生物覆盖层对垃圾填埋场甲烷的减量化研究工程环境控制专业论文.docxVIP

研究生优秀毕业论文 西南交通大学学位论文版权使用授权书 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1．必威体育官网网址口，在年解密后适用本授权书； 2．不必威体育官网网址确用本授权书。 (请在以上方框内打“v”) 文作≤鼬 燧名：杉矽 日期∥区叫日期：刎价，夕 万方数据 西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 西南交通大学博士学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说 明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 1．调查野外条件下，利用庭院废物作为生物覆盖层材料来氧化甲烷，并首次利用 SpokasBogner(201 1)和Abichou et a1．，(201 1)关于温度和含水率的模型对生 物覆盖层对甲烷的氧化性能对季节交替的响应进行预测。 2．同位素和示踪剂方法辅助手段，综合考虑生物质降解产出甲烷和因非甲烷氧化 菌的呼吸作用释放二氧化碳条件下的质量守恒方法，并用于量化生物覆盖层对 甲烷的氧化性能。 3．在多相流数值模拟工具TMVOCBio基础上，根据需要增加Poulsen＆Blendstrup 模型以及Troeh有效扩散模型，以及通过三维模拟气体在生物覆盖层中输运过 程。 学位论文作 日期： 万方数据 西南交通大学博士研究生学位论文 西南交通大学博士研究生学位论文 第1页 ---,,,ll 摘要 垃圾填埋场作为因人类活动排放甲烷的主要排放源之一，政府间气候变化大会 (1PCC)预计其占因人类活动引起全球甲烷排放总量的18％。作为强温室效应气体， 甲烷改变全球气候以及能与对流层中的氢氧自由基发生反应。两者之间的反应不但能 减少大气层的氧化能力，而且还会增加对流层中臭氧的浓度，进而导致过早死亡率的 上升以及威胁和破坏农业和生态系统。减少甲烷的释放不仅有助于甲烷的源和汇预算 加速平衡，而且还能改变土壤中的碳氮循环。庭院垃圾的组成包括土壤、卵石、落 叶、杂草以及玻璃碎片等，将这类废物直接填埋会增加填埋场库容压力，再分类利用 又会导致额外的成本增加，堆肥又达不到应用质量要求，然而这类绿色垃圾一般都含 有较高的有机质和其它营养物质，如氮磷钾等。一方面，含有堆肥产物、堆肥产物和 木屑混合物或者土壤类混合物对比传统的粘土作为垃圾填埋场覆盖层都能增强覆盖层 对甲烷的氧化能力，因为这类物质一般都具有较大的比表面积，这将有助于微生物的 生长，且自身一般都富含甲烷氧化菌，这有利于减少微生物氧化的迟滞效应。另一方 面，因含有较高有机质，将非常有利于增加介质的持水能力，导热系数相对较小，进 而有利于抵抗外部环境温度的大幅波动。除此之外，还能减少因为干旱引起的传统粘 土层的脱水导致裂隙(缝)的形成，降低造成甲烷泄漏的风险。 本文的主要内容包括： 1) 生物覆盖层对甲烷的氧化机理和影响因子，以及生物覆盖层野外设计和建设 过程。 2) 生物覆盖层的成分分析、渗透系数、扩散系数、持水曲线等物理参数、稳定 化实验、以及通过实验室培育测量生物覆盖层材料的动力学参数等生化分 析。 3) 试验以示踪剂六氟化硫(SF6)，C13同位素和静态箱法为主要测量手段，通 过实验室培育和野外测量来量化庭院垃圾对甲烷的氧化能力。 4) 考虑到有机质降解产生甲烷和非甲烷氧化菌类微生物呼吸作用释放出额外的二 氧化碳条件下的质量守恒方法以及参数确定过程，并进行灵敏度分析。 万方数据 第1I页．一 第1I页．一 一一 西南交通大学博士研究生学位论文 5) 量化生物覆盖层对甲烷氧化效能在野外条件下对季节交替变化下响应，并利用 已有模型预测生物覆盖层的氧化性能对温度和含水率变化的响应。 6) 生物覆盖层中气体通量分布调查，利用数值模拟工具对气体通量分布进行三维 模拟以更好地理解生物覆盖层性质与气体输运过程。 结果表明以庭院废物作为生物覆盖层材料可以有效地减少填埋场甲烷的释放，氧 化性能随季节交替引起的温度和含水率变化而变化，在熟化时间较长且有机质含量相 对较低的生物覆盖层的氧化性能可以通过含水率和温度相关的模型进行预测。气体通 量分布呈现出明显的空间变异性，且与生物覆盖层物理属性如干密度和含水率分布有 明显关系。此外，庭院垃圾中且容