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摘要：垃圾填埋气是一种对人体健康和自然环境有较大危害的温室气体，但是它同时又是一种可再生的能源，对其进行回收利用将产生较大的经济、社会和环境效益。本文主要介绍垃圾填埋气体的产生机理及其影响因素，并对填埋气的收集技术和利用方式进行了论述，以期为相关研究工作者提供参考。
关键词：垃圾填埋气体 气体收集 利用发电
1概述
随着我国经济的不断发展，许多城市都在向国际化大都市迈进，在经济高速发展的同时，环境也越来越引起人们的关注和重视，创造一个整洁、优美的工作环境和生活环境是一个现代化城市的重要标志之一。
垃圾是伴随着人类的生产、生活而产生的，随着工业化和城市化的推进，城市人民的物质文化水平日益提高，垃圾的产量和成份也迅速增加和变化。在当今世界上，处理垃圾的难度越来越大，给城市的发展和管理带来了新的困难，直接或间接地影响着生态环境，对居民的健康和生存构成了严重威协，在工业发达国家（如日本），人均垃圾产量每天已达2.5?左右，即使是发展中国家（如中国深圳），人均垃圾产量每天也达0.7～1.2?，
一座百万人口城市每天要产生上千吨垃圾，其处理难度是可想而知的。
我国城市垃圾的处理方法目前还比较落后，其主要方法是填埋，约占整个垃圾处理方法的95%以上，焚烧仅占很少部分，且仅在少数几个城市实行（如深圳市）。因此，垃圾填埋场可能产生的污染问题、爆炸问题应引起我们足够的重视，目前，我国所采用的填埋方法基本上是随意堆放的方法，未经无害化处理。在填埋过程中，由于厌氧分解产生大量的甲烷气体，如果不加以收集处理就会发出臭味并可能产生火灾危险。
2垃圾填埋气的产生机理及其影响因素
2.1垃圾填埋气的产生机理
垃圾进入卫生填埋场后，经过压实覆盖后，外界的O2就不能进入到垃圾体内。当填埋作业过程中进入垃圾体的02被微生物的好氧代谢耗尽后，垃圾体逐渐过渡到厌氧分解的阶段。同时，随着好氧代谢过程的减弱，初始大量产生的CO2体积比例逐渐降低；随着厌氧发酵过程的进行，CH4的比例逐渐提高。在过渡阶段，主要有H2产生。在经历了最初的不稳定阶段后，CH4和CO2的浓度在很长一段时间里都能保持基本稳定。通常，CH4含量约为40％----60％（V），CO2含量约为60％-40％（V），同时会产生少量的NH3、H2S、H20等。
2．2影响填埋气产生的因素
垃圾填埋气的成分和产气速率是由垃圾的组成成分、pH、温度、含水率、填埋作业方法和填埋时间等因素决定的。垃圾中的可降解有机物含量越多，其产气量也就越大，而且产气持续时间也越长；调节填埋体的含水率在50％--70％之间，有利于CH4的产生：适宜产生填埋气的pH值范围是6.8-7.2，通常可在填埋垃圾时加入生石灰粉或在填埋场地表喷洒生石灰水来控制pH值；低温会降低微生物的活性，不利于填埋气的产生，可以通过加厚项部的覆盖层隔绝垃圾和大气的接触来保温；提高垃圾堆体的压实密度，增大垃圾填埋深度，加强垃圾填埋体的密封性等措施都可以提高填埋气的产量；在垃圾被填埋的头l～2年产气速率增长最快，到15----20年垃圾体已基本达到稳定，产气量很低。
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3我国城市垃圾填埋场气体利用存在的主要问题
（1）我国大多数垃圾填埋场建设初始并未考虑填埋气体的收集和利用。除了少数填埋场外，大多数填埋场技术水平低，设备设施落后，没有配备填埋气体收集装置，垃圾所产生的填埋气体处于无控制排放状态，缺乏现场测试记录，使今后回收利用填埋气体产生较大的困难，同时还有爆炸火灾的风险。
（2）国内对填埋产气的估算大都照搬国外的模型和参数，不能很好地反映我国垃圾的产气特性。近年来，随着我国城市能源结构的变化和人民生活水平的提高，生活垃圾中可生物降解的有机物的比例逐渐增大。我国大多数地区的城市生活垃圾所含有机物以食品垃圾（淀粉、糖、蛋白质、脂肪）为主，C／N低于国外垃圾C／N比典型值，因此，我国垃圾厌氧分解的速度会比国外快很多，达到产气高峰的时间也相对较短。但目前针对垃圾成分变化趋势研究的文章很少，而国内外垃圾成分不同，国内各地区之间也存在差异，因此，这也是今后垃圾填埋气体利用必须要研究的重要问题之一。
（3）缺乏垃圾气体收集利用装置的制造、安装、运行上的经验，核心设备和技术需要从国外引进。例如我国杭州市天子岭废弃物处理总场是我国内陆第一家利用填埋气体发电的，其发电项目由香港惠民环境技术有限公司投入全部技术，承担项目的设计、建设、运行和管理，其发电设备是由美国公司提供。我国的南京水阁垃圾填埋场垃圾发电项目是在全球环境基金（GEF）赠款下建立的，部分技术和设备由澳大利亚博兰堡集团提供。
4填埋气的收集技术
填埋场气体收集系统需合理设计和建造，以保证填埋场气体的有序收集和迁移而不造成填埋场内不必要的气体高压。填埋气收集和导出通常有两种形式：竖向收集导出和水平收集导出方式。其中竖向收集导出方式应用较广，其填埋气收集系统主要包括随垃圾填埋逐渐建造的垂直收集井以及以每个竖井为中心，向四周均匀敷设多根水平导气支管。随着垃圾填埋作业的推进，填埋气井将以有效地收集、导排、处理和利用填埋气。水平收集系统以每个收集井为中心，向四周均匀敷设多根水平导气支管。导气水平收集支管敷设在浅层碎石盲沟内，盲沟内填64～100mm碎石。如果库区堆高大的话，水平收集系统在高度方向上，可以每6m设置一层。
收集井顶部设置集气装置，并采用HDPE管与集气站相连后通过集气干管连着至输送总管，最终送至贮器容器或用户。
5填埋气的利用
填埋气体的利用方法取决于其处理程度。未处理的填埋气体热值是天然气的１／２。填埋气体的低位热值约17MJ／m3。处理程度影响应用的经济性，为适合气体的最终使用需要，填埋气体预处理系统更改了填埋气体的组成。经不同处理可以进行不同的利用，进而得到不同产品。国内外常见的填埋气体利用方式有如下几种。
5．1用于发电
利用填埋气体作为燃料，或者利用填埋气体燃烧产生的热烟气或锅炉蒸汽来带动发电机发电。这种利用方式投资少，工艺技术和设备成熟，需要对填埋气体进行冷却脱水处理，是比较常用的一种填埋气体利用方式。我国已建成多个垃圾填埋气发电电站，其中目前亚洲最大的垃圾填埋气发电项目上海老港垃圾填埋气发电项目（建设规模为15MW级燃气内燃机发电机组）已经正式并网。该项目的并网标志着上海老港填埋场将逐渐由单一的无害化处理基地向资源回收与循环利用的费固基地转变。
5．2用于锅炉燃料
这种利用方式是用填埋气体作为锅炉燃料，用于采暖和热水供应。这是一种比较简单的利用方式，这种利用方式不需要对填埋气体进行净化处理。设备简单，投资少，适合于附近有热用户的地方。
5．3用于民用燃气
该种方式是将填埋气体净化处理后，用管道输送到居民用户，作为生活燃料。此种利用方式需要对填埋气体进行比较细致的处理，包括去除CO2、少量有害气体、水蒸汽以及颗粒物等。这种利用方式投资较大，技术要求高，不太适用于小型民用生产生活。适合于大规模的填埋场气体利用工程。
5．4生产压缩天然气
此种方式是将填埋气体净化后，压缩成液态天然气，罐装储存，用作汽车燃料。这种方法需要对填埋气体施加高达20MPa的压力，工艺设备复杂，不易推广。
6结论
城市生活垃圾中含有丰富的能源资源，对城市生活垃圾填埋场中的填埋气体进行导出，既是保持填埋垃圾体安全和稳定的需要，又是环境保护的需要，对填埋气体的收集和利用，可变废为宝、开发新能源．并有着明显的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]郑详．中国城市垃圾填埋场沼气发电潜力分析［J］．环境保护，2009（28）：19～22．
[2]石磊．垃圾填埋沼气的收集、净化与利用综述［J］．中国沼气，2004（22）：14～17.
论文作者:徐雪芳
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/29
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