【正文】 對(duì)西班牙南方一個(gè)城市垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的沼氣能源的研究 Montserrat Zamora Je Ignacio Pe180。 rez Pe180。 rezb, Ignacio Aguilar Pave180。 sc, A180。 ngel Ramos Ridaoa 西班牙格拉納達(dá)大學(xué)土建工程環(huán)境技術(shù)部 ,18071 西班牙格拉納達(dá)大學(xué)土建工程規(guī)劃建設(shè)部 2021 年 5 月接收 ,2021 年 8 月確認(rèn) 摘要 雖然垃圾填埋場(chǎng)不可避免產(chǎn)生廢棄的管理問(wèn)題 ,但是它仍是最通常的解決城市生活垃圾的方法之一。垃圾填埋場(chǎng)是人為生產(chǎn)甲烷的重要來(lái)源。在這種 情況下，歐盟已經(jīng)為可再生能源通過(guò)了歐盟政策結(jié)構(gòu)里面的沼氣的有效管理的規(guī)則。這是一項(xiàng)研究密封的垃圾填埋場(chǎng)能源恢復(fù)的例子 , 但這種能源恢復(fù)是指垃圾填埋場(chǎng)氣體用來(lái)生產(chǎn)電能。這一研究的結(jié)果具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)生存能力 , 這實(shí)現(xiàn)了早先的對(duì)安裝的工程 . 以經(jīng)驗(yàn)和理論上模型的使用為基礎(chǔ)得出結(jié)果表示沼氣中有 250 到 550 N m3/h的甲烷和一個(gè)以全部流量的 45% 比例。 目前它用來(lái)生產(chǎn)電力共計(jì)大約 4,500,000 千瓦 h/年。根據(jù)安裝的經(jīng)濟(jì)分析和內(nèi)在的恢復(fù)率 (IRR)估計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)期為 7年。 關(guān)鍵字 : 垃圾填埋場(chǎng)氣體 ,能源恢復(fù) ,可再生能源 ,經(jīng)濟(jì)分析 目錄 1. 介紹 ............................................................................................................................ 3 垃圾填埋場(chǎng)氣體對(duì)環(huán)境的影響 .............................................................................. 3 垃圾填埋場(chǎng)氣體是一個(gè)可重新 開(kāi)發(fā)能源來(lái)源 ......................................................... 4 . 法律問(wèn)題 ............................................................................................................ 4 . 關(guān)于方向性 96/61/CE 污染的聯(lián)合預(yù)防和控制 ......................................... 5 . 垃圾填 埋場(chǎng) 99/31/CE 的指導(dǎo) ..................................................................... 5 . 歐共體對(duì) 97/C76/01 廢物管理戰(zhàn)略的決議 .................................................. 5 ............................................................. 6 2. 格拉那達(dá)城市的垃圾填埋場(chǎng) (西班牙 )........................................................................... 7 . 垃圾填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu) .............................................................................................. 7 垃圾的生產(chǎn)和特性 .............................................................................................. 8 沼氣理論上的生產(chǎn) /生產(chǎn)量的定量化 ..................................................................... 9 3. 安裝設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 12 . 收集和抽出系統(tǒng) ............................................................................................... 12 . 能源可再生系統(tǒng) ............................................................................................... 13 4. 經(jīng)濟(jì)上的可行性 ......................................................................................................... 14 5. 結(jié)論 .......................................................................................................................... 14 1. 介紹 垃圾填埋場(chǎng)氣體對(duì)環(huán)境的影響 垃圾填埋場(chǎng)的垃圾處理能產(chǎn)生不少的環(huán)境問(wèn)題 ,如水污染 ,臭氣 ,爆炸和燃燒，窒息 ,植物破壞 ,和溫室氣 體排放 [13].現(xiàn)在正用不同的方法來(lái)評(píng)估這些影響以便能找出解決方案 [47]. 垃圾填埋場(chǎng)氣體 (LFG)是在衛(wèi)生垃圾填埋場(chǎng)中自然地發(fā)生有機(jī)廢物分解的副產(chǎn)物 ,是在生產(chǎn)那期間被微生物地斡旋降解廢物的有機(jī)部分 .一個(gè)能生產(chǎn)大約 Nm3/公斤的沼氣的城市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)基本上能夠把生物能轉(zhuǎn)變成可使用的能源 .[8,9]. 垃圾填埋場(chǎng)氣體產(chǎn)生于有氧和無(wú)氧兩種情況。有氧的情況在垃圾處理之后立刻產(chǎn)生并混合到大氣空氣。 開(kāi)始的有氧階段是非常短的 ,而且產(chǎn)生出的是由二氧化碳組成的一種氣體。由于氧氣被快速地被消耗 , 長(zhǎng)期 的降解繼續(xù)在沒(méi)有氧氣中進(jìn)行 ,這種典型例子是 55% 的重要的能源價(jià)值產(chǎn)生一種瓦斯和一些揮發(fā)性的有機(jī)化合物 (VOC)甲烷和 45%的二氧化碳 [1012].在 20年內(nèi)大部份的 CH4和 CO2在垃圾填埋場(chǎng)里產(chǎn)生 ,但也可能持續(xù)50年或更久。 有兩種解決 LFG污染問(wèn)題的方法 ,它們是抽出和燃燒 LFG,一個(gè)方法是過(guò)去用的減少壓力使其重新轉(zhuǎn)變成能源。能源發(fā)展部門(mén)稱(chēng)為安達(dá)盧西亞計(jì)劃。由于 LFG 和它的氣味問(wèn)題 ,另一個(gè)解決方法是為了其他的目的而重復(fù)使用 LFG 。因?yàn)樗目傆?jì)化學(xué)能可以充分維持燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)作 ,因此表明它是有 價(jià)值的能源資源。 事實(shí)上 ,它能用來(lái)增加電力的生產(chǎn)的補(bǔ)足或者作為主要的燃料 ,如作為瓦斯和車(chē)輛燃料 ,或者作為熱量輸送給居民和工業(yè)使用 . [1,13]. 因?yàn)樗軠p少石燃料的使用而且能減少溫室效應(yīng)，所以作為一個(gè)燃料來(lái)源的沼氣使用是能和環(huán)境相適應(yīng)的。在個(gè)別研究中 ,二個(gè)溫室氣體之一 CH4的產(chǎn)生幾乎是二氧化氮的21倍 ,對(duì)溫室效應(yīng)影響比超過(guò)二氧化碳更危險(xiǎn) .[8,14].垃圾填埋場(chǎng)的 CH4主要是人為產(chǎn)生的 ,而且估計(jì)占全部人為產(chǎn)生 CH4的 319% [15].因?yàn)樗黔h(huán)境的污染和能源不足的有創(chuàng)造力的解決，如能源資源的使用垃圾 填埋場(chǎng)瓦斯的恢復(fù)是現(xiàn)在一個(gè)重要興趣的區(qū)域[16,17]. 這篇文章是對(duì)位于南部西班牙 (格拉那達(dá) )在 2021年秋天安裝的內(nèi)在燃燒引擎的衛(wèi)生垃圾填埋場(chǎng)能源潛能的一項(xiàng)研究 . 垃圾填埋場(chǎng)氣體是一個(gè)可重新開(kāi)發(fā)能源來(lái)源 當(dāng) 2021年的京都協(xié)議書(shū)和馬拉喀什協(xié)議開(kāi)始生效后 ,發(fā)展中國(guó)家可能需在未來(lái)十年內(nèi)減少溫室氣體排放。以此相適應(yīng)，他們也將必須尋求一個(gè)方案將這個(gè)政策對(duì)社會(huì)影響減到最少。增加使用可重新開(kāi)發(fā)能源技術(shù)的晉級(jí)似乎能解決這個(gè)問(wèn)題 [8,13,18]. 在西班牙 ,這樣的能源技術(shù)被策略計(jì)劃和法律配置 ,關(guān)于使用可重新開(kāi) 發(fā)的能源來(lái)源的安裝的電力生產(chǎn) , 產(chǎn)品浪費(fèi) . 安達(dá)盧西亞當(dāng)?shù)胤秸呀?jīng)把它在這一個(gè)區(qū)域中的計(jì)劃 ,組織 ,和行動(dòng)的協(xié)調(diào)發(fā)展一系列的策略計(jì)劃當(dāng)作環(huán)境政策的一部份 .在 2021年第二計(jì)劃 當(dāng)作積極的國(guó)防工業(yè)(20212021)[21] 被實(shí)現(xiàn)。 這關(guān)于能源率先的所有指令及帶來(lái)的計(jì)劃在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)將會(huì)在安達(dá)盧西亞實(shí)行 ,這一計(jì)劃保證環(huán)保而且達(dá)到了要在區(qū)域中使用豐富可重新開(kāi)始發(fā)的能源資源的來(lái)源多元化。 在安達(dá)盧西亞的 2021能源消費(fèi)方面共計(jì) 11,569ktep和在相同的時(shí)間里可重新開(kāi)發(fā)的能源占了 649ktep。在能源消費(fèi)結(jié) 構(gòu)中的生物能源占 90%而水力能源占 %.[21]. 在西班牙已經(jīng)有各種各樣的主動(dòng)描述來(lái)自城市的廢棄垃圾填埋場(chǎng)沼氣的產(chǎn)生如下列的例子 [22].(阿斯圖里亞斯 )以 408,234 Tm/year廢儲(chǔ)蓄和六個(gè)引擎在 750千瓦 ,一個(gè)引擎在 300千瓦和二個(gè)引擎在 250千瓦 。(ii)Artigas(畢爾巴鄂 )以 243,361 Tm/year廢儲(chǔ)蓄和二個(gè)引擎在 450千瓦 。(iii)圣馬科斯 (桑河圣塞巴斯蒂昂 )以 146,172 Tm/year廢儲(chǔ)蓄和二個(gè)引擎在 650千瓦 。 )。(iv)Gungora(潘普洛納 )以 118,016 Tm/year廢儲(chǔ)蓄和一個(gè)引擎在 750千瓦 . 這些信息有力地證明生物能源是可再造能源的一個(gè)重大來(lái)源。生物能轉(zhuǎn)換能用的能量的例子在埋垃圾填埋場(chǎng)可以看到。 . 法律問(wèn)題 雖然在西班牙沒(méi)有在都市廢物受控儲(chǔ)蓄具體地調(diào)控沼氣高效率的管理的立法，歐共 體出臺(tái)推薦并且被制定的政策已經(jīng)開(kāi)始極大影響西班牙的方針。 . 關(guān)于方向性 96/61/CE 污染的聯(lián)合預(yù)防和控制 合并到西班牙立法里作為由工業(yè)活動(dòng)生產(chǎn)的錫鉛軸承合金 16/2021,方向性96/61/CE通過(guò)防止 ,并且減少大氣、水和土壤的污穢，并 且包城市廢物的處理和排除。這個(gè)方針的顯著方面是以下列各項(xiàng) [23]:(i)歐共體的會(huì)員國(guó)必須采取必要的措施提供主管當(dāng)局保證設(shè)施通過(guò)最好的可利用技術(shù)的應(yīng)用特別是管理方面，在這種情況下所有恰當(dāng)?shù)念A(yù)防措施采取防止污染 。(ii)必須高效率地使用能量和采取必要的措施防止嚴(yán)重的事故和減少可能的負(fù)面影響 。(iii)當(dāng)工業(yè)設(shè)施關(guān)閉并且停止運(yùn)行時(shí)，必須采取必要的措施在活動(dòng)明確停止后避免所有污染風(fēng)險(xiǎn)和退回操作站到一個(gè)令人滿(mǎn)意的狀態(tài) (崗位關(guān)閉責(zé)任 )。 . 垃圾填埋場(chǎng) 99/31/CE 的指導(dǎo) 各種各樣的提案、共同基礎(chǔ)的草 稿和討論以后在環(huán)境保護(hù)，方向性 99/31/CE (真正的修改的 1481/2021在西班牙法典 )被立法并且通過(guò)了。它包含關(guān)于氣體管理的以下措施[24]:(i)采取適當(dāng)?shù)拇胧┛刂评盥駳怏w的儲(chǔ)積和散發(fā) 。(ii)在所有垃圾填埋，放置的生物可分解的廢物，氣體將恢復(fù)，被處理并回收。 (iii)垃圾填埋氣體只要可能對(duì)環(huán)境和公共衛(wèi)生產(chǎn)生負(fù)面影響都將被執(zhí)行就象避免的存貯、處理和再用 。(iv)應(yīng)該監(jiān)測(cè)垃圾填埋每個(gè)部分的氣體。在氣體不可能被重復(fù)利用創(chuàng)造能量的那些垃圾填埋，它將被監(jiān)測(cè)站焚燒和處理。 . 歐共體對(duì) 97/C76/01 廢物管理戰(zhàn)略的決議 決議 97/C76/01在 1997年 2月 24日通過(guò)了。在第 35章中它具體地要求歐共體的成員應(yīng)該采取必要的環(huán)保措施保證垃圾填埋站點(diǎn)和其他的污染的地點(diǎn)恢復(fù)到對(duì)一個(gè)令人滿(mǎn)意的狀態(tài) [25]。 為了考慮到甲烷放射對(duì)氣候的潛在作用，這些信息指出需要分析這樣的放射產(chǎn)生的問(wèn)題并且需要確認(rèn)來(lái)源和排水設(shè)備站點(diǎn)。它也強(qiáng)調(diào)了建立一個(gè)共同的戰(zhàn)略必要。這將基本上包括對(duì)此減少放射的方法并且將被合并到會(huì)員國(guó)的一套立法指南里。 措施的實(shí)施是一個(gè)在特定時(shí)期將 達(dá)到放射物的減少的目的。 建立的政治措施將根據(jù)他們的成本效益 ,潛在的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)后果進(jìn)行評(píng)估 . 根據(jù)一項(xiàng)較早的研究，主要焦點(diǎn)應(yīng)該是在甲烷放射，在 1990年農(nóng)業(yè)、廢物和能量的最大的貢獻(xiàn)占?xì)W共體甲烷放射量的 45,32和 23%，分別在那些顯著的區(qū)段 . 甲烷的主要來(lái)源是垃圾填埋放置的有機(jī)物的無(wú)氧發(fā)酵。通信 COM (96) 557包括以下內(nèi)容 [26]:(i)應(yīng)該將現(xiàn)有的垃圾填埋和新的垃圾填埋進(jìn)行區(qū)分對(duì)待 。(ii)在現(xiàn)有的垃圾填埋情況下，當(dāng)局應(yīng)該為甲烷放射的管理合并基礎(chǔ)設(shè)施改進(jìn)他們的技術(shù)容量和環(huán)境水平 。(iii)在新 的垃圾填埋情況下，應(yīng)該嚴(yán)密監(jiān)測(cè)被授予許可證的受控絕氧儲(chǔ)蓄。無(wú)論如何，核實(shí)是否有限制甲烷放射的其他方式和為它召開(kāi)會(huì)議和能量評(píng)估而合并有效率的系統(tǒng)是有必要的 。(iv)當(dāng)這樣評(píng)估不可行時(shí)，基礎(chǔ)設(shè)施需為它的總?cè)紵〉糜行У淖饔?。(v)最后，會(huì)員國(guó)應(yīng)該開(kāi)發(fā)對(duì)甲烷氣開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)刺激傾向，這將有利于垃圾填埋技術(shù)的利用和有機(jī)物數(shù)量的減少。 在 1999年 4月 26日決議 99/296/CE，和修改過(guò)的關(guān)于二氧化碳監(jiān)視和其他溫室氣體的決議 93/389/CEE出臺(tái)了 ,例如甲烷。這個(gè)決議肯定會(huì)員國(guó)應(yīng)該做存貨排氣和由他們的排水設(shè)備站點(diǎn)排除 的來(lái)源，并且講述減少這樣放射所采取的政策和全國(guó)章程因而促進(jìn)他們的總排除。 很明顯，這些章程是為沼氣的高效率管理而采取模棱兩可的措施。然而確切的是需要減少和未處理的沼氣放射有在環(huán)境的負(fù)面地影響減到最小。