填埋氣體的收集系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-25 13:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，各個(gè)階段的反應(yīng)都在同時(shí)進(jìn)行。 填埋場(chǎng)氣體產(chǎn)出能力取決于很多因素,包括廢棄物的構(gòu)成、含水量、pH 值以及有效營(yíng)養(yǎng)成分等。一開始,當(dāng)可分解的垃圾倒入填埋場(chǎng)時(shí),垃圾帶著周圍大氣中的氧一起進(jìn)入,經(jīng)過(guò)一段細(xì)菌分解的自然過(guò)程,耗盡了空氣中的氧(需氧分解) ,在填埋場(chǎng)中形成厭氧環(huán)境,這通常發(fā)生在填埋單元封閉后6個(gè)月或更長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)。厭氧環(huán)境是產(chǎn)生甲烷的必要條件之一。如果氧氣重新進(jìn)入填埋場(chǎng),帶有氧氣的廢棄物將回復(fù)到需氧狀態(tài),并使產(chǎn)生甲烷的細(xì)菌群體被殺死,需要再過(guò)一段時(shí)間以后,甲烷產(chǎn)出能力才能回復(fù)正常。由于此時(shí)填埋場(chǎng)內(nèi)尚有部分甲烷存在,甲烷逐漸減少完全取決于剛填埋的需氧廢棄物有多少,還有其它一些因素。二氧化碳則在需氧和厭氧狀態(tài)均可產(chǎn)生。在靜止?fàn)顟B(tài)下,填埋場(chǎng)氣體的構(gòu)成大概一半為甲烷,另一半為二氧化碳,另有少量的氮。 填埋氣體的產(chǎn)生過(guò)程階段 主要特征結(jié)束標(biāo)志持續(xù)時(shí)間 初期調(diào)整階段 過(guò)渡階段 酸化階段CH4發(fā)酵階 成熟階段氣體中主要為CO2, 溫度急劇升高ORP 降低, 有H2 產(chǎn)生氣體主要成分是CO2, pH 值達(dá)到最低CH4含量為50 %左右, pH 值升高CH4 和CO2濃度急劇下降, 重新出現(xiàn)N2填埋氣體中不含O2氣體中不含有NH2 濃度開始降低游離脂肪酸的形成達(dá)到峰值, 開始產(chǎn)生CH4 氣體中CHCO2開始減少且產(chǎn)生N2氣體中以N2為主且厭氧分反應(yīng)結(jié)束幾小時(shí)～1 周1～6 個(gè)月3個(gè)月～3 年8～40 年1～40 年或更長(zhǎng)只要存在一定條件,填埋場(chǎng)氣體將不斷生成,這些條件包括:垃圾成柱狀堆積,缺少空氣的環(huán)境,溫度在10～57 ℃之間以及纖維素或其它有機(jī)材料(甲烷細(xì)菌的作用物) 的有效作用。給填埋場(chǎng)加水可加快氣體的產(chǎn)出,在干旱地區(qū)干燥的填埋場(chǎng)內(nèi),長(zhǎng)時(shí)間(也許要100 年) 內(nèi)也只有少量氣體生成,而對(duì)那些有機(jī)材料可適當(dāng)加水的填埋場(chǎng),在8～15 年內(nèi),填埋場(chǎng)廢氣將生成得很快,以后就降到較低的水平() 。當(dāng)氣體生成時(shí),填埋場(chǎng)內(nèi)存在一定的氣體壓力,已經(jīng)量測(cè)到的壓力大約為0125～0175 kPa ,有些單元可高達(dá)1150kPa ,這些壓力已可使氣體從填埋場(chǎng)中排入大氣,滲入土內(nèi),甚至進(jìn)入周圍的建筑之中。垃圾填埋氣體對(duì)環(huán)境的危害由填埋氣體的組分決定了其具有易燃、易爆的危險(xiǎn)性和有毒性。填埋氣體極易引起火災(zāi)及爆炸，其毒性污染大氣環(huán)境，威脅工作人員及附近居民的身體健康。由于填埋氣體還具有遷移作用，因此不僅對(duì)填埋場(chǎng)內(nèi)構(gòu)成危害，而且對(duì)場(chǎng)外的服務(wù)設(shè)施，財(cái)產(chǎn)造成危害。這些易燃、有害氣體將破壞附近的農(nóng)作物、蔬菜、樹木或灌木，并且對(duì)相鄰的將要開辟的場(chǎng)地是一種潛在的危害，如北京的一處垃圾填埋場(chǎng)附近居民廚房發(fā)生的爆炸事件。根據(jù)國(guó)外有關(guān)資料，在垃圾填埋場(chǎng)附近250米范圍內(nèi)搞任何開發(fā)項(xiàng)目都應(yīng)對(duì)LFG的橫向遷移規(guī)律進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并對(duì)其潛在危險(xiǎn)性進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。4主要計(jì)算 填埋場(chǎng)庫(kù)容及覆土量：（1）任意年的垃圾填埋量：可由計(jì)算得到：其中：任意年總填埋場(chǎng)庫(kù)容；任意年的覆土量；由于垃圾資源化和填埋期間的自然降解對(duì)垃圾的減容率為15%。則任意年的垃圾填埋量為：（2）任意年的覆土容積：由于覆蓋土容積按填埋垃圾的填埋量的10%計(jì)；則任意年的覆土容積為：（3）任意年的填埋場(chǎng)庫(kù)容：（4）10年的填埋場(chǎng)庫(kù)容：（5）10年的覆土量： 填埋氣體的產(chǎn)氣量： 本次設(shè)計(jì)中選用Marticorena經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮撃Ｐ褪轻槍?duì)具體的垃圾填埋場(chǎng)提出的，其前提假設(shè)垃圾是按年份分層填埋的，該模型認(rèn)為各處氣體的產(chǎn)生具有等同性和可累加性，在以年為單位的時(shí)間尺度上，一個(gè)地區(qū)的垃圾也可認(rèn)為是分層分塊填埋于不同處，所以將該預(yù)測(cè)模型應(yīng)用于區(qū)域填埋氣體產(chǎn)生量的預(yù)測(cè)是可行的。（1）該模型推導(dǎo)如下： 式中： MP一時(shí)間為t的垃圾的特定產(chǎn)甲烷潛能，Nm3/t；MP0一新鮮垃圾的特定產(chǎn)甲烷潛能，Nm3/t；t一時(shí)間，a ；td一垃圾生命持續(xù)時(shí)間，a ；D一某一層垃圾的特定年產(chǎn)甲烷率，Nm3/（ta）；F一整個(gè)垃圾場(chǎng)的甲烷產(chǎn)率，Nm3/a；Ti 一第i年中垃圾的質(zhì)量，t； （2）公式中各量的確定 ? MP0的確定 MP0為新鮮垃圾的產(chǎn)CH4潛能(Nm3/t)，各國(guó)研究者關(guān)于 MP0進(jìn)行過(guò)大量研究，確定該值的方法有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)法、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)法、理論計(jì)算法等，所得MP0 的數(shù)值從2O到200(Nm3/t )，根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行的產(chǎn)CH4的潛能實(shí)驗(yàn)，測(cè)定的 MP0為85(Nm3/t)，將測(cè)定值與各種理論計(jì)算值比較，發(fā)現(xiàn)與COD法的計(jì)算結(jié)果比較接近．同時(shí)，根據(jù)對(duì)各城市的垃圾成分調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，北京、上海、深圳等大城市的干基有機(jī)物比例約有25％ ～35％，中小城市的干基有機(jī)物比例約有15％ ～25％ ．又通過(guò)垃圾概化分子式的方法計(jì)算，( kg一COD／kg一DVS)．，按照垃圾中的有機(jī)物在填埋場(chǎng)中厭氧分解的轉(zhuǎn)化率為85％ ，大城市垃圾中的干基有機(jī)物比例平均為30％ ，中小城市垃圾中的干基有機(jī)物比例平均為20％ ，確定出大城市垃圾填埋場(chǎng)的 MP0為85(Nm3/t)，中小城市垃圾填埋場(chǎng)的MP0為65(Nm3/t)． ?td的確定 td的數(shù)值有很多爭(zhēng)議，Bogner等人提出為20年，而Findikakis等人則提出是l2年．實(shí)際上，因?yàn)樘囟ǖ奶盥駡?chǎng)各種條件相差很大，只能通過(guò)在填埋場(chǎng)不同深度取樣進(jìn)行產(chǎn)氣潛能分析得出．為了考察我國(guó)城市垃圾在填埋場(chǎng)中的垃圾持續(xù)產(chǎn)CH4時(shí)間，通過(guò)對(duì)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，填埋垃圾大約在4—5年后其產(chǎn)CH4過(guò)程即趨于結(jié)束．因此，我們選取大城市d=5年，中小城市d=4年，這基本符合我國(guó)城市垃圾中可堆腐有機(jī)物以廚余廢物為主，分解周期較短的特點(diǎn)． 計(jì)算結(jié)果 年份 / Nm3/t 1 1482812 2 1157050 3 904288
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