D0:10.13205j.hjgc.2010.04.012环境工程882010年8月第28卷第4期垃圾填埋场填埋气发电工程设计王声东(上海环境卫生工程设计院，上海200232)摘要：简要介绍生活垃圾填埋场填埋气发电工程设计，对采用燃气发电机组综合利用填埋气进行探讨，并分析沼气利用对填埋场节能和碳减排的作用。关键词：填埋气：甲烷：发电；碳减排DESIGN OF A POWER GENERATING PROJECT USING LANDFILL GAS FROM LANDFILL SITESWang Shengdong(Shanghai Environmental Sanitary Engineering Design Institute,Shanghai 200232,China)Abstract:It was presented briefly the design of a power generating project using the landfill gas from landfill sites of domesticrefuses:it was also explored the comprehensive utilization of landfill gases by gas-fired generating units.Finally it wasanalyzed the effect of using methane on the energysaving and CO,emission reduction of landfill sites.Keywords:landfill gas:methane:electricity generating:CO,emission reduction垃圾填埋场的填埋气的主要成分是CH4和C02,降不均匀，部分导气管已经失效。现场甲烷监测结果是造成温室效应的主要因素，其中CH,的温室效应表明：场内取样测点的检出率均为100%，质量浓度是C02的21倍。根据美国统计，在CH4排放方面，在7.4~102mg/m,5天均值为32.38mg/m3,填埋垃圾填埋场的贡献率是37%，为“第一大户”。此外，气对周边环境存在较严重的污染和危害。为了彻底CH,是易燃易爆气体，填埋场存在因填埋气导排不当解决填埋气的危害问题，并展开填埋气的综合利用，而引发爆炸的危险。在当地政府的政策指引下，进行了招商引资，实施填CH具有较高热值，可作为燃料使用，是一种清埋气发电工程。洁燃料。用抽气的方式对填埋气主动导排可将场内2填埋气产生产生的填埋气体抽出，作为能源利用，可阻止气体迁2.1产气规律移，减少环境污染，消除安全隐患。而且，根据京都议垃圾在填埋一段时间后，由于厌氧微生物的作定书，利用填埋气可申报CDM项目，通过碳减排交易用，会产生浓度较高、一定数量的填埋气体，其主要成获得一定的收益，所以，对现有填埋场填埋气开展综分为CH4、C02,同时还含有不少于1%的挥发性有机合利用，受到了越来越广泛的关注。物(VOC)。1工程背景填埋场产生的气体往往需要几个月才能达到一某垃圾填埋场海拔450~480m,离城区14~个稳定量。在填埋最初几个星期或几个月内，场内进17km。地形平面上呈“T”字型，由东区、西区和北区行好氧反应，主要产生C02,渗入堆场的水及堆物的3个区域组成，设计使用年限13a(1995年一2008沉降将挤走垃圾空隙中的空气，这样，好氧阶段释放年)，总面积约为23.5万m2,设计库容为473万m3,出的气体仍然含有02和N2。当堆场变成厌氧时，02设计终场标高约为505.0~510.0m。释放量降到几乎为0，N2为低于1%的基本量。厌氧填埋场原铺设的气体导排井主要用于自然导排，过程主要气体终产物为C02和CH4。当甲烷菌增殖导排效果差，且由于填埋作业不规范导致垃圾堆体沉时，CH,产量的聚集相当缓慢。气体最终比率通常为*日本外商投资项目。甲烷体积分数为55%，二氧化碳体积分数为45%。(C)1994-2020 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net环境工程2010年8月第28卷第4期89该体积分数因不同填埋场的条件会有很大变化。同K,一填埋场实际厌氧条件修正值，可时存在的还有微量的N2、HS及乙烷、辛烷、庚烷等取0.80。气态碳氢化合物。一般垃圾填埋后要经历4段时间：根据各年的垃圾成分资料，垃圾最大产气量是不1)好氧期：持续时间为几天到数周，产生的主要同的，计算结果见表1。气体是C02。表1各年份单位垃圾质量最大产气量2)厌氧、不产甲烷期：厌氧分解开始，产生大量1995年1996年199年1998年199年2000年2001年2002年2003年一2008年的C02和H2。54.454.454.456.361.864.163.26.465.03)厌氧、产甲烷不稳定期：出现甲烷，C0,的产生3.2垃圾产气率量减少，H2被耗尽。目前有多种垃圾产气率的计算方法，本工程采用4)厌氧、产甲烷稳定期：气体成分趋于稳定，通Marticorena动力学模型，该模型认为填埋场中的垃圾常达到厌氧稳定状态需1~2a。是按年份分层填埋的，模型公式如式(3)：由于国内大部分城市填埋垃圾均未分拣和压实，MP=MP。exp(-t/d)(3)垃圾中水分、易腐蚀的有机物含量高，导致填埋垃圾式中MP。一新鲜垃圾产气能力，根据式(2)计算；产气时间短、产气量变化幅度大、气体热值较低。根MP一第t年垃圾产气能力：据国内现有的研究数据，垃圾在填埋后1~2a内就开d一垃圾持续产甲烷时间，根据有关资始产气，并迅速达到产气高峰，在随后的几年中又迅料，国内垃圾可取15a。速下降，整个产气周期不超过15a。对垃圾填埋场，从使用到封场，一般要经过十几2.2影响因素年或几十年，因此其产气过程是一个漫长的过程。为垃圾组分、水分、温度、养分、H和缓冲能力、垃简化计算，实际应用中，一般是对每一年的填埋垃圾圾密度和粒径等反应条件都对填埋气体的产生速率计算，然后对各年的垃圾产气速率进行叠加后得出各和总量有重大的影响。年总的产气量。3填埋场产气量预测但是，在任何情况下，总有一部分填埋气体是难3.1单位质量垃圾最大产气量以有效收集：1)困在中间黏土层的填埋气体无法到有多种计算填埋场产气量的方法，如化学计量式达集气井：2)如果没有完全覆盖，一部分填埋气体会模型、C0D估算模型，其中最基本的方法是有机碳从表面逸出。法。它是根据垃圾中有机碳含量和有机碳转化为填根据封场覆盖实际情况和垃圾填埋量，各年填埋埋气的比例来计算垃圾的最大产气量。计算公式如气收集量与年份的关系见图1所示。式(1)：1600.01400.0(1)=1200.0三1000.0式中W:一单位质量垃圾中可分解为填埋气体的800.0含碳量：400.00.0P:一垃圾中可降解有机物含量；K:一有机物含量修正系数（约2/3）：年份（年）M一垃圾含水量，%：C:一垃圾中有机物含碳量。图1收集气量与时间关系由于在标准状态下，12g碳可转为气体22.4L,3.3填埋气收集量则单位质量垃圾在标准状态下可分解为填埋气气体填埋气抽气量大小要满足安全、环保的要求。本体积见式(2)：垃圾填埋场在实际抽气过程中靠近垃圾边界的抽气井必须实行小负压、小流量的方式抽气，以免过多的(2)空气抽进风管而造成危险，抽风管中的填埋气，氧含式中G一标准状态下填埋气气体体积：量应<2%，同时应保证适宜的甲烷含量。抽气量也不应太小，保证大部分填埋气被集中抽走，而不是无(C)1994-2020 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net