论文部分内容阅读
生活垃圾填埋场堆体稳定性是填埋场安全运行需要关注的重要指标。堆体稳定性受到垃圾自重和垃圾强度的控制。垃圾组分、降解程度以及相关的理化和生物特性都会通过改变垃圾自重和强度而影响堆体稳定性。本文针对我国城市生活垃圾中厨余和塑料组分含量较大的特点开展了填埋垃圾堆体稳定性分析,探索了的塑料组分对稳定性的影响机理。 在北京市北神树垃圾卫生填埋场垃圾堆体进行了样品采集,沿项部向内部间隔3m取样,总深度33m。分析结果表明粘聚力和内摩擦角整体上呈现波动变化趋势,且有明显分层变化规律。在每个填埋层内部,粘聚力和内摩擦角均出现上升趋势,粘聚力的上升与塑料、纤维等物质的出现有明显的相关性,而内摩擦角的上升与垃圾粒径的减小有关。 垃圾的含水率随着填埋深度的增加有明显的升高趋势,垃圾容重和孔隙度表现出了波动变化特征,在15m深度以下,容重出现小幅度的降低趋势。小颗粒物质随着填埋深度的增加而增多,中等颗粒物质随着深度增加而减少,大颗粒物质呈现波动变化趋势,其中粒径为40~60mm的垃圾变异系数相对最高。垃圾组分中草木、纺织等物质随着填埋深度的增加而减少,塑料、灰土和砖块瓦砾质量之和占到总质量的85%以上。样品中塑料组分变异系数相对较高,且堆体下层样品的变异系数高于上层样品。 粘聚力与粒径<10mm垃圾数量表现出较好的正相关性,塑料组分的增多提高了垃圾粘聚力。随着橡胶类物质的增多,垃圾内摩擦角出现下降的趋势。结合垃圾相关特性参数及填埋场现场实地情况,利用极限平衡分析法对北神树填埋场进行稳定性计算,得出安全系数为1.465,表明填埋场现阶段具有较高的稳定性。 垃圾中塑料组分不仅对强度性质具有直接影响,而且会对垃圾堆体内部的反应过程产生多种影响,从而引起垃圾各项特性参数的变化,形成对垃圾强度参数的间接影响。为了研究塑料这种重要垃圾组分对填埋堆体的强度性质的影响,设计了纵向阻隔、横向阻隔、包裹体积和包裹破损及空白对照反应器,分析了不同形态、不同数量塑料影响下的填埋堆体降解状态及强度性质变化趋势。 随着垃圾降解过程的进行,垃圾抗剪强度明显增加,塑料阻隔和包裹实验组中垃圾抗剪强度的增加量会显著小于空白对照组。塑料纵向阻隔实验组中塑料的影响相对较为显著,随着塑料含量的增多,粘聚力和内摩擦角均出现明显下降,包裹破损度的增加会引起垃圾的粘聚力和内摩擦角增加。结合塑料组分对垃圾抗剪强度的综合影响,可以推测出塑料组分的直接影响。塑料组分很可能会增大垃圾的粘聚力,并对垃圾内摩擦角存在影响。纵向阻隔塑料的影响效果较为明显,两种包裹形态塑料直接影响效果相近。 在不同的塑料阻隔方式间,塑料横向阻隔对堆体pH值影响较为明显。在不同的塑料包裹方式间,完整包裹形态的塑料对COD的转化抑制作用相对明显。在两种塑料形态间比较,包裹形态的塑料对COD的转化抑制作用更强,而阻隔形态塑料对甲烷气体产生抑制性更强。在纵向阻隔影响实验中,塑料纵向阻隔越多,对pH值和甲烷的抑制作用越强。塑料的横向阻隔对产甲烷阶段抑制作用明显。完整包裹形态的塑料明显影响COD和甲烷的产生。包裹形态的塑料破损度越大,反应器内甲烷产生量越多。不同形态和数量的塑料通过影响堆体降解过程,间接影响到垃圾强度参数。由于对垃圾强度性质的直接影响以及间接影响,塑料组分成为填埋场稳定性的重要影响因素,需要进一步深入研究。