好氧通风过程中垃圾填埋场气液浓度预测模型研究的开题报告.docx

好氧通风过程中垃圾填埋场气液浓度预测模型研究的开题报告
一、研究背景和意义
城市生活垃圾的处理一直是一个全球性的难题，其中垃圾填埋场是目前最主要的处理方式之一。然而，填埋场中的垃圾会分解产生大量的有害气体，如甲烷、二氧化碳、硫化氢等，严重污染了环境和空气。此外，填埋场在长时间运营过程中还会产生渗滤液，对周围的地下和地表水资源造成极大的影响。
为了减少填埋场的污染和对环境的影响，必须了解填埋场内部的气体和渗滤液分布情况及其变化规律。利用流场模拟和气体扩散模型来预测气体浓度分布是一种有效的方法，这不仅可以评估填埋场的环境影响，还可以帮助制定填埋场管理决策，并为填埋场的气体控制和治理提供科学依据。
二、研究内容和方法
本研究旨在建立一种好氧通风过程中垃圾填埋场气液浓度预测模型，通过模拟填埋场内不同垃圾分解过程中的气流运动和气体扩散情况，预测填埋场不同地点和高度处的气体浓度。具体研究内容和方法如下：
1.建立填埋场垃圾分解数学模型
本研究将选择代表性的生活垃圾组成和填埋条件，根据文献和实验数据建立填埋场垃圾分解数学模型。利用该模型可以预测填埋场内部不同深度和位置处的垃圾分解过程，包括垃圾产生的气体种类、量、速率等参数。
2.模拟填埋场流场和气体扩散过程
建立填埋场的CFD模型，模拟填埋场内好氧通风过程中气流的影响及其对气体扩散的影响。
3.开发填埋场气体扩散预测模型
在模拟气体扩散过程的基础上，研究各个垃圾分解阶段所产生的气体的扩散速率、传递路径等参数，并开发气体扩散预测模型，预测不同位置和高度处的气体浓度分布情况。
4.验证模型
在填埋场实验室内收集气体样本数据，利用实验室数据和模型预测数据对比，验证模型精度和可靠性。
三、研究结果和意义
通过本研究的实施，可以建立起一个可靠的模型来预测填埋场气体浓度分布情况。该模型可以为填埋场管理和气体治理提供科学依据，或者在出现事故时及时了解各地点的气体浓度分布，迅速采取应对措施，减少对环境和人体的危害。
此外，本研究的结果还可为相关领域的后续研究提供实验数据和参考依据，进一步提高填埋场管理和治理的效率。
四、拟解决问题和难点
在研究过程中，我们将克服以下一些问题和难点：
1.垃圾填埋场内气体浓度分布受到多种因素的影响，如垃圾组成、填埋方式、占地面积及地形及气象条件等，因此需要在实验中收集更多的数据，建立更完善的模型。
2.填埋场CFD模型建立需要大量数据和计算资源以及CFD模拟经验。
3.关于垃圾填埋过程中的垃圾分解数学模型仍然面临许多挑战，如垃圾组成复杂、因时间、温度、压力变化等因素对分解过程的质量影响等。
五、研究计划
本研究计划完成以下工作：
1.研究文献，收集实验数据，初步梳理模型构建思路和方法路线;
2.建立好氧通风填埋场CFD模型，开展气流模拟计算;
3.运用ANSYSFluent软件开发填埋场气体扩散预测模型;
4.通过实验室实验验证预测模型结果;
5.分析结果并撰写结论和研究论文。
六、研究成果
预计本研究所获成果如下：
1.分别建立好氧气流传递模型和气液浓度分布模型，可用于预测填埋场中垃圾分解及其产生的气体在填埋场内的扩散范围和强度;
2.精确掌握垃圾填埋场内气体扩散规律，有助于指导对填埋场内气体的治理及其环境风险评估工作;
3.为科学合理地对垃圾填埋场进行管理和治理提供参考基础，促进公共卫生和社会经济的可持续发展。