济南市垃圾填埋场填埋气体的收集利用
・・５４
第１５卷第５期
２００７年１０月
环境卫生工程
ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳａｎｉｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．１５Ｎｏ．５Ｏｃｔｏｂｅｒ２００７
济南市垃圾填埋场填埋气体的收集利用
侯
摘
莉
济南
）２５００３１
（济南市无害化处理厂，山东
场填埋气体的收集利用情况。
关键词：填埋气体；甲烷；收集利用中图分类号：Ｘ７９９．３；ＴＵ９９３
文献标识码：Ａ
要：在分析垃圾填埋场填埋气体的产生机理、组成及其引起主要环境问题的基础上，介绍了济南市垃圾填埋
文章编号：１００５－８２０６（２００７）０５－００５４－０３
ＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＬａｎｄｆｉｌｌＧａｓｉｎＪｉｎａｎＷａｓｔｅＬａｎｄｆｉｌｌＳｉｔｅ
ＨｏｕＬｉ
（ＨａｎｄｌｅＷｉｔｈｏｕｔＨａｒｍＦａｃｔｏｒｙｏｆＪｉｎａｎ，ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉｎａｎ
）２５００３１
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｌａｎｄｆｉｌｌｇａｓｆｒｏｍｗａｓｔｅｌａｎｄｆｉｌｌｓｉｔｅｓ，ａｎｄｍａｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｃａｕｓｅｄｂｙｌａｎｄｆｉｌｌｇａｓ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｏｆｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｌａｎｄｆｉｌｌｇａｓｏｆＪｉｎａｎＷａｓｔｅＬａｎｄｆｉｌｌＳｉｔｅｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｎｄｆｉｌｌｇａｓ；ｍｅｔｈａｎｅ；ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
１填埋气体简介
填埋气体是垃圾在填埋过程中产生的，其主
１．２垃圾填埋的产气过程和影响因素
垃圾填埋的产气过程可分为２个阶段，第１
要成分是ＣＨ４，又称沼气，该气体是造成地球温室效应的污染源之一，但同时又是可再生的绿色能源。沼气是在厌氧条件下有机物经发酵转化而成的，目前在全球范围内以填埋方式处理生活垃圾占生活垃圾总量的７５％，生活垃圾在填埋后大都处于厌氧状态，垃圾中的有机物借厌氧微生物的作用产生大量ＣＨ４。
阶段是通过厌氧微生物的作用，有机物分解成有机酸、醇、ＣＯ２、ＮＨ３、Ｈ２Ｓ等物质；第２阶段也称为发酵反应阶段，在反应过程中，通过厌氧菌群的作用，将第１阶段产生的低脂肪酸等分解成
ＣＨ４。这２个阶段反应的条件受很多因素的制约，
如垃圾成分中有机物的组成、厌氧环境、酸度、温度、湿度以及垃圾的压实和覆盖等。此外厌氧发酵中的厌氧微生物菌受温度影响也非常大，在
１．１填埋气体成分
垃圾经发酵产生的填埋气体（ＬＦＧ）
中约
５０￣６０℃时产生ＣＨ４的速率最大。
５０％是可燃气体ＣＨ４，同时还含有微量的Ｈ２Ｓ、硫１．３填埋气体引发的主要环境问题醇等有毒气体。参照济南市垃圾填埋场的抽气实）温室效应：ＬＦＧ中的ＣＯ２和ＣＨ４都是温室１
验数据和其他填埋场的有关数据，得出填埋场填效应气体。由于ＣＨ４内部的辐射特性，每增加１埋气体的主要成分见表１，其物理性质见表２［１－２］。个ＣＨ４分子产生的热效应是增加１个ＣＯ２分子产
生热效应的２１倍，所以ＣＨ４是造成地球温室效应表１填埋气体的主要成分（体积分数）
ＣＨ４／％５３
Ｈ２Ｓ／％０．２
Ｏ２／％＜１
（ＭＪ／ｍ３）ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及其他／％热值／
的最主要气体。温室效应致使全球变暖，而全球变暖会影响动植物的分布，并产生频繁而加重的气象灾害事件［
３］
４５．８１６．８
。
表２
物理性质相对密度
（空气＝１）可燃性与空气混合爆炸体积范围／％臭味毒性
填埋气体各成分的物理性质
ＣＯ２１．５２０
Ｈ２０．０６９
可燃
）臭味：填埋气体的臭味主要来自Ｈ２Ｓ和硫２
ＣＯ
ＮＨ３０．９６７
ＣＨ４０．５５５
可燃
Ｈ２Ｓ１．１９０
可燃
醇。这些化合物分别可在极低浓度下被感官嗅到（０．００５ｃｍ３／ｍ３和０．００１ｃｍ３／ｍ３），易对周围环境造成污染［
４］
０．９６７
可燃
。
５￣１５
无无
无无
４．０￣
７５．６４．３￣４５．５
有有
１２．５￣７４．０
轻微有
无无
）影响人体健康：填埋气体可以引起人窒息３
和中毒。在狭小空间中充满填埋气体会引起空气中氧气不足。填埋气体中的微量气体，如氯乙烯、
Ｈ２Ｓ等，及一些微量化合物达到足够的浓度时产
生毒性，人与之长期接触可以致癌。
收稿日期：２００７－０６－０３
第５期侯莉济南市垃圾填埋场填埋气体的收集利用
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４
）爆炸：当ＣＨ４在空气中的浓度达到５％￣１５％时，遇火就会爆炸。如果场内或周围有较密
闭的空间，ＬＦＧ无控制地向场外迁移和排放将会
造成气体积聚，形成爆炸隐患。
５
）影响植被：当填埋气体迁移通过土壤时，就可能发生植物根部的氧被其取代，造成植被恶化［
５］
。
２填埋气体收集利用的相关政策法规
国家环保总局在２００２年公布的关于实施《城
市垃圾填埋气体收集利用国家行动方案》中，明确鼓励民间资本和私营企业以及国际商业机构进入中国城市垃圾处理领域。鼓励企业参与，吸取国内外的成功经验，鼓励扶持开发商从事商业化运作，国家允许垃圾处理这一特殊行业的租赁和承包经营。建设部在《关于加强生活垃圾填埋场气体管理工作的通知》（建城函［２００２］３２９号）中明确要求：“对有条件的旧填埋场可进行敷管、排放、点燃等技术改造。已达到填埋气体回收利用条件的填埋场，在建设填埋气体收集系统的基础上，要加强对填埋场气体的综合利用。”
单纯的填埋气体发电投资较高，难有收益，所以一直以来政府和企业介入的积极性不高。但随着国家对环境污染重视程度和治理力度的不断加大，更由于２００６年２月１６日《京都协议书》正式生效，企业在政府的扶持下，可以通过参与清洁生产机制（ＣＤＭ）来获取部分收益，从而使得该项目收益率得到提高，达到既获取一定的收益又治理环境污染的双重目的。
３济南市垃圾填埋场填埋气体情况
依据济南市垃圾填埋场目前的填埋量、填埋
高度和填埋年限，填埋场正处于产气高峰期和对环境造成严重污染的阶段，而且该填埋区距离管理区和焚烧区建筑物较近，填埋气体无规则地随处迁移和扩散存在着较大的安全隐患，需要进行填埋气体的收集和利用，建设垃圾填埋场气体发电工程项目。项目的建设符合国家产业政策，应
具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。１９９９—２００６年填埋场垃圾填埋量见表３。
生活垃圾理论最大产气量可根据生活垃圾物理成分进行估算。济南市生活垃圾物理组分中有机物占５５％，有机物含水率约８０％。假设有机物中有机碳含量为５０％，８５％的有机碳转化为填埋气体。由此可计算出单位质量的垃圾最大理论产气量为：
表３
１９９９—２００６年填埋场垃圾填埋量
年份／年
填埋量／万ｔ
２０００５６２００１５８２００２６０２００３６２２００４６４２００５６６２００６
６８小计
４８２
５５％×２０％×５０％×８５％×２２．４／１２＝０．０８７（即８７
ｍ３／ｔ
）。根据国内的有关试验，垃圾的产气速率常数一般为０．１￣０．１５，这里取０．１，则该填埋场产气数学模型为：Ｒｔ＝８．２１ｅ０．１０ｔ。
其中：Ｒｔ为填埋气体产生速率，万ｍ３／（ａ・ｔ）；
ｔ为垃圾填埋年限，ａ。
根据此模型和该垃圾填埋场各年垃圾填埋量，可计算出各年份的填埋气体理论产生量。结合济南市垃圾填埋场的实际抽气试验等有关数据，考虑未来几年收集井的数量和填埋高度增加的因素，计算封场前各年可收集气量，封场后按理论计算值递减的比例推算封场后其他年度的可收集气量，结果见表４。
表４
２００５—２０１６年济南市垃圾填埋场填埋气体理论产生量和可收集量预测结果
年份／年
理论产生量／（万ｍ３／ａ）
可收集气量／（万ｍ３／ａ）
２００６２４６０７５９２００７２７０９１３０７２００８２９５２１７２６２００９３１８３２１７１２０１０２８２３２０２２２０１１２５０４１７９４２０１２２２２１１５９１２０１３１９７０１４１１２０１４１７４７１２５１２０１５１５４９１１１０２０１６
１３７４
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由于济南市垃圾填埋场面积和垃圾填埋规模都较大，填埋气体的产生量也较大，因此该填埋
场采用主动导排方式对填埋气体进行导排。目前填埋气体的收集方法主要有２种：一种是以水平管为主的集气系统，即随垃圾填埋面的上升分层铺设水平集气管道，它适用于小面积、平地建造台形填埋场；另一种是以垂直管为主的集气系统，特点是该区域填埋作业完毕后，集中打井，此集气系统和填埋作业不交叉进行，不会影响填埋作
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环境卫生工程第１５卷
业，并且填埋场内垃圾的不均匀沉降对系统影响较小。此系统又分为垃圾填埋单元封闭后钻井下管和在填埋垃圾之前预埋设垂直集气管，且随着填埋垃圾增高而增高的２种方式。竖型收集井和水平型收集盲沟在实际工程应用中各有利弊。由于济南市垃圾填埋场面积较大，目前填埋区已填最大高度为地上１６ｍ，填埋作业还在继续进行，采用水平收集盲沟容易使空气进入抽气系统，因此适合采用垂直收集井收集填埋气体。根据该填埋场的实际情况，气体导排设施的设计既要考虑已填埋垃圾又要考虑未填埋垃圾，分区打井下管，场内井在垃圾层升高时可采用拉拔式井头，随着填埋高度的不断增加，抽气井可以逐段拉高，最后用管网将各个井连接，统一收集填埋气体。
该垃圾填埋场属于平地型填埋场，目前垃圾填埋高度平均约为１６ｍ，最深已达２６ｍ。在填埋高度超过１０ｍ的地方均可打井抽气。填埋场运行期间设置的集气井的布置间距小于４０ｍ，但由于这些集气井非错列布置，抽气时井之间会出现盲区，因此集气井要重新打，错列布置，而且间距为４０ｍ。（上接第５３页）
生活垃圾减量的较好手段。
［１］
填埋气体通过气体扩散至内集气井内，在抽气站抽气压力下通过高密度聚乙烯管抽至抽气泵站，然后送至发电机组的预处理设备，根据机组对进气的要求，对填埋气体进行冷却、干燥、脱除机械杂质等预处理。处理达到要求的填埋气体进入燃气内燃机燃烧产生热能做功，带动内燃机和发电机发电上网。将原来无组织排放的填埋气体收集后用于燃烧发电，属于典型的环保和“三废”资源综合利用工程，将大大减少温室效应气体ＣＨ４的排放。
参考文献
朱新立，刘冬青，胡克，等．国外城市垃圾焚烧排放物标准比较［Ｊ］．资源节约和综合利用，１９９９（１）：３６－３７．［２］
何品晶，冯肃伟，邵立明．城市固体废弃物管理［Ｍ］．北京：科技出版
社，２００３．［３］
ＳｕｂｒａｍａｎｉａｎＰＭ．ＰｌａｓｔｉｃｓＲｅｃｙｃｌｉｎｇａｎｄＷａｓｔｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅＵＳ
［Ｊ］．ＲｅｓｏｕｒｃｅｓＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄＲｅｃｙｌｉｎｇ，２０００，２８：２５３－２６３．
［４］ＣｏｒｒｅａＳＭ，ＭａｒｔｉｎｓＥＭ，ＡｒｂｉｌｌａＧｒａｃｉｅｌａ．ＦｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅａｎｄＡｃｅｔａｌｄｅ－［Ｊ］．ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＥｎｖｉｒｏｎ－ｈｙｄｅｉｎａＨｉｇｈＴｒａｆｆｉｃＳｔｒｅｅｔｏｆＲｉｏｄｅＪａｎｅｉｒｏＢｒａｚｉｌ
ｍｅｎｔ，２００３，３７：２３－２９．
［５］
马加德，张志霄，章增明．杭州市生活垃圾优化处理技术分析［Ｊ］．能）：４７－５１．源工程，２００６（２
作者简介：侯莉（１９７７－），助理工程师，主要从事垃圾处理的检测与设计。
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已经具备了对生活垃圾实际质量进行称量的设备，但还没有覆盖全市，并且其正确性和监督机制还有待加强。
３．２．３制订生活垃圾排污指标交易制度
在完善的指标体系框架下，制订生活垃圾产生量排污指标交易制度。这种交易制度可在不同区县、不同单位、不同居民区等范围内实行。制度实行的前提是有指标体系的控制，如目前对各区有生活垃圾指标控制，一些区对辖区内的运输队也有指标控制。该制度的实行可以激发各区生活垃圾减量的积极性，以达到全市生活垃圾总量
３．３．２发展适合上海市的生活垃圾处置技术
要使城市废物减量，必须通过各种适当的技术手段来实现，如分流废物必须通过适当的资源化利用技术才能重新利用，生活垃圾预处理技术的应用可以使原生生活垃圾减量等。要使一项技术能够适用，具有生命力，必须符合经济、技术、政策、环境等多方面要求。并且，一项技术的推
控制的要求。但是，该制度实行时必须与违法、广应用大多需要政府的判断和支持，因此管理部偷倒、乱倒的监督和惩罚机制相配合，避免产生门必须对相关的技术进行掌握并分析，找到适合跨区乱倒现象。
上海市实际情况并行之有效的技术，促进其发展。
参考文献
［１］
上海市市容环境卫生管理局．上海市市容环境卫生统计数据汇总报表集（２００３—２００６）［Ｒ］．２００６．
３．３技术手段
３．３．１完善生活垃圾计量系统及基础数据统计
体系
科学有效的计量系统是生活垃圾产生量核算的基础，政策的设计和执行都必须以计量系统的基础数据为依据。可靠的基础数据统计体系可将计量系统的数据进行采集并成为管理和辅助决策的工具。目前，上海市一些大型中转、处置设施
［２］上海市统计局．上海市统计年鉴［Ｍ］．北京：中国统计出版社，２０００；
２００５．
［３］
杨凯，叶茂，徐启新．上海市废弃物增长的环境库兹涅茨特征研究［Ｊ］．地理研究，２００３，２２（１）：６０－６６．
作者简介：王震（１９７５－），工程师，主要从事城市生活垃圾的管理和研究。