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1、第2卷第6期安全与环境学报Vol.2,No.62002年12月JournalofSafetyandEnvironmentDec,2002文章编号:100926094(2002)0620026203X固体废弃物填埋场产气率的估算卢廷浩, 钱学德, 郭志平(河海大学岩土工程研究所,南京210098)摘 要:填埋气体的产生过程可分为需氧分解、需氧ö酸性分解、向厌氧分解过渡、厌氧分解和稳定阶段5个。填埋场产气率的估算是填埋场气体收集和控制系统设计的重要环节。本文对填埋场气体和集气井产气量的估算方法进行研究。给出了2种较简单的填埋场气体量的估算方法。并用该方法对一个三角形布置的集气井的产气
2、量进行了估算。结果表明,这2组公式可用于填埋场的产气率的估算。关键词:环境工程;产气率估算;填埋场中图分类号:X705文献标识码:A填土上甲烷浓度小于0.002%。因此必须对填埋气体产出率进0 引 言行估算。城市垃圾填埋场就象一个生化反应堆,可以长时间反应。2 产气率的估算其中固体废弃物和水是反应物,气体和淋滤液是主要生成物。有关研究表明,填埋场可以产生大量由多种成份组成的气体,影响废弃物产生气体的因素有废弃物的成份、含水量、颗[5]表1给出了一些典型气体的成份。填埋气体的产生过程可分为粒尺寸、填埋时间、pH值和温度等。目前还没有填埋气体产5个阶段,表2给出了各个阶段的描述。填埋
3、气体产出持续时间生寿命的明确标准,只能应用现有资料进行估算。一般是根据为10～80年或更长。历年废弃物填埋总量和龄期计算运行期和封闭后填埋场每年表1 填埋气体典型成份表[1]的产气率,再对比各年份的总产出量以确定年最大产气率。不Table1Componentsinmunicipalsolidlandfillgas[1]同运行时间段内的年产气率可用下面的公式来估算。-kt)(1)成份含量ö%成份含量ö% 运行期 Qt=2L0m0(1-e甲烷45～58氧气<1～5kta-kt(2) 封闭期 Qt=2L0m0(e-1)e二氧化碳35～45氢气<1～53式中 Qt为第t年的产气率
4、,möa;L0是甲烷气体生产潜力,氮气<1～20水蒸气1～5321möT;k是甲烷产出速率系数,a;m0为废弃物年填埋量,Töa;其他微量气体<1～3t为填埋场运行龄期,a;ta是填埋场运行总年限,a。表3给出了表2 填埋气体的产生过程[1]甲烷生产潜力值L0及产出速率系数k的变化范围和建议值。[1]由于产气率与填埋物的成分、温度和水环境等因素有关,影响Table2Landfillgasgenerationphases[5]产气率估算结果的主要参数是L0和k。因此,要提高产气率编号 阶段 结束标志 持续时间1需氧分解填埋气体中不含氧气几小时～1周的估算精度必须加强实测和资料分
5、析。2需氧ö酸性游离脂肪酸的形成达到峰值,表3L0和k的取值范围及建议取值1～6个月 分解产生甲烷Table3RangeandsuggestedvalusofL0andk3向厌氧分解废气中甲烷、二氧化碳浓度保3个月～3年参数取值范围建议取值过渡持稳定且不含氮气L0ö(m3·T21)0～310140～1804厌氧分解废气中甲烷、二氧化碳开始减8～40年潮湿气候0.10～0.35少且产生氮气köa210.003～0.40中等湿润气候0.05～0.155稳定产生气体中以氮气为且厌氧分1～40年或更长干燥气候0.02～0.10解反应结束图1给出了一个年填埋量已知的填埋场的运行和封闭期为防
6、止填埋场中的有害气体进入大气或污染地下水,需要内每年废弃物的填埋过程。可以看出,填埋场生产运行总年限使用气体采集和控制系统。气体收集系统应在满足处理整个填为15年,则ta=15。Mi为运行期内每年废弃物的填埋历时。则[2,3]埋场最大产气量的同时尽量减少气体向周围扩散。回收的第i年填埋的废弃物Mi在运行t年后填埋龄期为填埋气体可以用于发电或在受控制的情况下燃烧。1996年3月ti=t-i+1(3)美国环保法规规定,如果城市的固体废弃物填埋场的容积≥式中 t为填埋场运行龄期,a;i为是废弃物填埋年份,a。Mi在33250万m,且非甲烷有机物的排放率大于≥5000möa时,必填埋场运
7、行t年后的产气率为[4]须设计主动气体收集系统。主动收集系统要求能够采集到每-kt(Qi)t=2kL0Miei(4)个区域、填埋仓和仓群中的气体,并保证一定的采集速率。所设计的气体收集和控制系统应能不断运行以确保填埋场表面回X收稿日期:2002205217作者简介:户廷浩(1949-),男,教授,博士生导师,主要从事石坝工程和环境岩土工程研究。2002年12月卢廷浩,等:固体废弃物填埋场产气率的估算27式中 (Qi)t为第i年填埋的废弃物在填埋场运行到第t年的用(3)式计算,为第
