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1、 3 国家自然科学基金,编号29777019 3 3 上海电力学院, 200090 上海 3 3 3 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室 收稿日期:2002- 09- 30 垃圾BDM分析及其应用 3 王罗春3 3 赵由才3 3 3 陆雍森3 3 3 摘 要 建立一种操作简单的垃圾BDM(生物可降解物)分析方法,并将其应用于填埋场垃 圾稳定化研究,结果表明填埋场垃圾BDM含量变化能较好地反映其降解规律。 关键词 填埋场垃圾 分析方法 生物可降解物 Analysis of Waste BDM and its Application1W ang L uochun3 3.Environmen
2、tal Engineering De2 partment,Shanghai U niversity of Electric Power, 200090 Shanghai .Zhao Youcai3 3 3, L u Yongsen3 3 3. State KeyL aboratory of Pollution Control and Resources Reuse, TongjiU niversity, 200092 Shanghai Abstract A si mple analysismethod ofBDM(BiologicallyDegradableM atter)was establ
3、ished and applied to stabilization research of landfillwaste1Results showed that content change trend of BDM could reflect degradation rule of landfillwaste1 Key words L andfillwaste A nalysismethod Biologically degradable matter 生活垃圾卫生填埋法,是垃圾最终处置且行之 有效的方法之一,具有处理工艺简单、维护费用低 等优点。填埋场稳定化,是一个十分复杂而又漫长 的过程
4、,而固体垃圾中可降解组分含量随填埋年限 的增长变化非常缓慢,同时由于垃圾组成的非均匀 性,其组分含量变化又表现出一定的波动性,给研 究工作带来了很大的难度。 在评价固体垃圾的稳定 化方面,目前国内外文献主要是分析固体垃圾的发 挥分(V s)、总糖、纤维素、半纤维素、木质素、生 化产甲烷能力1 4 (biochem ical methane poten2 tial,即BM P)、甲烷产率与产量57。这些指标的 选择没有统一的标准,其分析方法繁琐且不成 熟8。 我们在文献9和10的基础上,建立一 种操作简单的垃圾生物可降解物(biologically degradable matter,即BDM)
5、的分析方法,并将其 应用于填埋场垃圾稳定化研究,对我国最大的垃圾 填埋场上海老港填埋场内不同填埋时间的垃 圾进行了近3 a取样测定。 1 分析方法 111 垃圾样品预处理 将按规定的方法取来的垃圾样品按以下步骤 进行预处理: (1)置于烘箱内,在105下烘干至恒重; (2)从烘干后的垃圾样品中剔除大块金属、渣 石和玻璃等无机硬废物和无法降解的橡胶和塑料; (3)将剩余垃圾样品装入球磨机,研磨6 h,过 20目筛,过筛后的垃圾即为垃圾成分分析对象。 112 垃圾样品分析 11211 方法原理 根据垃圾中可生物降解有机质比不可生物降 解有机质更易于被化学氧化的特点,在原有“湿烧 法”测定总有机质(
6、CODCr)方法的基础上,采用 常温反应,降低溶液的氧化能力,使之选择性地氧 化生物可降解物质。 11212 装置 振荡器。 11213 试剂 (1)重铬酸钾溶液:分析纯, C (1 ? 6K 2Cr2O7) = 2 mol? L; (2)硫酸亚铁铵溶液:分析纯, C ( NH4)2Fe(SO4)2 = 0125 mol? L; (3)浓硫酸:分析纯, = 1184 kg? L; (4)试亚铁灵指示剂。 11214 分析步骤 (1)称取015 g左右样品置于250mL容量瓶 中,加入15mL重铬酸钾溶液、20mL浓硫酸,将 容量瓶置于振荡器上振荡1 h。同时做空白实验。 6环境卫生工程2003
7、年3月第11卷第1期 (2)取下容量瓶,加水至标线,摇匀。 取25mL 溶液于锥形瓶中,加入3滴试亚铁灵指示剂,用硫 酸亚铁铵溶液回滴至溶液变为红褐色。 11215 计算结果 垃圾中生物可降解物(BDM)含量可根据下式 计算: CBDM= V0-V1 W C, 式中,V0空白实验所消耗的硫酸亚铁铵溶液体 积(mL ); V1样品所消耗的硫酸亚铁铵溶液体积 (mL ); C硫酸亚铁铵溶液的浓度(mol?L ); W样品的重量(g)。 2 填埋场垃圾稳定化研究 211 取样与分析 上海市南汇县境内的老港垃圾填埋场日填埋 垃圾量约7 000 t,是我国目前规模最大的生活垃 圾填埋场。在上海市市容环境
8、卫生管理局的资助 下,我们在填埋场内建造了1座大型模拟实验场。 该场位于填埋场北侧的实验小区 (17 号单元 ), 实 验场的尺寸、构造、垃圾填埋作业与实际填埋单元 完全相同。从1995年10月30日开始,到1998年 4月25日止,共取样18次。每次取样都是沿小区 对角线的两角和中心各取一点,将三点样品等量混 合作为垃圾样品。 按上述分析方法测定垃圾样品的BDM含量, 得到垃圾BDM含量随填埋时间变化的关系图,见 图1。 时间?d 图1 垃圾BDM含量随填埋时间变化关系 212 数据分析与结果讨论 在理论上,垃圾降解符合一级反应11,垃圾 BDM含量随时间变化曲线应呈指数形式衰减,其 含量变
9、化可表示为: Ct=C0e -kt, 式中,t填埋场封场垃圾进入完全厌氧阶段后的 时间; Ctt时刻垃圾中可降解成分的含量; C0相当于t= 0时垃圾中可降解成分的含 量; k垃圾中可降解成分的完全厌氧降解速率 常数。 由图1可知,在填埋场封场后不久(t 718 d ), 垃圾BDM含量随时间变化波动很大,缺少规 律性。其原因是,垃圾降解程度较小,垃圾仍然成 团成块,这些团块之间各种有机组分含量差异很 大,垃圾取样非均匀性很大。 封场718 d后,垃圾BDM含量随填埋时间的 变化呈现一定的规律性:填埋时间增加,垃圾BDM 含量逐渐降低。对图1中此阶段曲线作指数拟合, 结果如下: Ct= 211
10、335e - 01000 2t, R= 01958 7,t718 d 将老港垃圾填埋场实际填埋单元的实测值与 大型试验场的拟合值进行对比,见表1。表1中填 埋年限为7 a、6 a、5 a和4 a的垃圾,分别取自 1991年、1992年、1993年和1994年4月的填埋单 元。 表1 BDM含量实测值与拟合值对比 填埋年限 (a) BDM含量实测值 (mmol?g) BDM含量拟合值 (mmol?g) 误差 (% ) 41511015147- 2139 514137141280163 614137131189103 71118912116- 2122 由于试验场与实际填埋单元的填埋作业都完 成于
11、每年的4月份,可以认为垃圾的组成基本相 同;又因为两者的构造、水文条件、气象条件以及 填埋作业完全相同,可以认为试验场与实际填埋单 元内垃圾降解基本一致。由表1可知,实际填埋单 元封场718 d后,垃圾BDM含量的实测值和拟合 值吻合得比较好。这表明填埋场垃圾BDM含量变 化能较好地反映其降解规律。 3 结论 垃圾BDM含量变化能较好地反映填埋场垃 圾的降解规律,我们所建立的垃圾BDM分析方法 具有推广价值。 7环境卫生工程2003年3月第11卷第1期 参考文献 1 A1A ttal, J1Akunna, et al1AnaerobicDegradation ofM unicipal W as
12、tes in Landfill, Environmental Science and Technology, 1992, 25 (7):243253 2 FreyA1Stinson,Robert K1Ham1Affect ofL ignin on theAnaer2 obic Decomposition of Cellulose as Determ ined through the U se of Biochem icalM ethane PotentialM ethod, Environmental Science and Technology, 1995, 29 (9):2 3052 31
13、0 3 J1M1Owens, D1P1Chynoweth1Biochem icalM ethane Potential ofM nuicipal SolidW aste Components, Environmental Science and Technology, 1993, 27 (2):114 4 J1E1Bogner1Controlled Study of LandfillBiodegradation Rates U sing Modified BM P A ssays, W asteM anagement and Research, 1990, 8:329352 5 W illia
14、m E1Eleazer, W illiam S1Odle, et al1Biodegradability of M unicipal Solid W aste Components in Laboratory-Scale Land2 fills, Environmental Science and Technology, 1997, 31 (3): 911 917 6 George B1Kasali, Eric Senior1Effect of Temperature andMois2 ture on the Anaerobic Digestion of Refuse, Journal of
15、Chem ical Technology &Biotechnology, 1989, 44:3141 7 Brenda B1Ress,Philip P1Calvert,et al1Testing Anaerobic Biodegradability of Polymers in Laboratory -Scale Si mulated Landfills, Environmental Science and Technology, 1998, 32 (6): 821827 8 王罗春 1 城市生活垃圾填埋场稳定化进程研究D 1 上海:同 济大学环境工程学院, 1999 9 奚旦立,孙裕生等编
16、1 环境监测M 1 修订版 1 北京:高等教 育出版社, 1995 10 联邦德国环境保护局编 1 生活垃圾特性分析指南 1 甄金环 译 1北京:中国环境科学出版社, 1990 11 M1El- Fadel, A1N1Findikakis, et al1NumericalModeling of Generation and Transport of Gas and Heat in Landfills I1model Formulation1W asteM anagement &Research, 1996, 14: 483504 3 宁波市环境卫生管理处, 315000 宁波 收稿日期:2002- 08- 12 修回日期:2002- 11- 20 腐熟垃圾在水中填埋的可行性研究 何东升3 张斐娜3 张洁敏3 石燎燃3 摘 要 探讨了填埋年限不同的生活垃圾在水中填埋对水体污染的程度。试验结果表明,腐 熟垃圾在水中填埋后会对水体造成较大的污染。因此,宁波市铜盆浦垃圾填埋场的第?、第 库 区填满后
