30～40cm；經(jīng)過(guò)5天的培養(yǎng)后,土柱才逐漸具有甲烷氧化能力,試驗(yàn)中土柱的最大甲烷去除率和甲烷氧化速率分別為27.8%和68.4g CH4·m-2·d-1,甲烷氧化活動(dòng)最為強(qiáng)烈的區(qū)域?yàn)?～25cm；模擬降雨使得土柱表層土體的導(dǎo)氣性急劇減小,甲烷氧化活動(dòng)迅速減弱至近乎停止,隨著土柱表層水分逐漸下滲,導(dǎo)氣性逐漸恢復(fù),甲烷氧化能力也隨之恢復(fù)。 (4)通過(guò)建立填埋氣在垃圾體和覆蓋層中的一維穩(wěn)態(tài)運(yùn)移模型,分析了覆蓋層氣體滲透系數(shù)和抽氣速率對(duì)填埋氣釋放控制效果的影響,并探討了覆蓋層的甲烷氧化能力,提出了一些甲烷氧化功能覆蓋層設(shè)計(jì)參數(shù)確定的建議。分析和試算結(jié)果表明,在一定的產(chǎn)氣速率條件下,覆蓋層底部氣壓隨覆蓋層氣體滲透系數(shù)的減小而增大,當(dāng)該氣壓超過(guò)警戒氣壓時(shí),需要采取抽氣等措施減小氣壓以保證覆蓋層的安全穩(wěn)定性；從覆蓋層的氣體擴(kuò)散層抽氣等措施可有效減小覆蓋層底部氣壓和減少填埋氣的釋放；通過(guò)在覆蓋層的植被層中摻入堆肥等高有機(jī)質(zhì)含量的材料來(lái)提高覆蓋層的甲烷氧化能力時(shí),需要根據(jù)填埋場(chǎng)的產(chǎn)氣速率和覆蓋層的氣體滲透系數(shù)確定與之匹配的覆蓋土甲烷氧化速率,進(jìn)而得到合理的堆肥摻量。 【關(guān)鍵詞】：填埋場(chǎng)覆蓋層 黃土 氣體滲透系數(shù) 甲烷氧化能力 甲烷減排
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU444
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 目錄10-13
• 1 緒論13-34
• 1.1 城市生活垃圾與填埋處理13-17
• 1.1.1 城市生活垃圾及處理方式13-14
• 1.1.2 城市生活垃圾填埋處理14-17
• 1.2 填埋氣的產(chǎn)生與釋放17-21
• 1.2.1 填埋氣的產(chǎn)生和危害17-18
• 1.2.2 填埋氣中甲烷釋放對(duì)溫室效應(yīng)的影響18-19
• 1.2.3 填埋氣中甲烷的減排措施19-21
• 1.3 具有甲烷氧化功能的覆蓋層及其研究現(xiàn)狀21-31
• 1.3.1 覆蓋層的功能和發(fā)展歷史21-22
• 1.3.2 土質(zhì)覆蓋層防滲閉氣性能研究22-23
• 1.3.3 具有甲烷氧化功能的覆蓋層23-24
• 1.3.4 覆蓋層甲烷氧化研究概述24-25
• 1.3.5 覆蓋層甲烷氧化能力的主要影響因素25-30
• 1.3.6 增強(qiáng)覆蓋層甲烷氧化效率的主要措施30
• 1.3.7 覆蓋層甲烷氧化研究現(xiàn)狀總結(jié)30-31
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線31-34
• 1.4.1 本文主要研究?jī)?nèi)容31-33
• 1.4.2 本文研究技術(shù)路線33-34
• 2 覆蓋黃土氣體滲透系數(shù)測(cè)量試驗(yàn)34-53
• 2.1 引言34-35
• 2.2 試驗(yàn)材料與方法35-40
• 2.2.1 試驗(yàn)材料與試樣制備35-36
• 2.2.2 試驗(yàn)方案36-38
• 2.2.3 試樣吸力控制38-39
• 2.2.4 試樣氣體滲透系數(shù)測(cè)量39-40
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析40-51
• 2.3.1 黃土含水量與吸力的關(guān)系(SWCC)40-41
• 2.3.2 干密度對(duì)氣體滲透系數(shù)的影響41-42
• 2.3.3 壓實(shí)含水量與土樣結(jié)團(tuán)對(duì)氣體滲透系數(shù)的影響42-45
• 2.3.4 服役含水量對(duì)氣體滲透系數(shù)的影響45-47
• 2.3.5 氣體滲透系數(shù)與含氣率、孔隙率和飽和度的關(guān)系47-49
• 2.3.6 相對(duì)氣體滲透系數(shù)與飽和度的關(guān)系49-51
• 2.4 本章小結(jié)51-53
• 3 覆蓋黃土甲烷氧化能力的培養(yǎng)瓶試驗(yàn)53-68
• 3.1 引言53-54
• 3.2 試驗(yàn)材料與方法54-59
• 3.2.1 試驗(yàn)材料54-56
• 3.2.2 試驗(yàn)方法56-58
• 3.2.3 試驗(yàn)方案58-59
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析59-66
• 3.3.1 不同覆蓋時(shí)間的覆蓋黃土的甲烷氧化速率59-61
• 3.3.2 不同堆肥摻量的新鮮黃土的甲烷氧化速率61-62
• 3.3.3 含水量對(duì)甲烷氧化速率的影響62-64
• 3.3.4 甲烷氧化過(guò)程中各氣體組分體積變化關(guān)系64-66
• 3.4 本章小結(jié)66-68
• 4 黃土覆蓋層氣體運(yùn)移和甲烷氧化的土柱試驗(yàn)68-99
• 4.1 引言68-69
• 4.2 試驗(yàn)材料與方法69-76
• 4.2.1 試驗(yàn)材料69-70
• 4.2.2 試驗(yàn)裝置70-72
• 4.2.3 試驗(yàn)方法72-74
• 4.2.4 試驗(yàn)方案74-76
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果與析76-90
• 4.3.1 土柱的初始狀態(tài)76-78
• 4.3.2 試驗(yàn)中氣壓和氣體組分變化78-83
• 4.3.3 土柱的甲烷氧化率與甲烷氧化速率83-86
• 4.3.4 降雨對(duì)覆蓋層中氣體運(yùn)移及甲烷氧化的影響86-90
• 4.4 降雨過(guò)程中土柱中水氣兩相流的數(shù)值模擬90-97
• 4.4.1 分析模型、控制方程、參數(shù)與邊界條件90-93
• 4.4.2 模擬結(jié)果與分析93-97
• 4.5 本章小結(jié)97-99
• 5 黃土覆蓋層對(duì)填埋氣釋放控制效果影響評(píng)估及應(yīng)用99-112
• 5.1 引言99
• 5.2 覆蓋層對(duì)填埋氣釋放控制效果的影響評(píng)估99-104
• 5.2.1 填埋氣一維穩(wěn)態(tài)運(yùn)移分析模型99-101
• 5.2.2 覆蓋層氣體滲透系數(shù)對(duì)填埋氣釋放控制效果的影響101-103
• 5.2.3 抽氣速率對(duì)填埋氣釋放控制效果的影響103-104
• 5.3 覆蓋層的甲烷氧化能力討論104-110
• 5.3.1 不同尺度試驗(yàn)測(cè)得的甲烷氧化能力104-106
• 5.3.3 具有甲烷氧化功能的覆蓋層優(yōu)化設(shè)計(jì)106-110
• 5.4 本章小結(jié)110-112
• 6 結(jié)論與進(jìn)一步研究建議112-114
• 6.1 本文主要工作112
• 6.2 本文主要結(jié)論112-113
• 6.3 進(jìn)一步研究建議113-114
• 參考文獻(xiàn)114-124
• 作者簡(jiǎn)歷及學(xué)術(shù)成果124

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定化及其研究現(xiàn)狀    王羅春,趙由才,陸雍森

城市生活垃圾填埋場(chǎng)氣體的產(chǎn)生、控制及利用綜述    劉富強(qiáng),唐薇,聶永豐

非飽和土吸力控制的滲析技術(shù)    毛尚之

城市生活垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)氣控制利用技術(shù)研究進(jìn)展    劉富強(qiáng),唐薇,聶永豐

垃圾填埋場(chǎng)甲烷氣的排放及減排措施    趙玉杰,王偉

填埋場(chǎng)終場(chǎng)覆蓋層甲烷氧化行為實(shí)驗(yàn)室模擬研究    何品晶;瞿賢;楊琦;邵立明;高志文;

生物覆蓋層基質(zhì)對(duì)垃圾填埋場(chǎng)甲烷氧化的影響    張相鋒;楊文靜;董世魁;陸文靜;王洪濤;劉曉靜;

溫度對(duì)甲烷產(chǎn)生和氧化的影響    丁維新,蔡祖聰

不同降解階段填埋垃圾體的氣體滲透特性研究    彭緒亞,余毅,劉國(guó)濤

垃圾填埋場(chǎng)的甲烷釋放及其減排    張相鋒;肖學(xué)智;何毅;陳家軍;楊志峰;

垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理技術(shù)及其研究進(jìn)展    邵亮;

垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的防滲措施和地下水的污染防護(hù)    薛紅琴,速寶玉,盛金昌,張文妍

季節(jié)性氣候變化對(duì)填埋場(chǎng)溫度分布影響的研究    張緯;薛強(qiáng);劉磊;劉建軍;

城市生活垃圾處理國(guó)內(nèi)外比較研究    王君;賓曉蓓;彭華濤;

灰色相關(guān)性分析和長(zhǎng)沙市城市生活垃圾產(chǎn)生量預(yù)測(cè)    文濤;袁興中;李蓮;劉先鋒;李惠萌;粟銀;

垃圾填埋處置法中的巖土工程理論研究進(jìn)展    孫玉輝;王濤;李勝昔;

中國(guó)垃圾填埋氣回收利用CDM項(xiàng)目現(xiàn)狀與對(duì)策    劉健;劉文娟;王潤(rùn);

填埋場(chǎng)甲烷氧化覆蓋層研究進(jìn)展    鄭南;楊殿海;王莉;

國(guó)內(nèi)外廚余垃圾現(xiàn)狀及處理技術(shù)    嚴(yán)太龍,石英

城市垃圾分類回收的認(rèn)知及支付意愿調(diào)查——以西安市為例    占紹文;張海瑜;

生活垃圾焚燒飛灰燒結(jié)處理技術(shù)    馮向鵬;李政;賈延明;

垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)技術(shù)進(jìn)展    郭小平;趙廷寧;石健;馬駿;

好氧降解加速垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定化技術(shù)    邵靖邦;唐嶸;闞霏;蔡中異;王盟;

植物纖維毯在垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)中的應(yīng)用    張海成;胡亞金;

北京市垃圾填埋場(chǎng)甲烷排放及利用對(duì)策    李錚;劉春蘭;陳操操;王海華;

關(guān)于我國(guó)餐廚垃圾處理的探究    王陽(yáng);林聰;侯雨;張倬;

西安市生活垃圾處理溫室氣體排放及減排策略    郝麗;孫嫻;姜?jiǎng)?chuàng)業(yè);鞏祥夫;

西安市固體廢棄物衛(wèi)生填埋場(chǎng)建設(shè)中的環(huán)境巖土工程問(wèn)題研究    孔德泉;萬(wàn)蓉;

基于PLS回歸的城市生活垃圾產(chǎn)量預(yù)測(cè)    王仁雷;林衍;馬曦;

室內(nèi)吸力量測(cè)與新疆阿爾泰膨潤(rùn)土土水特征    周敏娟;易發(fā)成;胡立;

不同類型河濱濕地甲烷和二氧化碳排放的研究    沙晨燕

基于降解—滲流—壓縮耦合模型的填埋場(chǎng)垃圾固液氣相互作用分析及工程應(yīng)用    徐曉兵

厭氧—準(zhǔn)好氧聯(lián)合型生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)穩(wěn)定化規(guī)律及運(yùn)行策略研究    韓智勇

城市生活垃圾填埋體滲透性能量化研究    劉輝

準(zhǔn)好氧填埋場(chǎng)CH_4減排和加速穩(wěn)定化的微生物學(xué)機(jī)制研究    張維

水解酶預(yù)處理對(duì)城市有機(jī)生活垃圾厭氧消化的影響    李建昌

生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)系統(tǒng)的仿真研究    劉宏遠(yuǎn)

垃圾填埋氣產(chǎn)生及遷移過(guò)程模擬研究    彭緒亞

城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)沉降特性研究    謝強(qiáng)

城市生活垃圾的壓縮性及填埋場(chǎng)的沉降研究    張振營(yíng)

青島市城市生活垃圾處理制度完善研究    梁勇

垃圾生物覆蓋土對(duì)填埋場(chǎng)甲烷減排的機(jī)理研究    王靜

閩江河口沼澤濕地土壤甲烷產(chǎn)生潛力及其影響因子    陳重安

閩江河口蘆葦濕地甲烷和二氧化碳排放通量分析    廖稷

營(yíng)養(yǎng)元素的添加對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)土壤碳過(guò)程的影響    徐淑新

建筑循環(huán)物流系統(tǒng)低碳效應(yīng)研究    宋宇

城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)甲烷利用研究    陳曉梅

基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的城市生活垃圾產(chǎn)業(yè)化研究    蔡永剛

北京市生活垃圾分類及處置方式研究    賈子利

密云水庫(kù)溫室氣體通量的時(shí)空特征及其影響因素研究    楊萌

垃圾填埋氣體的產(chǎn)生及其在國(guó)外的回收利用    逢辰生

垃圾填埋氣(LFG)用作車輛燃料資源化現(xiàn)狀及發(fā)展前景    陳家軍,于艷新,董曉光,鄒繼良

蘇州七子山垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液設(shè)計(jì)水質(zhì)的估算    沈耀良，王學(xué)華，胡玉才

填埋場(chǎng)甲烷氧化覆蓋層研究進(jìn)展    鄭南;楊殿海;王莉;

垃圾填埋場(chǎng)的溫室氣體控制    王敏,王里奧,劉莉

濕地甲烷氧化測(cè)定方法及主要控制因子研究綜述    王維奇;曾從盛;仝川;

溫室氣體甲烷的人為源及其減排的技術(shù)措施    任仁

城市生活垃圾填埋滲出液模擬試驗(yàn)    廖英龍;李雙哲;雷澤輝;巫偉才;李方慧;

城市固廢(生活垃圾)中甲烷排放量    余國(guó)泰

垃圾填埋場(chǎng)甲烷氣的排放及減排措施    趙玉杰,王偉

覆蓋層    Neno Duplancic ,牛懷俊

覆蓋層的抗剪強(qiáng)度與土洞型巖溶塌陷高度關(guān)系的數(shù)值分析研究    李萬(wàn)有;陳立龍;李爽;

官地水電站壩前覆蓋層堆積體邊坡的穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)    彭文明;王方亮;付敬;陳強(qiáng);

變壓器導(dǎo)線覆蓋層    張景華;

粘彈性材料覆蓋層對(duì)于聲波透射及反射的衰減作用    趙漢中

滲透破壞模型試驗(yàn)中覆蓋層影響的探討    陳震宇;曹洪;周紅星;

基于水利水電工程實(shí)測(cè)變位資料的覆蓋層徐變    劉世煌;

敷設(shè)手性覆蓋層加筋梁低頻振動(dòng)和聲輻射特性    朱大巍;黃修長(zhǎng);華宏星;肖鋒;

石人溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下覆蓋層合理厚度    喬國(guó)剛,甘德清

新疆葉爾羌河帕什托克水電站深厚漂卵石覆蓋層鉆進(jìn)工藝實(shí)踐    克熱木江;

論覆蓋層砂土液化的判別分析與研究    王保欣;于艷芳;王建民;

敷設(shè)聲學(xué)覆蓋層的雙層加肋平板的聲反射預(yù)報(bào)研究    余曉麗;俞孟薩;

西南某水電站深厚軟弱覆蓋層地基工程地質(zhì)研究    周波;李進(jìn)元;施裕兵;

土壤覆蓋層二維氡遷移模型的正演研究    楊亞新;張葉;鄭勇明;吳信民;

鄂爾多斯某隧道覆蓋層探測(cè)實(shí)例分析    鄧洪亮;謝向文;郭玉松;張志清;

鄂爾多斯某隧道覆蓋層探測(cè)實(shí)例分析    鄧洪亮;謝向文;郭玉松;張志清;

卵礫石次生覆蓋層防滲灌漿施工技術(shù)研究    曾金石;

水下隔聲去耦覆蓋層的研究    王緒文;張用兵;孫英富;林新志;郭萬(wàn)濤;

多層聲學(xué)覆蓋層的阻尼性能研究    吳晴晴;王敏慶;韓飛;

大跨度結(jié)構(gòu)覆蓋層材料選用分析    劉健;

“乳液”修復(fù)土地 “蜂窩”清潔尾氣    齊智杰記者 何秀麗

陜西水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院攻破150米深厚冰磧覆蓋層防滲難題    本報(bào)通訊員 秦延安 樊伯印

地球物探為白龍核電項(xiàng)目開路    王為才

德刊報(bào)道電爐水冷煙道防蝕技術(shù)    林立恒

?？小坝补穷^”    龔志丹 葉冰斐

妙法清理彩陶污垢    賈文忠

“黑臉”機(jī)長(zhǎng)帶出“鐵人”機(jī)臺(tái)    通訊員 龔志丹　葉冰斐

武鋼長(zhǎng)壽脫硫槍使用壽命延長(zhǎng)1倍以上    雷正剛 梁爽

武鋼“倒T形脫硫噴槍長(zhǎng)槍齡技術(shù)的研究與應(yīng)用”項(xiàng)目通過(guò)鑒定    雷正剛 梁爽

固廢堆場(chǎng)終場(chǎng)土質(zhì)覆蓋層中水分運(yùn)移規(guī)律及調(diào)控方法研究    賈官偉

水聲吸聲覆蓋層理論與實(shí)驗(yàn)研究    王曼

首鋼杏山鐵礦露天轉(zhuǎn)地下覆蓋層移動(dòng)特性研究    禹朝群

聲學(xué)覆蓋層聲阻抗測(cè)量方法及復(fù)合結(jié)構(gòu)聲反射預(yù)報(bào)研究    余曉麗

雅礱江官地水電站壩前左岸覆蓋層邊坡穩(wěn)定性分析    韓剛

濕潤(rùn)氣候區(qū)毛細(xì)阻滯型覆蓋層性能試驗(yàn)研究及其工程應(yīng)用    鄧林恒

露天轉(zhuǎn)地下開采覆蓋層合理厚度研究    崔志平

鋼鐵表面鋅覆蓋層顯微組織檢驗(yàn)技術(shù)的研究    傅俊磊

聲學(xué)覆蓋層聲學(xué)特性與艦船結(jié)構(gòu)降噪效果預(yù)報(bào)方法研究    李鵬

振動(dòng)噪聲在艇體聲學(xué)覆蓋層中的傳遞性能研究    高曉琴

聲學(xué)覆蓋層聲性能數(shù)值模擬研究    張妍

聲學(xué)覆蓋層復(fù)合結(jié)構(gòu)抗沖性能研究    陳海龍