关于垃圾填埋气体的收集利用研究

垃圾卫生填埋是一种投资少，处理费用低、处理量大，操作简便的处置垃圾方式在全球得到广泛的作用，但该方法会造成常规的环境污染。目前，我国大多数垃圾填埋的填埋方式比较落后，填埋气回收利用技术缺乏，这不仅造成环境污染及潜在安全隐患外，而且还是一种资源浪费。
1垃圾填理气体组成、产生机理及其影响因素
1.1填埋气体的组成与产生机理
由于垃圾成分的复杂性，填埋气体成分非常复杂，主要成分是甲烷、二氧化碳氮气、氧气、氨气、硫化氢、氢气等，其中甲烷约为45%~60%，CO2为40%~60%。垃圾进入卫填埋场，经过压实覆盖所后，外界的O2就不能进入到垃圾体内，当填埋作业过程中垃圾体的O2被微生物的好氧代谢耗尽后垃圾体逐渐过度到厌氧分解的阶段所。同时随着好氧代谢过程的减弱，初始大量产生的CO2体积比例逐渐降低；随着厌氧发酵过程的进行，CH4比例逐渐提高，在过渡阶段，主要有H2产生，在经历了最初的不稳定阶段后，CH4和CO2的浓度在很长一段时间里都能保持基本稳定，通常，CH4含量约为40%~60%（V）CO2含量约为60%~40%（V）同时产生少量的NH3、H2S、H2O等。
1.2填埋气体产量的决定因素和影响因素
①填埋垃圾的本身性质。垃圾中的可降解有机物含量越多，其产气量也就越大，而且产气持续时间也越长。易降解有机物（如食品垃圾、厨渣等）对填埋气的产生贡献最为直接，且为其它有机物的降解提供了条件。另外，较小的垃圾粒度可以增加垃圾的表面积及分布的均匀性，有助于填埋降解过程的加速，微生物的生长代谢过程是需要足够的营养物质，包括C、O、N、P、H及S、Fe等一些微量元素。②填埋垃圾堆体中的含水率。垃圾降解过程需要一定量的水分，水分是决定填埋气体与渗滤液产生量的主要因素。垃圾中的含水率：主要取决于垃圾本身的含水率，填埋区的降雨量以及填埋场本身的排水防渗措施，通常城市垃圾的含水率在30%~60%左右，生活垃圾的持水率通常在25%~50%。
2填埋气体的收集技术
2.1坚井收集物集统
早期的填埋气主要用坚井收集系统，具体做法是在填埋场填埋完垃圾不久，即用挖掘机械或人工打井的方式建造坚井系统，该收集系统不易收集早期的填埋气体，在系统建成前就有大量气体逸出，为了避免这一缺点，可将填埋场分成不同的区域、分期填埋。
2.2表面收集系统
填埋场在表面覆盖完成以后，便可进行表面收集系统的安装，整个系统是由排气管编织而成的收集网，填埋气通过排气细管输送到系统的几个中央采气点进行收集；另一个方法是在表面覆盖层的下面铺设开孔抽气管，可该技术必须在整个填埋场沉积密实稳定以后才能安装，所以这段时间可能要几年，这样一来就会有大量气体外逸。
2.3水平收集系统
水平式收集系统是在垃圾填埋到一定高主后，在填理场内铺设水平收集主管，然后，将水平气管收集到气体汇集到主收集管，不会影响日常填埋作业，一般水平收集管的垂直间距为25mm左右，水平间距约50mm左右，水平收集气体的表面积大，而且可以在填埋场设置多层。但是，该系统会受垃圾体内的污泥，管内形成的冷凝液的影响，阻塞管道，降低收集率，在施工时必须充分考虑这一些问题。
3填埋气的应用
目前，垃圾填埋气的利用途径很广包括：①用于蒸汽锅炉燃烧，用于生活和工业供热；②通过内燃机发电；③作为运输工具的动力燃料；④经脱水净化处理后作为管道气体；⑤应用于CO2工业；⑥用作生产甲醇的燃料，其中，垃圾填埋场沼气电技术最为成熟的技术，在全世界广泛的应用。在美国至今天已建2247座，欧共体建成175座，全世界共建成4817座，一年可以回收沼气达51.42亿立方米，相当于23.96万t石油。目前在国内垃圾填埋场沼气利用发电有杭州天子陵垃圾填埋场，广州大田山垃圾填埋场，南京水阁垃圾填埋场，湖南长沙垃圾填埋场。
3.1直接燃烧
进行加工处理的填埋气，可以直接供给工业及温室用户，其中以用于供暖或工业生产这种方式沼气的热效率最高，而这种填埋气利用方法的经济效益取决于填埋场到用户的距离及其连续性。
3.2发电
填埋气体收集及发电系统主要是由填埋气收集系统、燃烧系统和发电系统组成，填埋气经收集后，然后经压缩机加压输送至内燃发机组，经燃烧转化成电能传输到电力升压站，输送到当地电网供用户使用，相对于其它可再生能源发电技术，垃圾填埋气发电技术因其短时可贮存性，较强的调峰能力，适中的发电容量等特点更易被电网吸收，而且还比较简单易行费用较低等优点。