垃圾填埋场气体的收集与处理Word文件下载.doc
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垃圾一旦进入填埋场，微生物的分解过程就开始了。
第一步是好氧分解，消耗填埋场中的氧气，产生大量的热。
第二步进行厌氧分解，产生沼气，其组成见表1。
作为垃圾本身的生物厌氧降解过程，其最终产物主要是CO2和CH4。
垃圾被填埋的初期，有机物分解产生的废气主要是CO2，经过一段时间以后，气体中的甲烷成分逐渐上升，产气高峰一般要在垃圾填埋3～5年之后才出现，而废气中CH4含量较高时会引起爆炸（空气中CH4的爆炸极限范围是5～15V%。
因此，做好填埋场气体的收集处理是一项很重要的工作。
气体成分和浓度随填埋年限和垃圾成分的不同而变化。
其主要成分随时间的变化见表2。
表1 填埋场内气体成分与浓度
气体名称
分子式
浓 度
甲烷
CH4
0～85V%
二氧化碳
CO2
一氧化碳
CO
2.8V%
氨
NH3
0～0.35×
10-6
氢
H2
0～3.6V%
氧
O2
0～31.6V%
氮
N2
0～82.5V%
硫化氢
H2S
0～75V%
ACETA
CH3CHO
150×
10-6
ACETO
C2H6CO
100×
苯
C6H6
0.08V%
氩
Ar
0.01V%
HEPTA
C7H16
0.45V%
甲苯
C6H5CH3
0.09V%
表2 垃圾处理场废气主要成分变化
完工时间
（月）
0～
3
3～
6
6～
12
12～
18
18～
24
24～
30
30～
36
36～
42
42～
48
CH4V%
5
21
29
40
46
47
51
CO2V%
88
74
65
52
50
N2V%
5.2
3.0
0.4
1.0
0.2
1.3
0.9
3 深圳垃圾填埋场
深圳市玉龙坑垃圾填埋场是市区垃圾处理的最终消纳场所，占地面积6.12公顷，该填埋场建于1980年，投入运行时为裸堆，后经扩建并增设了排气管、排洪沟等设施，进行了垃圾的碾压和覆土，于1984年正式启用，成为一个准卫生填埋场，目前，容量已接近饱和，年底即将封场。
该垃圾场位于一个山谷地带，四周地势较高，产生的沼气不易很快扩散，而且易燃、易爆、有毒的气体长期自然排放，不仅存在着严重的环境污染，而且还存在着爆炸的危险。
玉龙坑垃圾填埋场由于设计没有安装排气管，垃圾填埋后，所产生的气体自然排出，为了减少其危害程度，1984年增设了排气设施，但由于设计不规范，而且垃圾覆土过程中，推土机将部分导气管推弯，使导气管出现倾斜，甚至断裂的现象，直接影响了填埋场的排气效果，一旦引起火灾，就会引起填埋场沼气爆炸，后果不堪设想，因此，对填埋场封场后排气制订切实可行的方案，对减少隐患，改善环境将有着十分重要的意义。
填埋场气体的量及其成分，主要取决于填埋垃圾的种类与数量，所采用的地面处理方法、填埋深度、填埋场温度和填埋场实际使用年限等因素。
填埋初期，第一和第二阶段（历时1年左右），主要成分是二氧化碳、氮、少量氢、一氧化碳和氧；
第三阶段（历时2年）是甲烷发酵的不稳定期,主要成分是二氧化碳和甲烷，产生量也较少;
第四阶段为稳定的废气产生期，主要成分是甲烷和二氧化碳，（历时20～30年），一般第15～16年为产气高峰，本阶段属气体回收利用期。
垃圾场沼气产生量曲线如图1（K为产气率）。
图1 垃圾场沼气产生量曲线
表3 深圳市市区历年垃圾量t/y
年代
1984
1985
1986
1987
1988
1989
垃圾量t
87600
131400
142350
147460
168265
243734
1990
1991
1992
1993
1994
1995
282420
320000
429000
430405
454425
518665
以玉龙坑垃圾场为例，该填埋场于1984年开始启用，据资料统计，市区垃圾量见表3。
除玉龙坑垃圾填埋场以外，深圳市垃圾综合处理厂自1988年投产以来，日焚烧垃圾量约200t，到1995年底，共焚烧垃圾5×
104t，因此，除去烧掉的垃圾，其余约4×
106t，5×
106的垃圾均进入了玉龙坑填埋场。
据《美国城市固体垃圾管理及填埋技术》报道：
在12～15年的填埋期间里，每公斤固体垃圾可以回收0.0989～0.1483m3的甲烷。
与美国相比，玉龙坑垃圾填埋场中有机垃圾含量极少，而沼气是通过有机物的发酵产生的，因此产气量也较以上指标低，考虑到填埋场已使用十年，填埋场的沼气产气率约为每公斤固体垃圾可以回收0.05m3，回收期15年，产气量计算公式如下：
Q=1000×
g×
w/（365×
24×
y）（m3/h）
式中：
g—每公斤固体垃圾回收气量（m3/kg）；
w—垃圾填埋总量（t）；
y—回收期限（年）。
则玉龙坑填埋场沼气的小时产量为：
0.05×
400×
104/（365×
25）
=913（m3/h）
考虑将这些气体由预埋的排气设施集中导出，送至沼气处理设施集中处理后，送入环卫综合处理厂，对其综合利用。
5 气体收集系统
5.1 气体的收集
垃圾填埋场内产生的气体，借压差流向特定的气体收集井，从收集井通过气体收集管引至集气柜，气体由集气柜输往气体收集站。
根据废气的不同用途进行净化处理。
气体的收集通过设置于填埋场竖井中垂直带孔管道收集竖井，每隔40～50m设置一个，每3～5个收集井设置一个集气柜，组成一组输送系统，每个集气柜设有独立的管道接至收集站。
集气柜可以互组联通，以便处理故障和检修。
为有效地抽出井中气，井里应保持约20kPa的负压，并以此考虑管道设计和设备的选择。
地下沼气收集井如图2所示。
竖井中的吸引管用高密度聚乙烯制造，直径100～150mm，吸引管上有透气的小孔，垂直安装在直径为0.5m的竖井中，为防止其客观存在气体渗透进入填埋场表层，吸引管上部3m没有小孔，为增加吸收面积，吸引管周围装有过滤砾石。
废气收集系统如图3所示。
图2 地下废气收集井示意图
图3 废气收集系统示意图
1—收集井（竖井）；
2—集气柜；
3—沼气收集管；
4—集气管；
5—控制站；
6—收集站
来自竖井中的气体含有水蒸汽，所以水平管道应逐渐向竖井方向倾斜，以便使冷凝液返回竖井，在一些管道的最低点，设置了冷凝水收集装置。
6 气体处理
填埋场内的气体通过收集设施导出地面，其处理方法有如下两种。
（1）直接燃烧
将填埋场内的沼气导出地面后进行直接燃烧，是一种常用的传统处理方法。
这种方法在较小的填埋场中适用，即所收集到的气体不足以利用，而采用就地焚烧的方法。
（2）综合利用
将收集到的气体，经过抽送机送往净化处理设施，进行净化、储存，再经过加压、冷凝后送往用户。
废气收集处理应用流程见图4。
这种处理方法适用于产气量较大的填埋场，它可以有效地利用沼气的能量，又可以减少填埋场气体污染环境及爆炸的危险性。
图4 填埋场气体收集处理应用流程图
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