城市生活垃圾填埋产气变化规律.pdf

城市生活垃圾填埋产气变化规律

摘要：通过理论计算及垃圾填埋场单元试验,测试了生活垃圾填埋产气变化

规律，结果表明，垃圾进入填埋场后产气率很快达到高峰，随后在以指数规律逐

渐下降，产气速率随时间的增加而减小，波动范围为1.4~206.2mL／kg·d。在现

场试验时，填埋后2a的产气速率为4.71mL/kg·d。

关键词：城市生活垃圾填埋气体产气量产气速率资源化

一、引言

朝阳市生活垃圾的处理以填埋为主。通过厌氧微生物的分解作用，垃圾填埋

发酵后会产以CH4和CO2为主要成份的气体（LFG）。国外发达国家的LFG控

制回收利用技术已经成熟，且应用广泛。我国则较为落后，若能控制LFG，并

有效地利用，做到化害为利，保护环境，快速实现垃圾场“稳定化、安全化”，填

埋沼气“资源化”的目标。要发展上述技术，掌握LFG产气规律是必要条件。

朝阳市现有垃圾堆放场生填埋场一座，三面环山，占地面积34000m2，填埋

深度为18m。自1992年开始投入使用，服务年限20年，目前已堆放垃圾总量

200万吨。本课题研究由辽宁凯田再生能源环保公司是以狼山填埋场为依托工程

的。

二、理论计算

1.垃圾组份

城市垃圾通常是指居民生活、商业活动、旅游、市政维护、企事业、机关单

位办公等过程中产生的生活废弃物，如厨房垃圾、灰土、砖瓦陶瓷、纸类、塑料

橡胶、织物、玻璃、金属、草木等。朝阳市混合湿垃圾的组成见表1。

从表1中，可以看出其组成特点：有机物占95%，其中食品类废物占70%

以上，易降解的有机物（食品类和纸品类）80%左右，含水率平均值为55.46%。

2.填埋气产生和产气速率

产气量是指从开始产气到产气结束的整个填埋产气年限（几年或几十年）内，

单位质量（kg)混合湿垃圾产生的气体总量；产气速率是单位质量（kg）混合湿

垃圾在单位时间（d）内产生的气体量。两者的区别在于所涉及的时间因子的尺

度不同。

产气速率受垃圾的大小和成份，填埋时间、含水量，填埋深度、压实密度、

PH值及温度、堆放年限等因素的影响，因而是一变值。对于已经填埋的垃圾而

言，因垃圾成份中有机可降解物的含量一定，故其产气量在理论上是一定值。

3.理想条件下最高产气量的计算模式

理论计算可以垃圾成份和元素分析为依据，最终通过生化反应式计算出的产

气量，但其值偏高。本工程采用最有权威、最具有代表性、使用较广的为美国环

保局（EPA）和美国CH2MHILL公司（联合国全球环境基金项目国外技术咨询

公司）的计算模式，来预测朝阳市狼山垃圾填埋场的计算产气量。本文采用了

CH2MHILL公司估算模型公式为：SchoolCanyon的估算模型，SchoolCanyon模

型基于这样的假设：在厌氧条件下，垃圾进入填埋场后产气率很快达到高峰，随

后在以指数规律逐渐下降，与实际情况较符合。

SchoolCanyon模型数学表达式：

Q=

其中：Q－填埋气体产生量，m3/a；

Ri-填埋场封场前（从开始运行）第i年的垃圾填埋量，t；

ti－垃圾填埋场开始运行至第i年的时间，a；

k－垃圾产气速率常数，1/a（取0.02）；

n－垃圾填埋场设计年限，a；

L0－垃圾厌氧最大产气量，m3/t（取120m3/t）。

4.结果

本工程垃圾设计年限为20年，逐年垃圾产气量变化趋势见图1，产气量见

表2。

根据计算结果及垃圾场产气量趋势，2008年产气量最大，产气量6.19mL/

kg·d，年产气452.35万m3/年。

三、垃圾场试验

1.狼山填埋场单元气体输导工程

工程是参考国外资料并结合狼山填埋场浅层填埋、地下水位高的特点而设计

的。沼气采集方法采用竖管与水平管采集系统，在其上打垂直井采气。单元内共

布设15个竖式集气井，分两排平行排列，排间距为60m，井间距为50m。井口

直径0.2m，竖井深度为5.8m，筒体为高密度聚乙烯管（HDPE），筒壁均匀布有