填埋氣體的收集系統(tǒng)

目錄1概述31.1生活垃圾的定義……………31.2城市生活垃圾處理方法簡(jiǎn)介………………32填埋場(chǎng)氣體的收集系統(tǒng)32.1收集系統(tǒng)的概述42.2氣體收集系統(tǒng)的類型和構(gòu)造53填埋氣63.1填埋氣體的組成63.2填埋氣體的特性63.3填埋氣體產(chǎn)生原理63.4填埋場(chǎng)氣體的產(chǎn)生過(guò)程63.5影響填埋場(chǎng)氣體生成的因素83.6垃圾填埋氣體對(duì)環(huán)境的危害94主要計(jì)算94.1填埋場(chǎng)庫(kù)容及覆土量94.2填埋氣體的產(chǎn)氣量105填埋氣體的收集方式135.1導(dǎo)氣系統(tǒng)135.2排氣系統(tǒng)136抽氣井布置136.1抽氣井布點(diǎn)136.2抽氣井及井口裝置157填埋場(chǎng)的工藝流程157.1填埋區(qū)劃分157.2垃圾填埋工序167.3垃圾填埋工藝圖168結(jié)論17參考文獻(xiàn)17《固體廢棄物與噪聲控制課程設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一．課程設(shè)計(jì)題目填埋氣體的收集系統(tǒng)二．設(shè)計(jì)參數(shù)1．垃圾以250t/d〔240t/d、230t/d、220t/d、210t/d〕進(jìn)行填埋；考慮垃圾填埋壓實(shí)后的密度為650kg/m3，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%，覆蓋土容積按填埋垃圾量的2．填埋氣體產(chǎn)氣量計(jì)算任選一種填埋氣體的計(jì)算方法，進(jìn)行產(chǎn)氣量的估算。三．課程設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容經(jīng)比照后，確定填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)；計(jì)算效勞年限為10年〔2023年-2025年〕的填埋場(chǎng)庫(kù)容及覆土量；對(duì)填埋氣體的產(chǎn)氣量進(jìn)行估算并確定收集系統(tǒng)；假設(shè)氣體需要收集，進(jìn)行抽氣井布點(diǎn)〔回收氣體占總產(chǎn)氣量的60％〕，并畫(huà)出填埋場(chǎng)的工藝流程圖、抽氣井及井口裝置圖、豎直抽氣井的布置圖；繪制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的圖紙；寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及計(jì)算說(shuō)明書(shū)。四．格式課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容完整、計(jì)算準(zhǔn)確、論文簡(jiǎn)潔、文理通順、裝訂整齊、A4打?。粓D表要整齊，每個(gè)圖、表都要有名稱和編號(hào)，并與說(shuō)明書(shū)內(nèi)容一致，最后成果及圖表要字體工整?！舱模核误w，5號(hào)字；1號(hào)標(biāo)題小4號(hào)字；行間距：20磅；頁(yè)眉〔固體廢棄物與噪聲控制課程設(shè)計(jì)〕、頁(yè)碼：如-1-；所有公式必須用公式編輯器進(jìn)行編輯。表格必須三線表?！澄澹O(shè)計(jì)時(shí)間2014年環(huán)境工程教研室201概述1.1生活垃圾的定義根據(jù)《中華人民共和國(guó)固體廢物污染物環(huán)境防治法》中的規(guī)定，生活垃圾是指在日常生活中或者為日常生活提供效勞的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物以及法律、行政法規(guī)規(guī)定視為生活垃圾的固體廢棄物。一般而言，工業(yè)廢棄物之外的固體廢棄物都可以統(tǒng)稱為生活垃圾。但是在日常生活中所講的生活垃圾是指由家庭日常產(chǎn)生并由城市環(huán)境衛(wèi)生機(jī)構(gòu)收集處置的混合固體廢棄物，以及與這類廢物性質(zhì)類似的辦公、商業(yè)、園林廢棄物等。生活垃圾一般可分為四大類：可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。1.2城市生活垃圾處理方法簡(jiǎn)介目前，對(duì)城市生活垃圾的處理主要有以下三種方法：①

填埋法一般分為簡(jiǎn)易填埋和衛(wèi)生填埋。簡(jiǎn)易填埋就是不采取任何措施對(duì)垃圾進(jìn)行露天堆放，自然填溝和填坑處理，這是最原始的城市垃圾處理方式，對(duì)空氣、水源等環(huán)境造成嚴(yán)重污染。衛(wèi)生填埋是將生活垃圾在選定的適宜場(chǎng)搶先做好底部防滲、沼氣收集、垃圾滲濾液及污水處理等設(shè)施后進(jìn)行填埋，填埋過(guò)程中采取除臭、滅蠅等措施。防止蚊蠅大量滋生和垃圾產(chǎn)生的惡臭污染周圍的環(huán)境。垃圾填埋到一定高度后進(jìn)行逢場(chǎng)處理，加上覆蓋材料，讓垃圾堆體經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的物理、化學(xué)和生物作用到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的一種處理方法?？梢苑乐箤?duì)地下水、大氣及周哦為環(huán)境污染，垃圾填埋產(chǎn)生的沼氣可收集發(fā)電，也可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。它是目前我國(guó)生活垃圾所采取的主要處理方法。②

燃燒法燃燒是一種城市生活垃圾的高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，即以一定量的過(guò)?？諝馀c被處理的廢物在燃燒爐內(nèi)進(jìn)行氧化燃燒反響。產(chǎn)生惰性氣態(tài)物和無(wú)機(jī)不可燃物，以形成穩(wěn)定的固態(tài)殘?jiān)奶幚矸椒?。其?yōu)點(diǎn)是可使垃圾高度減量化、無(wú)害化，同時(shí)可利用燃燒產(chǎn)生的熱量發(fā)電，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。③

堆肥法垃圾堆肥是在一定溫度下，對(duì)垃圾進(jìn)行發(fā)酵、生物分解，將其中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為農(nóng)作物所需要的腐殖土，使垃圾到達(dá)無(wú)害化的一種方法。這種方法比擬簡(jiǎn)單、投資少，可以做到垃圾資源化。2填埋場(chǎng)氣體的收集系統(tǒng)收集填埋氣體的作用時(shí)減少填埋氣體向大氣的排放量、控制填埋氣體的無(wú)序遷移，并為填埋氣體的回收利用做準(zhǔn)備。收集系統(tǒng)可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，被動(dòng)式收集系統(tǒng)利用垃圾體內(nèi)的氣體壓力來(lái)收集填埋氣體，主動(dòng)收集系統(tǒng)那么是采用抽真空的方法來(lái)控制氣體的流動(dòng)。主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)主要由抽氣井、集氣管、冷凝水收集井和泵站、真空源、氣體處理站〔回收或燃燒〕以及氣體監(jiān)測(cè)設(shè)備等組成。被動(dòng)收集設(shè)施根據(jù)設(shè)置方向分為豎向收集方式和水平收集方式兩種類型。被動(dòng)收集系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低，而且維護(hù)保養(yǎng)也比擬簡(jiǎn)單。假設(shè)將排氣口與帶閥門(mén)的管子連接，被動(dòng)收集系統(tǒng)即可轉(zhuǎn)變成主動(dòng)收集系統(tǒng)。2.1收集系統(tǒng)的概述我國(guó)城市垃圾中可迅速降解的有機(jī)物含量一般大于國(guó)外垃圾，填埋垃圾開(kāi)始產(chǎn)氣的時(shí)間較國(guó)外早，產(chǎn)氣速率也較國(guó)外的快，但相應(yīng)的產(chǎn)氣持續(xù)周期比國(guó)外的填埋場(chǎng)短。目前，我國(guó)填埋氣體普遍采用被動(dòng)自然排放，對(duì)環(huán)境存在著許多隱患，因此對(duì)于新建的衛(wèi)生填埋場(chǎng)的填埋氣體應(yīng)“主動(dòng)抽氣、集中點(diǎn)燃排放〞，填埋氣體的導(dǎo)排、處理和利用措施應(yīng)根據(jù)填埋場(chǎng)的規(guī)模、生活垃圾成分、產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣量和用途等來(lái)確定，填埋氣體不利用時(shí)，應(yīng)主動(dòng)導(dǎo)出，并采取集中燃燒處理。由于大局部沼氣在填埋場(chǎng)填埋過(guò)程中就已形成，所以填埋氣采集應(yīng)在填埋過(guò)程中就開(kāi)始實(shí)施。對(duì)于分層堆放的填埋場(chǎng)，可采用水平采氣系統(tǒng)，但要注意采氣管道的鋪設(shè)不要影響垃圾的填埋。對(duì)已建成封場(chǎng)的填埋場(chǎng)，可采用外表收集或豎井收集技術(shù)。但填埋深度大于20m采用主動(dòng)導(dǎo)氣時(shí)，應(yīng)采用水平收集與豎井收集相結(jié)合的方式。垂直收集管的設(shè)置按填埋進(jìn)程分，主要有三種方式：⑴在填埋垃圾前從填埋區(qū)最低部起一次建設(shè)一定高度，以后隨垃圾填埋、堆體的升高續(xù)接，直到到達(dá)設(shè)計(jì)堆體最終高度并高出一定距離。這種方式有利于填埋堆體滲濾液的排出，可相對(duì)更好的控制垃圾堆體的含水率，以防止由于堆體水分含量過(guò)大造成垃圾運(yùn)輸困難，還可控制堆體中滲濾液的側(cè)向壓力過(guò)大導(dǎo)致的滲濾液從堆體側(cè)向滲出；不利的是收集管直接與場(chǎng)低防滲層接觸，接觸部位要特別處理，防止局部垂直壓力過(guò)大損壞防滲層，同時(shí)也會(huì)對(duì)填埋作業(yè)帶來(lái)一定的不便。⑵在填埋過(guò)程中，堆體到達(dá)一定高度〔如4m〕以后開(kāi)始設(shè)置收集管，以后隨堆體的升高續(xù)接，直至到達(dá)設(shè)計(jì)的最終高度并高出一定距離。這種方式不用收集管部位特殊處理，但不利于滲濾液的導(dǎo)排。⑶在填埋堆體到達(dá)設(shè)計(jì)的最終高度或一定的高度〔如10m〕后采用打井插管方式設(shè)置收集管。這種方式非常有利于填埋作業(yè)的順利進(jìn)行，建立集中的收集系統(tǒng)可一次完成，比擬有利于施工。垂直收集管的設(shè)置按所采用的材料劃分也可有三種形式：⑴完全石籠式，適用于在填埋過(guò)程中設(shè)置，使用鐵絲網(wǎng)或鋼板圍成直徑600～1000mm的圓柱體，在其內(nèi)填充卵石。⑵石籠與HDPE管結(jié)合的形式，在石籠中間設(shè)置HDPE花管，這種形式有利于導(dǎo)氣及氣體的收集⑶以HDPE花管為主的形式，主要用于在堆體到達(dá)設(shè)計(jì)高度后打井設(shè)置收集管。2.2氣體收集系統(tǒng)的類型和構(gòu)造在填埋場(chǎng)使用時(shí)和關(guān)閉之后,經(jīng)營(yíng)者可能需要對(duì)氣體的流動(dòng)實(shí)行控制。收集填埋場(chǎng)廢氣的系統(tǒng)有兩種類型,即被動(dòng)收集系統(tǒng)和主動(dòng)收集系統(tǒng)[6]?！?〕被動(dòng)氣體收集系統(tǒng)被動(dòng)氣體收集系統(tǒng)讓氣體直接排出而不使用機(jī)械手段如氣泵或水泵等。這個(gè)系統(tǒng)可以在填埋場(chǎng)外部或內(nèi)部使用。周邊的溝槽和管路作為被動(dòng)收集系統(tǒng)阻止氣體通過(guò)土體向側(cè)向流動(dòng)并直接將其排入大氣。如果地下水位較淺,溝槽可以挖至地下水位那個(gè)深度,然后回填透水的石渣或埋設(shè)多孔管作為被動(dòng)系統(tǒng)的隔墻,根據(jù)周圍土的種類,需要在溝槽外側(cè)設(shè)置實(shí)體的透水性很小的隔墻,以增進(jìn)溝槽內(nèi)被動(dòng)排氣量。如果周圍是砂性土,其透水性和溝槽填土相似,那么需在溝槽外側(cè)鋪一層柔性薄膜,以阻止氣體流動(dòng),讓氣體經(jīng)排氣口排出。如果周邊地下水位較深,作為一個(gè)補(bǔ)救方法,也可用泥漿墻阻止氣體流動(dòng)。圖1.2表示一種典型的被動(dòng)排氣方式,它既有中間覆蓋又有封頂系統(tǒng)。被動(dòng)氣體收集系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低,而且維護(hù)保養(yǎng)也較簡(jiǎn)單。圖2.1一個(gè)獨(dú)立的被動(dòng)氣體排放系統(tǒng)示意圖圖2.2典型的填埋場(chǎng)排放氣體被動(dòng)收集系統(tǒng)〔2〕主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)假設(shè)被動(dòng)氣體收集系統(tǒng)不能有效地處理填埋場(chǎng)氣體,就必須采用主動(dòng)氣體收集系統(tǒng),利用動(dòng)力形成真空或產(chǎn)生負(fù)壓,強(qiáng)迫氣體從填埋場(chǎng)中排出。極大多數(shù)主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)均利用負(fù)壓形成真空,使填埋廢氣通過(guò)抽氣井、排氣槽或排氣層排出。主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)構(gòu)造的主要局部有抽氣井、集氣管、冷凝水脫離和水泵站、真空源、氣體處理站(回收或燃燒)以及監(jiān)測(cè)設(shè)備等。3.填埋氣3.1填埋氣體的組成填埋場(chǎng)的主要?dú)怏w包括NH3、CO2、CO、H2、H2S、CH4、N2和O2等，其中以CH4和CO2的含量最高。其典型特征為溫度約43-49℃，相對(duì)密度約1.02-1.06，水蒸氣含量到達(dá)飽和，高位熱值為15630-19537KJ/m3。3.2填埋氣體的特性填埋氣為CH4、CO2以及其它一些微量成分，如N2、H2S、H2和揮發(fā)性有機(jī)物等，其中CH4的含量到達(dá)40%～60%。CH4和CO2是主要的溫室氣體，CH4對(duì)O3的破壞是CO2的40倍，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)比CO2高20倍以上，CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)會(huì)使全球氣候變暖。甲烷易燃易爆，當(dāng)其與空氣混合比到達(dá)5%～15%時(shí)，極易引發(fā)爆炸和火災(zāi)事故。CO2的密度較大，是空氣的1.5倍，CH4的2.8倍，會(huì)向填埋下部遷移，在填埋場(chǎng)地勢(shì)較低處富集，有可能通過(guò)填埋場(chǎng)根底薄弱處滲出，沿地層下移并與地下水接觸。由于CO2易溶于水，不僅會(huì)使水的pH值降低，而且會(huì)使地水礦物質(zhì)含量增高，使地下水硬化。填埋氣的惡臭氣味會(huì)引起人的不適，其中含有多種致癌、致畸的有機(jī)揮發(fā)物。這些氣體如不采取適當(dāng)措施加以回收處理，而直接向場(chǎng)外排放，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和人員造成傷害。圖3.1城市固體廢棄物填埋場(chǎng)氣體產(chǎn)出概念模型3.3填埋氣體產(chǎn)生原理填埋氣是填埋場(chǎng)內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)通過(guò)微生物降解、揮發(fā)和化學(xué)反響而產(chǎn)生的一種混合氣體,由CH4、CO2、O2、N2、H2和多種痕量氣體組成,主要成分是CH4和CO2。填埋氣產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng),大致可以分為5個(gè)階段。3.4填埋場(chǎng)氣體的產(chǎn)生過(guò)程城市固體廢棄物在其分解期間會(huì)產(chǎn)生大量氣體,填埋廢氣的生成是一個(gè)生化過(guò)程,有機(jī)廢棄物經(jīng)由微生物分解產(chǎn)生CO2、CH4和其它氣體。這些氣體中,主要是CO2、CH4等氣體,也有少量的微量氣體。主要?dú)怏w系廢棄物中有機(jī)成分經(jīng)分解生成的,微量氣體雖然數(shù)量很少,但其中一局部可能有毒,會(huì)對(duì)公眾健康帶來(lái)危害。填埋場(chǎng)中各類氣體生成的百分分布典型值。如表3.2所示,表3.2城市固體廢棄物填埋場(chǎng)氣體成分典型值成分占枯燥體積百分比成分占枯燥體積百分比CH4

(沼氣)45～60NH311～110CO240～60H20～12N22～5CO0～12O211～110微量成分101～16S、H2SO4等0～110其中CH4和CO2是廢棄物中生物降解有機(jī)廢料在厭氧環(huán)境中分解生成的。圖3.3表示埋場(chǎng)氣體組成隨時(shí)間的變化。最初,填埋場(chǎng)中氣體的分布和大氣是一樣的,約80%為N2,20%為O2,還有少許CO2和其它氣體。后來(lái)填埋場(chǎng)中的微生物開(kāi)始分解有機(jī)材料,氧氣減少,二氧化碳增加,需氧環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬醐h(huán)境。一開(kāi)始填埋場(chǎng)氣體中甲烷很少,但隨著時(shí)間增加其含量愈來(lái)愈高,二氧化碳的含量反而略有減少。這些氣體實(shí)際上是以甲烷和二氧化碳為主的一種混合氣體,經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間,當(dāng)填埋場(chǎng)中的有機(jī)材料消耗完時(shí),所有氣體的生成也就中止了。圖3.3填埋場(chǎng)氣體組成隨時(shí)間的變化用重型建筑機(jī)械和碾壓機(jī)壓緊的垃圾，在填埋場(chǎng)隔絕空氣的狀態(tài)下，由微生物的生化降解作用而產(chǎn)生填埋氣體。其分解過(guò)程經(jīng)過(guò)5個(gè)階段：好氧分解階段；液化產(chǎn)酸階段；CH4增長(zhǎng)階段；穩(wěn)定產(chǎn)CH4階段；填埋場(chǎng)的穩(wěn)定階段[4]?！?〕好氧分解階段；填埋初期，垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行好氧分解，時(shí)間可持續(xù)數(shù)天至幾個(gè)月；該階段主要是好氧微生物作用，產(chǎn)生的氣體主要有CO2、H2O、NH3?！?〕液化產(chǎn)酸階段；好氧分解進(jìn)行中，填埋區(qū)內(nèi)O2逐漸減少，轉(zhuǎn)入?yún)捬跸?、水解產(chǎn)酸階段；該階段主要是厭氧菌作用，產(chǎn)生的氣體有CO2、H2及少量CH4。〔3〕CH4增長(zhǎng)階段；隨著CH4菌增長(zhǎng)，CH4含量增加，揮發(fā)性有機(jī)酸積累下降，pH值增加為堿性；該階段可持續(xù)1～2年?！?〕穩(wěn)定產(chǎn)CH4階段；此階段為動(dòng)態(tài)平衡階段，揮發(fā)性有機(jī)酸積累很少，主要產(chǎn)生CH4、CO2，氣體組成穩(wěn)定，是填埋場(chǎng)氣體利用的主要階段；大型垃圾填埋場(chǎng)此階段可持續(xù)10年以上。〔5〕填埋場(chǎng)的穩(wěn)定階段；可降解有機(jī)物根本耗盡，產(chǎn)生的氣體、滲濾液量減少，填埋場(chǎng)出現(xiàn)不均勻沉降，空氣重新進(jìn)入填埋場(chǎng)，封場(chǎng)后的土地利用在此階段進(jìn)行。上述五個(gè)階段并不是絕對(duì)孤立的，它們相互作用互為依托，有時(shí)會(huì)發(fā)生一些交叉。各個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間，那么根據(jù)不同的廢物、填埋場(chǎng)條件而有所不同。因?yàn)樘盥駡?chǎng)中垃圾是在不同時(shí)期進(jìn)行填埋的，所以在填埋場(chǎng)的不同部位，各個(gè)階段的反響都在同時(shí)進(jìn)行。3.5影響填埋場(chǎng)氣體生成的因素填埋場(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(kāi)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)尚有局部甲烷存在,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。二氧化碳那么在需氧和厭氧狀態(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。表3.4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值到達(dá)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N2、H2濃度開(kāi)始降低游離脂肪酸的形成到達(dá)峰值,開(kāi)始產(chǎn)生CH4氣體中CH4、CO2開(kāi)始減少且產(chǎn)生N2氣體中以N2為主且厭氧分反響結(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)枯燥的填埋場(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(見(jiàn)圖3.4)。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0125～0175kPa,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。3.6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)外的效勞設(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(shù)木或灌木，并且對(duì)相鄰的將要開(kāi)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(kāi)發(fā)工程都應(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4.1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%;那么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)；那么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：4.2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?！?〕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/〔t·a〕；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〕公式中各量確實(shí)定MP0確實(shí)定MP0為新鮮垃圾的產(chǎn)CH4潛能(Nm3/tQUOTE)，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MP0QUOTE的數(shù)值從2O到200(Nm3/tQUOTE)，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)算值比擬，發(fā)現(xiàn)與COD法的計(jì)算結(jié)果比擬接近．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，我國(guó)城市垃圾中干基有機(jī)物的COD轉(zhuǎn)化系數(shù)約為1.2(kg一COD／kg一DVS)．每千克COD分解產(chǎn)生0.35mol的CH4，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MP0QUOTE為85(Nm3/tQUOTE)，中小城市垃圾填埋場(chǎng)的MP0為65(Nm3/tQUOTE)．td確實(shí)定td的數(shù)值有很多爭(zhēng)議，Bogner等人提出為20年，而Findikakis等人那么提出是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，這根本符合我國(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)．表4.1計(jì)算結(jié)果年份/Nm3/t11.0016.25148281220.7812.68115705030.619.9190428840.477.6469715050.376.0154841260.294.7142978870.223.5832667580.172.7625185090.142.28208050100.111.79163338QUOTETi確實(shí)定Ti是填埋場(chǎng)第i層中廢棄物的噸數(shù)，可以按照填埋場(chǎng)每年填入廢棄物量進(jìn)行確定．〔3〕計(jì)算設(shè)該垃圾填埋場(chǎng)位于中小型城市，那么由上述資料可知，MP0=QUOTE65(Nm3/tQUOTE)，d=4a.那么：根據(jù)以上三個(gè)公式經(jīng)計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4.1。由表4.1可得當(dāng)從垃圾填埋開(kāi)始到第十年期間，每一年產(chǎn)甲烷的量。由上述模型知，對(duì)中小型城市，填埋垃圾大約在4～5年后其產(chǎn)CH4過(guò)程即趨于結(jié)束，在五年以后產(chǎn)CH4量會(huì)很少，但在此不忽略。每一年的產(chǎn)CH4量見(jiàn)表4.2。表4.2每一年CH4的產(chǎn)量第i年產(chǎn)CH4量/Nm3/t(以Q(i)表示)1148281221157050390428846971505548412642978873266758251850920805010163338那么，第t年整個(gè)垃圾填埋場(chǎng)的產(chǎn)氣量為：，可得，在第t年時(shí)垃圾的累計(jì)產(chǎn)氣量，如表4.3所示。表4.3第t年時(shí)填埋場(chǎng)的累計(jì)產(chǎn)氣量第t年在第t年時(shí)整個(gè)填埋場(chǎng)的累計(jì)產(chǎn)氣量/m3N/a十五年的總產(chǎn)氣量/m3N/a11482812226398623354415044241300547897126521950045290024755461758579802596006075106022413假設(shè)認(rèn)為，垃圾填埋四年后就不再產(chǎn)生CH4氣體，那么從第五年到第九年的產(chǎn)氣量均相等。那么可知第t年整個(gè)填埋場(chǎng)的累計(jì)產(chǎn)氣量為：當(dāng)t4時(shí)，F(xiàn)(t)=,那么可得第t年的累計(jì)產(chǎn)氣量和總產(chǎn)氣量，如表4.4所示：〔認(rèn)為第十年的垃圾產(chǎn)生一年的甲烷氣體〕表4.4第t年時(shí)填埋場(chǎng)的累計(jì)產(chǎn)氣量第t年在第t年時(shí)整個(gè)填埋場(chǎng)的累計(jì)產(chǎn)氣量/Nm3/t十年的總產(chǎn)氣量/Nm3/t11482812226398623354415044241300547897123733949664789712747897128478971294789712101482812所以產(chǎn)生的氣體量=總氣體量X60%=37339496X60%=22403697.6m3=2.2x107m35垃圾填埋的收集方式5.1導(dǎo)氣系統(tǒng)導(dǎo)氣系統(tǒng)由垂直導(dǎo)氣管組成，垂直導(dǎo)氣管安裝在滲瀝液收集管的支座上，管間距40m。導(dǎo)氣管管材采用特制穿孔工程塑料管，管徑為DN200。導(dǎo)氣管四周設(shè)石籠透氣層即鉛絲網(wǎng)包攏級(jí)配碎石濾料〔300mm厚，粒徑50～150mm。〕，導(dǎo)氣系統(tǒng)的鋪設(shè)隨著填埋作業(yè)逐層上升而逐根加高。5.2排氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng)采用分散排放方式，即每根導(dǎo)氣管均設(shè)一根排氣管，將收集的填埋氣在排氣管口點(diǎn)燃。排氣管口高出最終覆蓋層1m〔即距離地面高約6.5m〕，有利于填埋氣體的擴(kuò)散。6抽氣井布置6.1抽氣井布點(diǎn)抽氣井按三角形布置，影響半徑應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。但由于抽氣井的布置會(huì)影響集氣/輸氣管路徑，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和實(shí)際限制因素，對(duì)抽氣井進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)，在建設(shè)LFG抽氣井的過(guò)程中，井確實(shí)切位置還需要根據(jù)遇到的情況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。為了優(yōu)化豎井的布置和確定有效的產(chǎn)氣范