浅议垃圾填埋场填埋气收集和利用

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1、浅议垃圾填埋场填埋气收集和利用　　摘要：指出了垃圾填埋场填埋气利用项目具有可观的经济效益和环境效益，随着垃圾填埋场填埋气利用技术的日益成熟，填埋气利用在国内有着广泛的应用前景。介绍了垃圾填埋气的产生以及变化过程、垃圾填埋场产气量的预测方法以及填埋气的收集导排系统设计，探讨了几种填埋气体的利用方式并对其应用前景进行了研究。关键词：垃圾填埋气；填埋气产生；产气量预测；收集；利用收稿日期：20130521作者简介：杨华明（1978—），男，江苏无锡人，工程师，主要从事热能与动力工程专业方面的研究工作。中图分类号：X799.1文献标识码：A文章编号：16749944（2013）070200031引

2、言我国是垃圾生产大国，仅生活垃圾的年产量就约2亿t，垃圾对大气、水体、土壤造成污染，从而影响生态环境及人们的生存环境。8目前国内外垃圾处理方式有：垃圾填埋、垃圾堆肥、制造衍生燃料、焚烧等。我国大部分生活垃圾采用填埋处理，填埋垃圾产生的大量沼气就地排放至大气中，不仅污染了空气，而且资源化利用率很低。根据生活垃圾填埋处理的工艺特点，垃圾填埋场将产出大量的沼气。沼气是一种清洁卫生的生物燃气，是一种燃烧值较高的绿色能源。但它又是一种不易输送和储藏的易燃易爆危险气体，如果不及时合理地处理和利用，不仅会造成不必要的浪费，也会带来一系列的安全隐患。而大量的生物沼气流入空气中，对环境有较大的影响，增加大气

3、的温室效应。而与此同时，垃圾在填埋、污水处理过程中也需要消耗大量的电能和热能。利用垃圾填埋场填埋气在保护环境、减少大气污染的同时，能够化废为宝。利用垃圾填埋场填埋气也是一项资源综合利用的项目。开展资源综合利用，是我国一项重大的技术经济政策，也是国民经济和社会发展中一项长远的战备方针。2垃圾填埋气的产生垃圾在填埋一段时间后，由于厌氧微生物的作用，会产生浓度较高，一定数量的填埋气体，其主要成分为甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2），同时还含有不少于1%的挥发性有机物（VOC）。填埋场产生的气体往往需要几个月才能达到一个稳定的量。在填埋的最初几个星期或几个月内，场内进行好氧的反应，主要产生CO2，

4、渗入堆场的水及堆物的沉降将挤走垃圾空隙中的空气，这样，好氧阶段释放出的气体仍然含有O2和N2。当堆场变成厌氧时，O2的释放量降到几乎为零，N28为低于1%的基本量。厌氧过程主要的气体终产物为CO2和CH4。当甲烷菌增殖时，CH4产量的聚集相当缓慢。气体的最终比率通常为甲烷占55%，二氧化碳占45%。该百分比因不同填埋场的条件会有很大变化。同时存在的微量的N2、H2S及乙烷、辛烷、庚烷等气态碳氢化合物。一般垃圾填埋后要经历以下4个阶段（图1）。图1填埋场气体成分随时间的变化规律Ⅰ好氧期：持续时间为几天到数周，产生的主要气体是CO2；Ⅱ厌氧、不产甲烷期：厌氧分解开始，产生大量的CO2和H2；Ⅲ

5、厌氧、产甲烷不稳定期：出现甲烷，CO2的产生量减少，H2被耗尽；Ⅳ厌氧、产甲烷稳定期：气体的成分趋于稳定，通常要达到厌氧稳定状态需1～2年的时间。由于国内大部分城市填埋垃圾均未分拣和压实，垃圾容重为340kg/m3，垃圾中水分、易腐蚀的有机物含量高，导致填埋垃圾产气时间短、产量变化幅度大、气体热值较低。根据国内现有的研究数据，填埋垃圾在填埋后的1～2年内就开始产气，并且迅速达到产气高峰，在随后的几年中又迅速下降，整个产气周期不超过15年。3填埋场产气量预测国外对沼气量产生总结出了较为成熟的计算模式。这里主要介绍的计算方法是根据CDM方法学ACM0001（09.1版）及相应工具“Toolto

6、determinemethaneemissionsavoided8fromdisposalofwasteatasolidwastedisposalsite”，事先计算出项目的减排量（tCO2e）（采用的是垃圾降解一级模型），再除以甲烷的全球增温潜势，得到填埋气的产生量。计算公式如下：BECH4SWDS，y=Φ·（1-f）·GWPCH4·（1-OX）·1612·F·DOCf·MCF∑yx=1∑j=1Wj，x·DOCj·ekj（y-x）·（1-e-kj）式中：BECH4，SWDS，y：项目活动开始到y年末，因避免生活垃圾填埋处置而避免的甲烷产量（tCO2e）。φ：模型不确定性校正因子；f：填埋

7、气收集后用于火炬燃烧、焚烧或其他用途的甲烷百分比；GWPCH4：甲烷全球增温潜值（tCO2e/tCH4）；OX：填埋场甲烷氧化因子。采用2006IPCC缺省值；F：填埋气中甲烷含量（体积比）。采用2006IPCC缺省值；DOCf：可降解有机碳（DOC）百分比。采用2006IPCC缺省值；MCF：甲烷校正因子。采用2006IPCC缺省值；Wj，x：第x年未填埋的j成分有机垃圾的量（tons）；DOCj：j成分垃圾中可降解有