中国沼气China Biogas2006,24(1)3垃圾填埋场的甲烷释放及其减排张相锋1，肖学智2，何毅3，陈家军1，杨志峰(1.北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100875；2.国家环境保护总局环境保护对外合作中心，北京100035；3.中国环境科学研究院大气环境研究所，北京100012)摘要：垃圾填埋场是重要的甲烷(CH)释放源，对全球气候变暖影响巨大。本文通过分析影响垃圾填埋气释放的主要因素，提出了减少垃圾填埋场甲烷释放的技术措施，并结合国情指出清洁发展机制是我国温室气体减排及垃圾填埋场环境卫生状况改善的良好契机。关键词：垃圾填埋场；甲烷减排；清洁发展机制中图分类号：X705:S216.4文献标识码：A文章编号：1000-1166(2006)01-0003-04CH Emission and its Reduction from MSW Landfill ZHANG Xiang feng,XIAO Xue-zhi",HE Yi,CHEN Jia-jun',YANGZhi-feng/(1.Environment Stimulation and Pollution Control State Key Joint Laboratory,Schod of Environ-ment,Beijing Normal University,Beijing 1000875,China:2.Froeign Economic Coope ration Office,State EnvironmentalProtection Administration,Beijing 100035,China:3.Research Institute of Atmosphere,Chinese Research Academy ofEnvironmental Sciences,Beijing 100012,China)Abstract:The methane (CH)emission from MSW landfill has effed on global waming.This paper analyses the main factors oflandfill gas (IFG)generation,discusses the feasible technologies of landill methane emission reduction,and points out that CleanKey words:MSW landill:CH4 emission reduction:Clean Development Mechanism入了清洁发展机制(CDM)、排放贸易(ET)和联合履前言行（Ⅱ）三种机制，允许发达国家以成本有效方式在自1750年工业革命以来，人类活动排放的温室全球减排温室气体：如果一国的温室气体排放量低气体（如二氧化碳、甲烷等）不断增加所导致的全球于条约规定的标准，则可将剩余排放额度卖给完不变暖已成为世界关注的重大环境问题。分析冰芯资成履约义务的国家，以冲抵后者的减排义务。在所料表明，二氧化碳(C02)的含量在工业革命前为280有的温室气体中，CO2,CH4和CFCs构成了最主要的ppmV,2000年为367ppmV(增加了约31%)；甲烷附加温室效应。C02的附加温室效应最大，但其在(CH4)从工业革命前的0.6~0.8ppmV增加到1992全球变暖中的贡献率逐渐降低：CFCs的贡献率虽然年的1.72pmV,增加了大约145%山。如果没有减较高，但蒙特利尔议定书已经要求在2006年以前全少温室气体排放的特殊政策措施，到2100年全球表球禁止生产，其附加温室效应将逐渐减弱和消失；而面平均温度将上升0.9~3.5℃山。为此，联合国气CH4在近200年内呈加速上升态势，预计到2030年候变化框架公约缔约方于1997年12月在京都召开大气中CH4浓度将达2.34ppmV,有可能成为温室了第三次大会(COP3),并于会上通过了《京都议定效应的主要原因；同时，CH4在大气中的寿命约为12书》，规定发达国家同意在2008~2012年期间将温年，与控制其他温室气体相比，CH4的减排控制将起室气体的排放量在1990年排放水平上至少削减5.2到立竿见影的效果%。为实现议定书的减排约定，《京都议定书》引CH4的人类活动释放源主要是水稻田、反刍动收稿日期：2004-07-01作者简介：张相锋(1973-)，男，河南南阳人，博士，主要从事固体废物污染控制与资源化技术研究，电话：13693203189,010-86965913，Eail:中国沼气China Biogas2006,24(1)物、垃圾堆填等。其中，垃圾填埋场是CH4最大的填埋气从填埋场释放出去：空气的流动会加剧填埋人类活动释放源，垃圾填埋场内的有机物在厌氧微气的对流及扩散效应。降雨向填埋场内补充水分，生物的作用下分解将产生含有大量C02和CH4的加速填埋场气产生，然而过大的降雨可能导致垃圾垃圾填埋气(Landfill gas,LFG),据估计全球每年垃内孔隙减少从而阻碍填埋气的释放。在填埋场表层圾填埋场释放的甲烷为10~70Tg(1Tg=10g)。有土工膜（在填埋气回收工程中，为减少填埋气的泄2垃圾填埋场气体释放的影响因素漏，有的填埋场覆盖层设计中使用土工膜，如HDPE膜等)密封的条件下，气象条件对FG产气的影响垃圾在进入填埋场后，将依次经历好氧分解、水将大大降低。解、产酸、产甲烷和最终的好氧稳定化（引文如此）共(6)垃圾年龄。在垃圾进入填埋场的初始阶段，五个阶段，整个周期可达数十年甚至上百年]。随垃圾处于填埋场表面，垃圾密度低，孔隙率大，废物着垃圾的不断进场，填埋场内的存量垃圾处于不同与空气有一定接触：同时，好氧降解速度比厌氧快，的年龄和环境状态，使得FG的准确预测十分困所产生的I℉G中二氧化碳含量高；随着填埋年龄增难。垃圾填埋气释放的主要影响因素有：加，垃圾进入水解酸化阶段，LFG产气量降低；待水(1)垃圾组分。微生物靠分解垃圾中的有机物解酸化完成后，垃圾进入产甲烷阶段，产气量增加，繁殖，同时释放出LFG。垃圾中可降解有机物的含甲烷浓度逐渐升高，可达60%以上；随着有机物的量，以及可降解有机物中多糖、纤维素、半纤维素、木逐渐消耗，垃圾进入稳定化阶段，产气速率和甲烷浓质素、蛋白质、脂肪的构成比例，对填埋气的潜在最度又开始下降，直至最后稳定0]大产生量起着决定性的作用阿。其中，易降解有机(7)填埋场构造及环境地质条件。填埋场构造及物含量越高，填埋场产气越快。环境地质条件影响垃圾填埋气的释放途径]。垃圾(2)填埋场水分状况。水分是垃圾填埋场中废填埋气的释放途径可以向上释放，还可能向下或在地物降解的基本限制性因子[门。填埋场水分状况取决下横向运动。填埋场中的二氧化碳和甲烷可以通过于多种因素，如垃圾自身含水率、填埋区降雨、填埋对流和扩散释放到大气圈中。二氧化碳的密度是空层覆盖、场底防渗设施以及填埋工艺（如渗滤液回气的1.5倍，甲烷的2.8倍，有向填埋场底部运动的趋灌、压实作业)等。传统的填埋场倾向于把垃圾封闭势，最终可能在填埋场的底部聚集。IG通过填埋场起来，形成“干炸弹”，从而限制了FG的释放速率。周边可渗透地质介质的横向水平迁移，可使IFG迁移近来提出的生物反应器填埋技术通过填埋场水分管到离填埋场较远的地方才释放进入大气。理加速填埋场产气，从而加速填埋场稳定化，减少后3垃圾填埋场释放甲烷的减排技术(3)垃圾温度。填埋垃圾的温度状况决定了填随着城市化进程的加快、人口的增加以及生活埋场内微生物群落的空间分布，从而决定了LFG产消费水平的稳步提高，我国城市生活垃圾产量每年气速率的高低。影响填埋垃圾温度的主要因素有垃以8%~10%的比例递增。目前中国每年城市生活圾埋深、垃圾密度、周围环境温度、微生物活性、垃圾垃圾产生量在1.4亿吨左右，并以每年5%~8%的含水率等。最佳的厌氧微生物繁殖温度为30~41速度增长山。垃圾填埋量的增加使甲烷释放量呈℃，温度降低10℃，微生物产甲烷能力迅速下降9。上升趋势，从而加剧温室效应。随着京都议定书于(4)pH值。pH值在6~8之间时均可产生甲2005年2月16日的正式生效，垃圾填埋场温室气体烷，微生物产甲烷的最佳pH值为(6.7~7.5)[，接减排技术正在成为国内外竞相研究开发的热点[四：近中性条件。大部分填埋场初始pH呈酸性，随着(1)收集LFG用于锅炉供热或并网发电。在垃水解酸化阶段的完成，在碳酸盐缓冲体系的作用下，圾填埋场产气活跃期，LFG中CH4含量高达50%以产甲烷阶段的pH值保持在7~8之间。上，是一种良好的可再生能源，利用LFG发电和供(5)气象条件。气象条件对填埋气释放的影响热是国际上应用最广泛的温室气体减排技术2]。JournaT'f2作为管道气采用有效的预处理手段：将拉ouse天气降低表层垃圾中的微生物活性，减少了FG的圾填埋气中的CH4浓度提高到95%，同时去除灰尘释放。大气压的变化可能导致空气进入填埋场或者及酸性气体，可以制备性能卓越的管道气，作为城市