我国典型城市生活垃圾填埋场温室气体甲烷排放特征研究

【摘要】：为了提高IPCC模型对我国垃圾填埋场CH4排放量估算的准确度,本文对北京某大型生活垃圾填埋场填埋堆体表面CH4释放通量和渗滤液中CH4溶解量进行了长期监测,并通过资料调研对垃圾填埋场CH4处理量进行分析,掌握了生活垃圾填埋场CH4产生和排放规律；通过对不同填埋龄垃圾采样,分析填埋垃圾有机碳降解规律,推算填埋垃圾降解半衰期；通过建立基于覆盖层表面CH4和C02释放通量相对关系的覆盖层CH4氧化率原位测试方法,对覆盖层的CH4氧化率进行分析,进而对IPCC模型CH4氧化因子(OX)进行优化；并通过IPCC模型计算和现场监测结果的对比分析,对优化后的IPCC模型进行了验证；最后,利用优化后的IPCC模型对我国不同地区的垃圾填埋场CH4产生量进行了估算。本研究主要获得以下结论： (1)封场区覆盖层表面CH4释放通量表现为：不同监测点、相同点位不同监测时期的差异较大,CH4释放通量最大值为17404.06mg C/(m2·h),最小值为-10.34]mg C/(m2·h)。 (2)HDPE膜漏点处CH4释放通量最大值为1.8×109mg C/(m2·h),最小值为-5.4×105rmg C/(m2·h),且CH4和CO2释放通量呈极显著正相关。 (3)渗滤液中溶解的CH4浓度表现为：夏季比冬季高,最高值为4223.37mg C/L,最低值为234.77mg C/L。 (4)估算2013年研究所在垃圾填埋场CH4总产量约为15.63Gg c,其中边坡封场区CH4排放量占总产量的15.05%,覆盖层CH4氧化量占总产量的7.41%,HDPE膜覆盖区CH4排放量占总产量的0.02%,渗滤液溶解CH4量占总产量的5.84%,CH4处理量占总产量的71.67%。 (5)利用本文建立的覆盖层CH4氧化速率原位测试方法研究表明,封场区覆盖层平均CH4氧化速率为813.3mg C/(m2·h),氧化率为33%,即研究所在垃圾填埋场边坡封场区CH4氧化因子为0.33,大于IPCC推荐值0.1。 (6)通过不同填埋年龄垃圾的有机物降解曲线分析发现：有机物降解速率常数k为0.091,垃圾降解半衰期T1/2为7.6a,与IPCC推荐值7.7a相接近。 (7)当排放因子为：DOCf=0.5,填埋气中CH4的比例F=0.4,半衰期T1/2=7.6a,降解速率常数k为0.091时,估算该生活垃圾填埋场2013年的CH4产生量为15.73Gg C,与实际监测值15.63Gg C接近,该研究获取的IPCC模型排放因子取值适合该生活垃圾填埋场垃圾降解和CH4排放规律。 (8)利用优化后的IPCC模型排放因子对我国生活垃圾填埋场CH4产生量进行估算表明,2008年我国生活垃圾填埋场CH4产生量约为507.35Gg C；而2012年的CH4产生量为704.19Cg C,是2008年的1.39倍。其中,重庆、贵州、陕西、四川等西部省份的CH4产量增长较快,而北京、广东、山东等地的CH4产生量已经进入平缓增长期。 【关键词】：生活垃圾填埋场 温室气体 甲烷排放特征 IPCC模型 排放因子优化
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-27
• 1.1 课题来源10
• 1.2 选题依据及意义10-11
• 1.3 研究内容与技术路线11-13
• 1.3.1 研究内容11-12
• 1.3.2 技术路线12-13
• 1.4 国内外研究现状13-27
• 1.4.1 垃圾填埋场CH4产生和排放研究13-16
• 1.4.2 IPCC模型简介16-18
• 1.4.3 IPCC模型关键排放因子18-27
• 第二章 北京某生活垃圾填埋场CH_4的排放规律研究27-43
• 2.1 垃圾填埋堆体表面CH_4释放通量和渗滤液中CH_4溶解量研究27-40
• 2.1.1 材料与方法27-31
• 2.1.2 研究结果与讨论31-39
• 2.1.3 小结39-40
• 2.2 垃圾填埋场CH_4产生及排放量分析40-43
• 2.2.1 CH_4排放量40-41
• 2.2.2 溶解在渗滤液中的CH_4的量41
• 2.2.3 垃圾填埋场CH_4处理量41-42
• 2.2.4 垃圾填埋场CH_4排放及处理量分析42-43
• 第三章 IPCC模型关键排放因子的优化43-53
• 3.1 CH_4氧化因子(OX)43-50
• 3.1.1 覆盖层CH_4氧化率原位测试方法的理论基础及建立43-46
• 3.1.2 覆盖层CH_4氧化的原位测试及其CH_4氧化速率分析46-50
• 3.1.3 小结50
• 3.2 半衰期T_(1/2)50-53
• 3.2.1 采样和分析方法51
• 3.2.2 结果与讨论51-52
• 3.2.3 小结52-53
• 第四章 IPCC模型关键排放因子的验证53-56
• 4.1 活动数据的确定53
• 4.2 排放因子的确定53-55
• 4.2.1 填埋气中CH_4的浓度比(F)53-54
• 4.2.2 CH_4修正因子(MCF)54
• 4.2.3 可降解有机碳(DOC)54
• 4.2.4 分解的可降解有机碳的比例(DOC_f)54-55
• 4.3 IPCC模型计算结果及分析55-56
• 第五章 基于IPCC优化模型对我国生活垃圾填埋场CH_4产量的测算研究56-61
• 5.1 活动数据的确定56
• 5.2 可降解有机碳含量(DOC)的确定56-57
• 5.3 甲烷修正因子(MCF)的确定57
• 5.4 结果与讨论57-60
• 5.5 结论60-61
• 第六章 结论与建议61-65
• 6.1 结论61-63
• 6.1.1 我国典型生活垃圾填埋场CH_4排放规律研究61-62
• 6.1.2 封场边坡覆盖层的CH_4氧化性能研究62
• 6.1.3 填埋生活垃圾降解半衰期的研究62-63
• 6.1.4 基于我国生活垃圾填埋场的IPCC模型关键排放因子优化63
• 6.1.5 我国各省生活垃圾填埋处置的CH_4产量测算63
• 6.2 建议63-65
• 参考文献65-71
• 硕士研究期间发表研究论文及参与课题71-72
• 致谢72

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