从填埋场建成的排水水质发展 与二次建筑材料外文翻译资料

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从填埋场建成的排水水质发展

与二次建筑材料

本研究的目的是评估中继建筑垃圾填埋场的排水水质中的建筑材料（SCM），粉煤灰（FA），底灰（BA）污泥，堆肥及其变化随着时间的推移。进行柱试验，物理模拟模型和全面现场试验。当时实验室测试显示所有研究的成分对浓度降低的趋势是明显的随着时间的变化，现场的浓度波动很大。排水中的主要污染物成分为Cl，N，溶解有机物和Cd，Cu，Ni，Zn，初始浓度为1〜3，超过当地接受的排放值的数量级。使用污泥/ FA混合物与污泥/ BA混合物相比，保护层导致较少污染的排水。如果垃圾填埋场的浸出条件从减少到氧化，释放微量元素从灰烬预计将持续约十年的时间，而N和有机物质的释放污泥可以缩短约二三十年。观察到的浓度水平和随着时间的推移，他们的预期发展需要至少三到四十年的排水处理之前，水可以在接受的条件下直接排放。

1. 介绍

垃圾填埋场是一种多层建筑减少对沉积废物的渗透，并尽量减少垃圾填埋气排放到大气中的方法。 据瑞典人的立法，都市固体废物以及危险废物填埋场必须在垃圾填埋场关闭后安装顶盖（SFS，2001）。 垃圾填埋场通常采用天然材料（例如，砾石，沙子，直到和粘土）和合成材料（如土工膜）的组合式建造。 为了保护自然资源，降低成本，重新利用灰烬等废物处理污泥可以作为选择。 然而，这样的材料可以将污染物作为微量金属，氮和有机物浸出。

看看可能的污染路径从这样一个封面进入的水可以分为两种类型：渗滤液通过整个施工封面渗透到废物下面，同时排水仅通过衬管上方的层渗透并被收集在排水层中。后者通常通过填埋场底部的沟渠排出。 在覆盖垃圾填埋场，除了地表径流，排水将会作为渗滤液量的主要排放水，而沥出液预计会相当低。 以前的研究表明，排水的质量主要取决于装在班轮上方（Travar等，2009）的材料。 万一在SCM被使用的情况下被排放的排水很有有可能达不到当地的直接排放的标准，但至少需要一些处理之后才能达标排放。 因此，确定排水的质量及其预期的变化是很重要的。

想要能够评估出过滤趋势，必须知道垃圾填埋场的主要资料条件。材料性质，水分渗透运输，氧化还原电位，pH和温度都是相关的影响化学反应条件和排水水质的因素 （Kylefors et al。，2003; Sabbas et al。，2003;van der Sloot，1996）。这些因素的变化导致化学反应条件的变化。例如复合物的形成，酸碱反应，氧化还原过程，沉淀和溶解反应，吸附和生化过程等等。

本研究的主要目的是评估在用堆肥，灰烬建造的垃圾填埋场产生的水和污水污泥的排水质量以及随着时间的推移水质的发展。评估是基于全面的现场测试，实验室物理模型（以下简称模拟器）和柱浸出试验。 实地与实验室的差异和单层对排水质量的影响是讨论的主要地方。排水所需要的处理措施是根据实验室结果的预测结合现场的成果进行评估。地球化学平衡计算被用来确定有可能控制成分从封面上释放的矿物相位。

2.材料和方法

2.1全尺寸测试

建立在瑞典斯德哥尔摩西南30公里的Tveta垃圾填埋场，是一个四公顷的由回收材料组成的垃圾填埋场。该区域被分为六个部分，每个部分都使用不同的

材料。其中有两个区域在这一页进行了评估; A1和A4分别于2003年9月和2005年3月完成，（图1）。 这些区域的水力彼此是分离的。

垃圾填埋场的基础包括底灰（BA）和A4中的流化床焚烧炉（FBI）砂。 这个层与气体收集系统连接以避免垃圾填埋气堆积在衬里下面。 班轮由A1中的飞灰（FA）和A4中的FA和BA的混合物组成。它作为防止渗透的沉淀水进入沉积废物并减少垃圾填埋气体排放的保障。 BA（gt; 10 mm）的粗糙部分被用在收集和排出渗透的衬管用来防止渗出液通过排水层。 保护层由混合物消化堆肥污泥和FA在A1和在A4中BA（lt;10 mm）的细颗粒部分组成。 该层的功能是防止内衬干燥，冻结和根部穿透。 一个堆肥堆放在灰泥混合物的顶部以避免被侵蚀和促进植被的建立。

安装在斜坡底部的覆盖沟渠（图2）从井抽取排水层的径流。这些井从大约一个A1中为2300平方米，A4为1900平方米的地区收集排水。 排水的抽样每年进行四次。共有20和9个样品分别从A1和A4取水。

一个样品的孔隙水在2008年秋季从植被的底部获取的，。Rhizon孔

取水器（聚合物，10厘米长，Oslash;4.5毫米，中孔大小0.1 lm，MacroRhizon，Eijkelkamp，荷兰）被用来在A1和A4中分别取四个样品。 所有样品在分析前都在20℃的环境中保存冷冻。

每个区域安装三个垂直探头用来测定保护层的温度。 每个探头在保护层的底部，中间和顶部三个深度都有传感器。

图1.设计Tveta堆填区覆盖测试区的A1区和A4区

垃圾填埋场 BA =底灰; FA =飞灰; FBI =流化床焚烧

图2.填埋场测试区域与测量设备的截面。

将液体与固体（L / S）比用于比较来自实验室测试的全面测试结果。

以下公式用于计算l kg1的L / S比。其中（L/S）0是初始L/S比，I是通过材料在1㎡的净水渗透，q是压实的材料干密度kg/msup3;，和h是植被层保护的总高度m。初始L/S比计算为水量与总量的比例，固体材料在衬垫上方的层中。初始L/S比两者均为0.9 l kg/l。计算全面测试中的L/S

基于实际降水量和瑞典典型的水文制度条件假设大约三分之一降水渗入地下，其余的蒸发并作为地表水流失（Raab和Vedin，1995）。约L/S估计0.17升kg/1，累积L/S，A1为6年后为1.9升kg/1，A4为5年后为1.8升kg/1。

2.2。 材料

内衬中使用的灰烬来自焚烧厂，有三种炉; 篦式，流化床和粉煤燃料焚化炉。炉排式焚烧炉主要以纸，塑料，木材和木屑为主。流化床和粉碎的燃料焚烧炉主要以木材和泥炭为主。

FA是静电除尘器灰和袋式过滤器灰的混合物，其中包含从半干烟气净化过程中反应和未反应的袋式过滤灰石灰和氨。它在运输前被润湿，并且到达垃圾填埋场后立即使用。 如果这不可能立即使用时，FA被篷布覆盖储存。 在A1建成的时候，FA和BA都是尚未在焚化炉分离。 混合灰分过筛施工现场（lt;10 mm），即所用的“FA”实际上主要是含有FA的FA-BA混合物的精细分数是，在A4建成时，FA和BA分开并在垃圾填埋场施工前以50:50的重量比混合。 大多数BA来自炉排型焚化炉

对于排水和保护层，BA来源于使用垃圾焚烧（MSWI）工厂产生的市政固体。 它被淬火然后储存几个月进行干燥和老化。之后，除去磁性组分，并将其过筛，

通过8毫米筛网。 粗级分用于水层，而细分与污水混合污泥构建保护层。

污水污泥源于城市污水处理，植物是有氧消化和脱水的植物。 它在垃圾填埋场之前已经存放了几个星期，最多六个月。它与MSWI-BA的细分混合。

堆肥是从堆肥的花园和公园废物垃圾中获得。

所有材料在施工前后进行了表征工作（表1）。 2007年，施工后四、两年分别对A1区和A4区进行挖掘，并从不同深度和层次取样。 下列在本研究中评估样品：在施工前：两个样品的FA和一个样品FA / BA（每个样品5-10公斤），一个污泥/ BA样品（10-20公斤）和一个排水层BA（10-20 kg）样品。 施工后：

保护层面积为5个样品（每个2-5公斤，30厘米）; 两个样品从排水层的中间（6-8公斤），每个面积的两个样品（1-2公斤）在2-5厘米处使用钻探取样器）。 2008年，中间样本的A1和A4植被层被挖出（5-10公斤，使用铲子15厘米）并分析一式三份。

2.3验室测试

2.3.1模拟器

两个圆柱形不锈钢容器，体积为使用约100L（Oslash;39cm，高度84cm，图3）进行模拟发展排水的质量。 化学，生物和物理过程可以加速，为微生物提供有利条件，如常数温度（20℃）和均匀的水分分布（Brinkmann等，1999）。

图3.用于模拟的物理模型（模拟器）的设计

来自保护层材料的排放

洗涤的砂砾放置在模拟器的底部高度约30厘米。 一块土工布放在砾石上，然后两个模拟器都填充有保护层材料，从建造工程采样A4。 约70升，每个模拟器使用污泥/ BA-P，共计160 kg（含量）的总固体，（TS 52％）。 添加水以达到现场能力的材料（TS 58％）。

模拟器是连接在一起的。第一个模拟器（S1）对模拟上部的大气保护层开放。第二个模拟器（S2）是气密的封闭模拟保护层的下部。设置一个袋子为了收集污泥中残留有机物的厌氧消化可能形成的气体。大约每三个星期，第一个添加5升自来水，模拟器48小时后，将第一模拟器中的渗透过的水材料泵送到第二模拟器。大约两个星期后，两个模拟器都出渗了。剩下一个礼拜了选择渗透制度来提供足够的水用于生物过程，但同时模拟周期无沉淀（间歇润湿）以避免冲洗材料。这种灌溉方案对应于每公吨保护2-2.5立方米层材料和年份，而在现场测试中的速率约为0.17 m3（t yr）-1。因此，模拟反应堆中的水分平衡比全尺寸垃圾填埋场高出约12-15倍。最初的两个模拟器的L / S比为0.9 L/Kg，最终的L / S比在该试验结束时达到5.5L/Kg。水样从两个模拟器获取关于每个L / S 0.15。测量pH后，氧化还原电位和电导率，样品为储存在-20℃，然后进一步分析。植被对于排水层和排水层上的衬垫表面的影响，本测试中没有模拟水质。

2.3.2.柱测试

一次性进行柱浸出试验到SIS-CEN / TS 14405（上流渗滤试验）。从A1和A4保护层中间取出样品用于本试验。 初始L/S比为1.7L/Kg，在列A1，A4中，在列中为1.5L/Kg。 排水是以1.8,2,3,4.2,7.3和19的累积L / S比进行采样。

2.4.动员现场的元素和实验室测试

以下方程用于计算动员元素的分数（MF），以总元素浓度的％或permil;为单位。

在现场测试从衬垫上方的层，MF = C1*(I/(P*h)/C2,其中C1是排水中元素的浓度mg/L，C2是衬垫上方层中元素的总浓度以mg（kg TS)-1。实验室测试中的元素的MF计算为MF = C1/(I/Mdry）/C3,其中I1是添加到模拟器或列中的水体积L，干燥物质的质量为kgTS，C3为模拟器和柱中的元素总浓度表示为mg（kg TS）L-1。

2.5化学分析

固体样品的元素组成使用ICP-AES（EPA方法200.7）和ICP-SFMS（EPA方法200.8;两种方法修改根据所使用的手段和瑞典法律准则）的认可实验室根据ASTM方法D3683和D3682测定。点火后确定点火失效（LOI）1000℃2小时。

使用ICP-SFMS（EPA方法200.8;修改）分析含水样品的元素浓度

，无需事先消化 氯化物，总氮（Ntot）和氨氮（NH4-N）通过分光光度法分析（AACE Quaatro，Bran Luebbe，Germany）; Ntot根据瑞典消化后标准SS 028131（SIS，1976）。 pH，电导率和采样后立即分析氧化还原电位。 总有机碳（TOC）根据EN 1484测定（CEN，1997）和TOC分析仪（TOC-V CSH Shimadzu）。

2.6地球化学建模

使用版本2.61Visual Minteq进行地球化学建模。 目的是：（i）识别潜在的溶解度控制矿物质，（ii）评估有机物的影响关于元素的浸出和（iii）研究二氧化碳部分的影响对排水水质的压力。 讨论矿物基于：（i）他们的形象存在或形成MSWI灰烬（根据例如，Dijkstra等人，2006; Johnson等人，1999; Zevenbergen等人，1996）和（ii）计算饱和度指数（SI）接近零（1 lt;SI lt;1）。 SI表示是否a溶液不饱和（SI lt;0）或过饱和（SIgt; 0）尊重固体。 当SI接近零时，有一个明显的相对于固体的平衡。

输入文件由测量元素浓度组成，将pH固定到测量值，碱度，温度和从田野抽取的排水的氧化还原电位模拟器。 假定Fe的浓度为Fe2 氧化还原电位为负，而Fe3 则为假定正氧化还原条件。 微量元素复合使用斯德哥尔摩评估溶解的有机物质腐殖质模型（SHM）。 假设70％的活跃固相有机质由腐殖酸（HA）组成，而30％是富里酸（FA）（Gustafsson和Berggren Kleja，2005）。使用Davies方程计算物种活动（Gustafsson和Berggren Kleja，2005）。 二氧化碳分压

从3.8变化 104 atm to 3.8？ 102 atm来评估，垃圾填埋气可能通过内衬扩散的可能影响排水水化学。

1. 结果

3.1总元素浓度

表1显示了垃圾填埋场所用材料的总组成，灰分相对较丰富的Zn，Cu，Pb，Cr和如。 MSWI BA（BA-P）的精细分数最高Cu和Zn的浓度。 大多数微量元素在污泥/BA-P混合物可能来自BA-P，而污泥贡献对N含量和有机质含量的升高混合物（如LOI所示）。 MSWI的粗略部分BA（BA-D）含有较高浓度的Cr和Ni

到其他灰烬，而衬里中使用的灰烬显示高浓度的As，Cu，Pb和Zn。 堆肥中使用的植被层在A1中含有高浓度的P升高，相比之下，两种区域的Cd和Cu水平都高于A4和Pb与污泥和灰烬。

3.2浸出条件

现场试验中排水的pH值变化在7和8.6之间，而实验室测试显示pH6.9和8.1（图4）之间。 排水的pH值之差发现了相似的

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