一、導言

在(zai)過去的(de)十年(nian)(nian)(nian)里，中國(guo)經歷了(le)經濟的(de)高速增長，同時也導(dao)致了(le)城(cheng)市垃圾產生(sheng)量(liang)的(de)相應(ying)增加(jia)。1996年(nian)(nian)(nian)，中國(guo)的(de)城(cheng)市垃圾產生(sheng)量(liang)估計(ji)接近1億噸，而2000年(nian)(nian)(nian)增長到了(le)1.2至1.4億噸。

據(ju)有(you)關報道(dao)，中國(guo)的(de)城(cheng)(cheng)市垃圾(ji)產生量大約是(shi)每(mei)(mei)(mei)人每(mei)(mei)(mei)天0.66到2.62公(gong)斤之間，平(ping)均為每(mei)(mei)(mei)人每(mei)(mei)(mei)天1.16公(gong)斤。隨著(zhu)(zhu)經(jing)濟的(de)發展和生活水平(ping)的(de)提高(gao)，垃圾(ji)的(de)成分也(ye)發生了顯著(zhu)(zhu)的(de)變化。某些城(cheng)(cheng)市報道(dao)的(de)垃圾(ji)成分已與工(gong)業化國(guo)家(jia)相似。

過去城(cheng)市垃(la)圾只是(shi)(shi)運到填埋場(chang)和(he)堆放(fang)(fang)場(chang)處理，但現在對環(huan)境，尤其是(shi)(shi)對地(di)下水源(yuan)和(he)地(di)表水源(yuan)的(de)保護已得到重視，因(yin)此，那種選址不(bu)當和(he)簡易處理的(de)垃(la)圾堆放(fang)(fang)場(chang)正在被關閉，取而代(dai)之的(de)是(shi)(shi)使地(di)下水和(he)地(di)表水得到保護的(de)先(xian)進(jin)設施。但是(shi)(shi)，隨(sui)著有關全球變暖和(he)氣候變化問題的(de)日益突(tu)出(chu)，下一(yi)個課(ke)題是(shi)(shi)著重于優(you)化新的(de)垃(la)圾填埋場(chang)的(de)沼(zhao)氣回收利用，減少溫室氣體的(de)排放(fang)(fang)。

垃(la)圾填(tian)(tian)埋(mai)(mai)場中的(de)有(you)機(ji)廢物在厭氧狀態下(xia)分(fen)解，會產生(sheng)填(tian)(tian)埋(mai)(mai)氣體（LFG）。除了少量的(de)其他(ta)成(cheng)分(fen)之(zhi)(zhi)外，填(tian)(tian)埋(mai)(mai)氣體主要由數量大致相當(dang)的(de)沼氣和(he)二氧化碳組成(cheng)。沼氣是(shi)一種(zhong)使(shi)21世紀(ji)全球(qiu)變暖(nuan)趨勢(shi)的(de)強(qiang)力溫室(shi)氣體。開展從垃(la)圾填(tian)(tian)埋(mai)(mai)場中回(hui)收利(li)用(yong)填(tian)(tian)埋(mai)(mai)氣，使(shi)之(zhi)(zhi)成(cheng)為(wei)再生(sheng)資源(yuan)，可(ke)以生(sheng)產能(neng)源(yuan)并(bing)取代石(shi)油(you)和(he)煤(mei)。同時，通過完善填(tian)(tian)埋(mai)(mai)氣回(hui)收系統，還(huan)可(ke)以取得包(bao)括(kuo)控制填(tian)(tian)埋(mai)(mai)氣體的(de)遷(qian)移和(he)減(jian)少垃(la)圾臭氣的(de)環境效益。

此(ci)外(wai)，填(tian)埋(mai)氣體(ti)的(de)(de)回收利用還有其他(ta)的(de)(de)環境和(he)經濟效益，一個(ge)(ge)減排(pai)信貸的(de)(de)國際市場(chang)已經形成(cheng)，實(shi)現的(de)(de)減排(pai)量可以用于出(chu)售。減排(pai)貿易的(de)(de)計(ji)劃，如清潔(jie)發展機(ji)制，在京都議定書的(de)(de)框架下得到鼓勵(li)。因此(ci)，有必要評(ping)估垃(la)圾填(tian)埋(mai)氣體(ti)回收系統的(de)(de)設計(ji)和(he)效能，以期在填(tian)埋(mai)場(chang)的(de)(de)整個(ge)(ge)運行期間最大限度地實(shi)現沼(zhao)氣的(de)(de)減排(pai)。

二、填埋場沼氣的控制方案

1.概述

配(pei)置填埋(mai)氣(qi)體的回(hui)(hui)收系(xi)(xi)統和運行設備是控制填埋(mai)氣(qi)體逸出(chu)的常用做法(fa)，這種方(fang)法(fa)在國際上廣泛采(cai)用。有越來越多的中國的垃圾(ji)填埋(mai)場(chang)安(an)裝(zhuang)填埋(mai)氣(qi)體回(hui)(hui)收系(xi)(xi)統，這些系(xi)(xi)統包括被動系(xi)(xi)統和主動系(xi)(xi)統。簡述如下：

A.被動系統

被動(dong)排氣系統是填埋(mai)(mai)氣體(ti)控制系統中(zhong)最簡單的(de)一種類型，一般用(yong)于(yu)小(xiao)型的(de)填埋(mai)(mai)場(chang)和已關閉的(de)填埋(mai)(mai)場(chang)。也可(ke)用(yong)作大型填埋(mai)(mai)場(chang)的(de)臨(lin)時措施(shi)。

被動系統在垃圾(ji)填埋作(zuo)業區內部或(huo)周(zhou)邊地下設置有(you)排氣(qi)井或(huo)石籠，以為(wei)填埋氣(qi)排出大(da)氣(qi)提供便(bian)捷(jie)的通道。在一些填埋場（主要是小型填埋場或(huo)已關閉的填埋場），填埋氣(qi)不經(jing)處理就直接排入大(da)氣(qi)。但從控制臭氣(qi)和減少(shao)排放考慮，對填埋氣(qi)點火(huo)燃燒或(huo)加(jia)以利用是更(geng)好的辦法。

B.主動系統

主動(dong)系(xi)統主要用于中型(xing)和大(da)型(xing)的垃圾填(tian)埋場沼氣回收利用。主動(dong)系(xi)統一般包括如(ru)下主要部(bu)分：

·抽氣井

·集氣(qi)系(xi)統

·冷凝系統

·壓縮(suo)/燃燒站

·應用裝置（供選擇）

建設填埋氣(qi)的(de)(de)主(zhu)動系統，根據填埋場的(de)(de)具體條件有很多方案可供(gong)選擇(ze)。垂直抽氣(qi)井是最常(chang)用(yong)的(de)(de)標準抽氣(qi)井形式。垂直抽氣(qi)井最適合于安裝在(zai)已(yi)完成填埋的(de)(de)區(qu)域，在(zai)垃圾堆體上鉆取抽氣(qi)井，通常(chang)的(de)(de)排列間隔距離大約(yue)在(zai)25米到(dao)100米之間。

垂直抽氣井一般用(yong)PVC、HDPE或其他(ta)材料制造。在井的(de)(de)較深部分(fen)(fen)開(kai)槽或鉆孔，上(shang)部則(ze)為(wei)實管。井的(de)(de)下面部分(fen)(fen)鉆有排孔并被碎石(shi)圍(wei)裹著(zhu)（稱(cheng)為(wei)濾包），是(shi)為(wei)了從(cong)垃圾中(zhong)抽取氣體(ti)(ti)，而濾包上(shang)部的(de)(de)密(mi)封，則(ze)是(shi)防(fang)止(zhi)抽出的(de)(de)氣體(ti)(ti)重(zhong)新進入垃圾堆體(ti)(ti)。

在(zai)正在(zai)填埋垃圾的(de)填埋場中選擇垂直抽(chou)(chou)氣井建設方(fang)案，需安裝整套設備。通常包括(kuo)升(sheng)降鋼架、鋼管或混凝土井，抽(chou)(chou)氣井隨著垃圾堆體的(de)升(sheng)高而提升(sheng)。這些(xie)抽(chou)(chou)氣井抽(chou)(chou)取的(de)氣體，通過臨(lin)時的(de)集(ji)氣管或井間橫(heng)向(xiang)的(de)聯管收集(ji)后點火燃燒。

水(shui)(shui)平(ping)(ping)抽氣(qi)(qi)裝置也是回(hui)收(shou)填(tian)埋(mai)(mai)氣(qi)(qi)體(ti)的一種(zhong)選擇方案。設計和(he)安裝水(shui)(shui)平(ping)(ping)的抽氣(qi)(qi)裝置，可(ke)以高(gao)效地回(hui)收(shou)填(tian)埋(mai)(mai)氣(qi)(qi)體(ti)。水(shui)(shui)平(ping)(ping)的抽氣(qi)(qi)管一般由均勻鉆孔的花(hua)管或(huo)兩(liang)種(zhong)不(bu)同口徑交叉組合的管組成。水(shui)(shui)平(ping)(ping)抽氣(qi)(qi)管包裹粗礫石中以加強(qiang)填(tian)埋(mai)(mai)氣(qi)(qi)的回(hui)收(shou)。

水平(ping)抽(chou)氣(qi)裝置(zhi)(zhi)為正在填(tian)(tian)埋(mai)垃(la)圾(ji)的(de)填(tian)(tian)埋(mai)場(chang)抽(chou)氣(qi)提供一(yi)個有效(xiao)的(de)方式。這種裝置(zhi)(zhi)可(ke)(ke)減少對垃(la)圾(ji)填(tian)(tian)埋(mai)作業活動的(de)干擾。水平(ping)抽(chou)氣(qi)管通過在填(tian)(tian)埋(mai)場(chang)開挖縱橫的(de)溝(gou)槽來埋(mai)設，其(qi)間距(ju)在30米(mi)到100米(mi)之(zhi)間。水平(ping)抽(chou)氣(qi)管可(ke)(ke)隨著(zhu)填(tian)(tian)埋(mai)場(chang)的(de)運行，還可(ke)(ke)在不同的(de)深度層面鋪設。

2.制約沼氣(qi)回收(shou)的因素

填(tian)(tian)埋場沼氣(qi)(qi)產(chan)生量(liang)的(de)評估，通常是(shi)(shi)沿用美(mei)國(guo)環(huan)(huan)保總署(shu)（USEPA）和氣(qi)(qi)候變化政(zheng)府間委員(yuan)會（IPCC）的(de)初級分解研究方法(fa)來確(que)定的(de)。但是(shi)(shi)并非填(tian)(tian)埋場所產(chan)生的(de)所有填(tian)(tian)埋氣(qi)(qi)都能被回收(shou)(shou)，據(ju)美(mei)國(guo)環(huan)(huan)保總署(shu)評估，綜合填(tian)(tian)埋氣(qi)(qi)系統的(de)回收(shou)(shou)率大約為60%到(dao)85%。

一(yi)般來說，發達地(di)區以國際(ji)上高(gao)(gao)標準的技術建設和(he)管理的填(tian)埋(mai)(mai)場(chang)沼(zhao)氣(qi)回收率比較高(gao)(gao)，而(er)落后(hou)地(di)區的填(tian)埋(mai)(mai)場(chang)沼(zhao)氣(qi)回收率就比較低（比如(ru)那些各自分散填(tian)埋(mai)(mai)的地(di)區）。

此外，在中國(guo)限制(zhi)填埋場(chang)沼氣(qi)回收(shou)的因素包括(kuo)，未來資源(yuan)回收(shou)計劃的影響，垃圾填埋場(chang)發(fa)展的趨勢(shi)，填埋場(chang)的運行(xing)實踐和滲(shen)瀝液處理的狀況。現(xian)將這(zhe)些問題簡(jian)述如下。

（1）資(zi)源回(hui)收(shou)計(ji)劃(hua)的影響

當中國的(de)經濟增長繼(ji)續導致垃圾(ji)量(liang)的(de)增加時，資(zi)源(yuan)回收計劃和包括循(xun)環利用、堆肥和焚燒設備等將會大量(liang)減少在填埋場處理的(de)有機(ji)(ji)垃圾(ji)。垃圾(ji)中有機(ji)(ji)物的(de)減少，也將影響(xiang)填埋氣的(de)產生量(liang)以及與之相(xiang)關的(de)回收率。

因此，應對每(mei)一個考慮進(jin)行(xing)填埋氣(qi)利(li)用或(huo)溫(wen)室氣(qi)體減排(pai)的地方的垃圾(ji)(ji)產生量和(he)垃圾(ji)(ji)成(cheng)分(fen)基礎資料進(jin)行(xing)調查測定，以便(bian)仔(zi)細地研判和(he)評估未來(lai)經濟增(zeng)長和(he)資源(yuan)回收工作(zuo)的影響。

（2）填(tian)埋(mai)場(chang)的(de)(de)構建狀況對氣體回(hui)收的(de)(de)影響

填(tian)埋(mai)場的構(gou)建狀況(kuang)也會對(dui)填(tian)埋(mai)氣的回(hui)收率(lv)有重大的影響。通常，深的填(tian)埋(mai)場氣體回(hui)收率(lv)最高，而(er)淺的填(tian)埋(mai)場氣體回(hui)收率(lv)最低。

為了在填(tian)(tian)埋場整個(ge)(ge)使用期間最大(da)限(xian)度(du)地(di)回收填(tian)(tian)埋氣，應(ying)(ying)逐個(ge)(ge)單元地(di)進行分區填(tian)(tian)埋，而(er)不應(ying)(ying)全面地(di)攤薄填(tian)(tian)埋。分區填(tian)(tian)埋的(de)方法還(huan)有一個(ge)(ge)好處，就(jiu)是可以對未填(tian)(tian)埋區分期投資，并可最大(da)限(xian)度(du)地(di)減少滲瀝液的(de)產(chan)生量。

（3）填(tian)埋場(chang)運行狀(zhuang)況對氣體回收的影響

填(tian)埋(mai)場的運行管(guan)理方式也會對填(tian)埋(mai)氣體(ti)回(hui)收率(lv)有(you)很大的影(ying)響。一(yi)般來說，運行管(guan)理得好的填(tian)埋(mai)場氣體(ti)回(hui)收率(lv)最高，運行管(guan)理得差的填(tian)埋(mai)場氣體(ti)回(hui)收率(lv)就低。

采用現代的填埋(mai)技術，限制填埋(mai)作(zuo)業(ye)(ye)面(mian)(mian)在一個至兩個，有(you)助于提(ti)高填埋(mai)氣的回收率。垃圾(ji)(ji)填埋(mai)的作(zuo)業(ye)(ye)面(mian)(mian)，在有(you)效保證垃圾(ji)(ji)車進出的情況下(xia)，應(ying)盡可(ke)能小。此(ci)外，完工的作(zuo)業(ye)(ye)面(mian)(mian)應(ying)進行(xing)每天(tian)的覆蓋(gai)、中(zhong)間覆蓋(gai)以及填滿后的終場(chang)覆蓋(gai)。

而且，在(zai)(zai)填埋(mai)新一層垃(la)圾之前，應把每天覆蓋和中間覆蓋的土(tu)推開，或者在(zai)(zai)覆蓋土(tu)中打開一個通道，以便滲瀝液往下滲透，氣體往上流(liu)動。

（4）滲瀝液處理對氣(qi)體回收的(de)影(ying)響

填埋(mai)場(chang)對滲瀝液的(de)(de)處理效果對填埋(mai)氣(qi)的(de)(de)回收(shou)(shou)率也有重要的(de)(de)影響(xiang)。一般來說(shuo)，滲瀝液得(de)到有效的(de)(de)導排而不溢出的(de)(de)填埋(mai)場(chang)，氣(qi)體(ti)(ti)回收(shou)(shou)率就高。如填埋(mai)場(chang)受到滲瀝液的(de)(de)浸泡(pao)，氣(qi)體(ti)(ti)回收(shou)(shou)系(xi)統(tong)就會失去作(zuo)用。這(zhe)個情況在降雨量(liang)很大的(de)(de)地(di)區應特別引起注意，設計氣(qi)體(ti)(ti)回收(shou)(shou)系(xi)統(tong)時必須考(kao)慮這(zhe)個因素。

3.沼氣混合回收(shou)系統

（1）適用范圍

為了最大限度地回收填埋氣，中國的垃圾填埋場應配置混合回收系統，它包括垂直抽氣井、水平集氣裝置和其他的集氣裝置。這個系統需配置特別設計的水平氣體收集裝置連結各現有的石籠，以便于從出氣口回收氣體。混合回收系統還可以在填埋氣聚集的其他地方回收氣體，如滲濾液的收集池和各種儲存器。
混合填(tian)(tian)埋(mai)氣(qi)系統可以用于瑞有(you)帶石(shi)籠的(de)填(tian)(tian)埋(mai)場(chang)，也可以安裝(zhuang)在新的(de)填(tian)(tian)埋(mai)場(chang)，但(dan)不能用于已關閉的(de)填(tian)(tian)埋(mai)場(chang)。

（2）建設實施

在填(tian)埋(mai)(mai)場整個使(shi)用(yong)期(qi)間合(he)(he)理地漸(jian)進設(she)置混合(he)(he)填(tian)埋(mai)(mai)氣(qi)系統，主(zhu)要是為了(le)回收正在產生(sheng)的填(tian)埋(mai)(mai)氣(qi)，而(er)不要等到填(tian)埋(mai)(mai)場填(tian)滿封場之后。對于水平收集裝置采(cai)用(yong)周邊管網來收集填(tian)埋(mai)(mai)氣(qi)，而(er)對隨(sui)著填(tian)埋(mai)(mai)作(zuo)業(ye)而(er)延伸的垂直(zhi)抽氣(qi)井(jing)，可采(cai)用(yong)臨時的橫向收集管。

潮(chao)濕多雨地(di)(di)區的(de)垃圾(ji)填埋場(chang)(chang)(chang)，不管是(shi)垂(chui)直抽(chou)氣井還是(shi)水(shui)(shui)平收集裝置，都應該確保滲瀝(li)液的(de)重(zhong)力自(zi)流排泄。滲瀝(li)液導排系統(tong)（填埋場(chang)(chang)(chang)低于地(di)(di)平的(de)部(bu)(bu)份(fen)）或場(chang)(chang)(chang)外的(de)排水(shui)(shui)（高于地(di)(di)平部(bu)(bu)份(fen)）都是(shi)如此(ci)。如需采(cai)用泵來抽(chou)水(shui)(shui)排放的(de)話則會增(zeng)加運(yun)行維護(hu)費用。

（3）運行結果

一個填埋(mai)場要安(an)裝氣(qi)(qi)體(ti)回收系統并投(tou)入運行，應該(gai)先(xian)進行比較和監測，以優化氣(qi)(qi)體(ti)回收率(lv)。填埋(mai)氣(qi)(qi)的(de)預期(qi)回收率(lv)應以初期(qi)的(de)抽氣(qi)(qi)率(lv)為(wei)依據。

系統啟動之(zhi)后，應(ying)(ying)該連續(xu)運(yun)(yun)行(xing)(xing)以探明(ming)填埋(mai)氣可(ke)(ke)持續(xu)的(de)回(hui)(hui)收(shou)(shou)率(lv)。一般需連續(xu)運(yun)(yun)行(xing)(xing)大約三(san)個(ge)(ge)月或(huo)更長的(de)時間(jian)，才能得出較(jiao)準確的(de)數據。運(yun)(yun)行(xing)(xing)結(jie)果應(ying)(ying)與預(yu)(yu)期的(de)回(hui)(hui)收(shou)(shou)率(lv)進行(xing)(xing)比較(jiao)。試驗結(jie)束(shu)以及結(jie)果得到確認之(zhi)后，就可(ke)(ke)以安(an)裝設(she)備(bei)投入運(yun)(yun)營，并出售溫(wen)室氣體(ti)減排量了。這(zhe)樣一個(ge)(ge)分(fen)步的(de)過(guo)程，將(jiang)使(shi)填埋(mai)氣的(de)回(hui)(hui)收(shou)(shou)和(he)溫(wen)室氣體(ti)減排項目風(feng)險(xian)最小(xiao)(xiao)，包(bao)括避免氣體(ti)回(hui)(hui)收(shou)(shou)率(lv)小(xiao)(xiao)于預(yu)(yu)期和(he)回(hui)(hui)收(shou)(shou)設(she)備(bei)規模的(de)配(pei)置(zhi)過(guo)大的(de)風(feng)險(xian)。

三、結語

填(tian)(tian)(tian)埋(mai)氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)沼氣(qi)(qi)是(shi)一種強烈的(de)(de)(de)溫室氣(qi)(qi)體，沼氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)減排和(he)利用是(shi)近階段減緩全球變暖具有(you)最經濟、最有(you)效的(de)(de)(de)對策之一。填(tian)(tian)(tian)埋(mai)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)回收可(ke)作為可(ke)再生資源(yuan)利用，用于(yu)生產能源(yuan)并代(dai)替(ti)煤和(he)石油。填(tian)(tian)(tian)埋(mai)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)回收還可(ke)獲得防止填(tian)(tian)(tian)埋(mai)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)遷移(yi)和(he)控(kong)制(zhi)臭氣(qi)(qi)等環境效益。

混合(he)系(xi)統(tong)可(ke)為中(zhong)國的(de)(de)(de)垃圾填(tian)(tian)埋(mai)(mai)場(chang)(chang)提供一個填(tian)(tian)埋(mai)(mai)氣(qi)回收利(li)用(yong)(yong)和減(jian)少溫室氣(qi)體排放，其成本—效(xiao)益近(jin)于最優的(de)(de)(de)方法(fa)。這種技術包(bao)括填(tian)(tian)埋(mai)(mai)氣(qi)回收不(bu)同方法(fa)的(de)(de)(de)組合(he)，可(ke)安裝在運行中(zhong)的(de)(de)(de)填(tian)(tian)埋(mai)(mai)場(chang)(chang)，也可(ke)設(she)計用(yong)(yong)于新的(de)(de)(de)設(she)施。回收方法(fa)的(de)(de)(de)選擇，應根據(ju)填(tian)(tian)埋(mai)(mai)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)具體情(qing)況來(lai)設(she)計，但一般不(bu)適用(yong)(yong)于已關(guan)閉的(de)(de)(de)填(tian)(tian)埋(mai)(mai)場(chang)(chang)。

應用混合系統的效(xiao)益(yi)是可增加填(tian)埋氣(qi)(qi)體(ti)的回(hui)收率和填(tian)埋沼氣(qi)(qi)的利用率，減少(shao)溫室氣(qi)(qi)體(ti)的排放。提高填(tian)埋氣(qi)(qi)的回(hui)收率對(dui)改善(shan)項(xiang)目(mu)的經濟效(xiao)益(yi)也有顯著意(yi)義。其(qi)他的效(xiao)益(yi)是減少(shao)填(tian)埋氣(qi)(qi)體(ti)的外排，減少(shao)安全隱患，并減少(shao)地(di)區以至全球性的環境影響。

(作者：托馬斯D韋斯瑞爾(er)ThomasD.Wetherill(新(xin)西蘭(lan))，南(nan)寧(ning)市環境(jing)衛(wei)(wei)生管理處總工程師；鐘慶柏，南(nan)寧(ning)市環境(jing)衛(wei)(wei)生管理處辦公(gong)室(shi)主(zhu)任)

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章