生活垃圾填埋场填埋气产生量估算模型

生活垃圾填埋场产生的填埋气含有约60%左右的甲烷,具有较高的利用价值。但有效开发利用的前提是对填埋气产气量及产气速率进行较为准确的估算,而填埋气的产生是一个非常复杂的过程,为此一些发达国家对此进行了积极的探索和研究,取得了一定的经验。文章据此对各种生活垃圾填埋场填埋气产生量及产气速率的估算方法进行了归纳和总结,按照理论模型和经验模型进行了分类,并比较了各自的优缺点和适用性;同时对先进国家的经验模型进行了剖析,为填埋气的利用提供了设计依据。     

垃圾填埋气产生量估算模型简述

目前国内生活垃圾的主要处理方式是卫生填埋,填埋气中甲烷的成分占40%～60%,可作为一种清洁的可再生能源加以利用。利用填埋气首先确定其产生速率和产生量,建立准确预测填埋气产气量、产气周期、产气速率的估算模型非常重要。本文论述计算甲烷气体产生量和产气速率模型(动力学模型、统计学模型与经验模型)的使用条件和优缺点。不同的模型有不同的使用条件,目前使用较多的是经验模型。应用国外成熟模型对北京市填埋场进行填埋气估算,需要调整模型中相关参数,关键参数的确定需要实验数据作支撑。     

七子山垃圾填埋场垃圾填埋产气清单分析

主要研究垃圾填埋污染清单中的气体排放量问题,填埋气的主要成分是二氧化碳和甲烷,二者都是重要的温室气体,通过采用三种产气估算模型（LandGEM模型、IPCC推荐的模型和概化分子模型）分别估算了单位垃圾填埋产生的甲烷和二氧化碳排放量,并对估算结果做了对比分析。最后采用LandGEM模型计算的结果,得出单位质量垃圾在整个生命周期中的产气量。     

垃圾填埋场不同产气模型大气环境影响评价内容的讨论

以敦煌市城市生活垃圾处理场为例,分别用Scholl Canyon模型、Mgmemcon模型和IPCC推荐的一阶衰减模型(FOD)估算填埋垃圾在运营期及封场后的产气量,对比分析3种模型估算出填埋气在不同时期的产气规律,并据此进行大气环境影响评价,探讨不同产气模型的估算结果在大气环境评价等级、评价内容、大气环境质量现状监测要求和环境影响的范围及程度等方面的差异。结果表明Mgmemcon模型估算的年最大产气量最小,与其它两种方法差异较大;Scholl Canyon模型和FOD模型预测年最大产气量及相应年份一致。合理选择填埋气预测模型,是客观评价垃圾填埋场建设项目大气环境影响的基础,也是项目建设具备环境可行性的重要依据。     

不同填埋龄垃圾甲烷和恶臭物质产生潜势

针对甲烷和恶臭物质产生潜势与垃圾填埋龄的关系,利用全自动甲烷潜能测试系统进行厌氧发酵实验,监测累积产甲烷量和速率,使用气相色谱/质谱联用仪分析恶臭物质种类和浓度.结果表明：填埋龄较短的垃圾产气量高于填埋龄较长的垃圾,填埋龄3a的垃圾产气量最大,单位质量垃圾甲烷累计产生量为29.81mL/g,填埋龄7a的垃圾产气量最小,为6.16mL/g,填埋龄3a的垃圾产甲烷速率最大,最高值达112.3mL/d;共检出40种恶臭物质,芳香族和脂肪烃种类最多、浓度最高,芳香族、卤代烃和含硫化合物浓度比例随垃圾填埋龄增加而增加;脂肪烃浓度比例随垃圾填埋龄增加而减小.     

安徽省垃圾填埋气CO_2减排潜力研究

采用IPCC与可生物降解两种预测模型对安徽省2020年城市生活垃圾填埋气甲烷产量进行预测,并分析比较模型预测结果;进而通过填埋气发电项目对安徽省垃圾填埋气二氧化碳减排潜力进行探讨。结果表明:预计到2020年,安徽总的生活垃圾清运量可达到758.9万吨,可产生的生活垃圾填埋气甲烷产量约45.5万吨,若这些甲烷气体不经处理直接排放到大气中,相当于排放约900万吨的CO2,因此,安徽省垃圾填埋气CO2减排潜力巨大,其基于清洁发展机制(CDM)的减排潜力可达1.46×109吨。该研究对促进安徽省CDM项目的开发,充分利用CDM资金促进安徽经济的可持续、健康发展具有一定的指导意义。     

渗滤液循环对填埋气体产生量影响的实验研究

以上海市生活垃圾组成为依据,通过填埋模拟柱实验研究了不同渗滤液循环方式对新鲜垃圾填埋层填埋气体(LFG)产生的影响.渗滤液循环方式包括:原液循环、厌氧预处理后循环、好氧预处理后循环、原液与陈垃圾柱出水混合后循环.结果表明,原液循环抑制了甲烷化进程,产气速率小,产气期分散.渗滤液经适当预处理后循环均能改善LFG的各项气量指标,表现为产气速率显著提高、产气期集中(本实验条件下约1a);Qt(实际累积产气量)增加,Q有效 Qt值(甲烷浓度大于50%的填埋气体量与实际累积产气量的比值)大于0 80,Qt Qp值(实际累积产气量与计算总产气量的比值)大于0 4.但渗滤液经不同预处理后循环对LFG各项气量指标的优化效果不同,排序为厌氧预处理后循环>原液与陈垃圾柱出水混合后循环>好氧预处理后循环.优化LFG各项气量指标的关键是:①缩短填埋层进入稳定的甲烷化阶段的时间;②减少垃圾中有机物的场外去除量.而渗滤液的预处理程度和方式对这两个因素有直接影响.     

厌氧分步生物反应器系统处理城市生活垃圾的试验研究

以生活垃圾中COD溶出量为研究参数,试验研究了厌氧分步生物反应器系统和渗滤液直接回灌填埋场中的有机物降解规律与产甲烷特征.结果表明:厌氧分步生物反应器系统可显著促进生活垃圾及渗滤液中有机污染物的降解,加速填埋垃圾稳定化,其COD溶出总量与填埋时间的对数呈极显著的线性相关性.厌氧分步生物反应器中产甲烷反应器的产气量占总产气量的80%,甲烷含量55%～69%,较适容积COD负荷为6.5～7.5g/(L·d).     

城市垃圾填埋中甲烷排放的研究——以南宁市为例

采用《省级温室气体清单编制指南(试行)》中提供的质量平衡法和美国环境保护局填埋气排放模型(LandGEM)两种计算方法,参考1995～2006南宁市统计年鉴年间有关数据。对这11年间,南宁城市垃圾填埋所产生的甲烷量进行估算。结果表明,短期内城市垃圾填埋量变化缓慢,采用两种方法计算的结果都可行;当城市垃圾填埋量变化大,并且填埋时间比较长时,建议采用LandGEM模型计算出的结果。     

生活垃圾填埋场填埋作业台阶甲烷排放研究

为了解我国生活垃圾填埋场填埋作业期间的甲烷排放情况,采用DM(Default Methodology)模型、LandGEM(Landfill Gas Emission Model)模型与静态箱法模拟和测试计算了杭州市天子岭生活垃圾填埋场填埋作业台阶1h的甲烷排放量,结果分别为3.65×103m3、1.52×103m3和1.11×103m3;与DM模型相比,LandGEM模型的模拟结果与现场测试结果更接近.生活垃圾填埋场在填埋作业台阶运行期间(约2年)产生的甲烷量约占理论产生总量的50%,而填埋气体主动收集系统收集率仅为43%,即在此期间未被收集利用而排放的甲烷量约占理论产生总量的29%.因此,调控填埋作业期间的甲烷排放是我国控制生活垃圾填埋场甲烷排放总量的关键之一.     

城市生活垃圾填埋产气规律研究

通过理论计算及实验室和现场的试验,研究了生活垃圾填埋产气规律。结果表明,理想条件下上海市生活垃圾填埋产气量最大不超过96.31L/kg;填埋后1～5a内,产气速率为1.7～247.2mL/kg·d;填埋后2a的产气速率为4.6mL/kg·d;填埋气体中CH_4和CO_2的体积分数范围分别为55％～60％和25％～35％。     

沈阳市老虎冲垃圾填埋场填埋气产量估算

通过选取3种不同的填埋气预测模型：IPCC模型、中国填埋气估算模型、德国模型,结合沈阳市老虎冲填埋场的实际情况,对各参数进行了修订,从而预测老虎冲填埋场填埋气产量情况,并分析比较各模型预测结果。结果表明,2003—2011年,3种模型反映了相同的填埋气变化趋势,趋于上升状态;2012—2025年,由于填埋量发生变化,IPCC模型与中国填埋气估算模型和德国模型的填埋气变化情况相反,呈下降趋势。3种模型预测的填埋气产量的峰值大小为：中国填埋气估算模型为3.3×107m3/a,IPCC模型为2.1×107m3/a,德国模型为9.8×106m3/a。根据实际产气情况进行对比,发现德国模型更符合实际情况。     

填埋气产气量估算模型在我国的应用

填埋气(LFG)是一种利用价值高的高热值清洁燃料,对LFG进行控制和利用已成为城市垃圾处置技术的重要组成部分,但有效开发利用的前提是对LFG产量及产气速率进行较为准确的估算。重点分析了两中典型的生活垃圾填埋气估算模型:Land GEM模型、Scholl Cayon模型,探讨了这两种模型参数的确定。并以北京市某填埋场为例,运用两种模型预测该填埋场填埋气产气量,比较讨论分析了两模型预测结果的差异,为LFG的利用提供了设计依据。     

渗滤液回流对准好氧填埋产气过程影响研究

依据准好氧填埋的原理,构建了大型模拟填埋场。对准好氧填埋结构渗滤液回流情况下填埋气产气过程做了跟踪监测。定期测定填埋气中的组分浓度变化,结合填埋场渗滤液水质变化进行分析。结果表明准好氧填埋条件下进行渗滤液回流有利于减轻渗滤液的排放量且不会造成NH4+-N的累积。渗滤液回流可以加快甲烷的产气速度,渗滤液回流时的甲烷浓度约为不回流时的甲烷浓度的2倍。从而可加快垃圾的稳定化进程。     

填埋场产气规律的模型预测

垃圾填埋产气率预测对于评估填埋场能源气体产生潜力,确定填埋气体利用方式极为关键. 通过对南京水阁垃圾填埋场的现场取样、抽气试验及工程运行等数据的分析,讨论了对于填埋气体产生的两步一级反应耦合模型的求解方法;建立了基于有机物分解数据和现场抽气试验数据的2类求解途径,并对各自的适用范围进行了分析;给出了最大产气率、最大产气率发生时间和最大产气率发生时已产气量的解析解,其中最大产气率与反应速率常数(K)和总产气量(L0)有关,最大产气率发生时间仅与K有关,而最大产气率发生时的已产气量占总产气量的比率为常数,与反应介质、反应条件等均无关. 结果表明,填埋气体两步一级反应耦合模型的预测结果与实测结果较吻合.      

生活垃圾处理的碳排放和减排策略

利用质量平衡模型,在核算生活垃圾处理技术碳排放的基础上,通过低碳化程度评价方法,建立了面向不同层次需求的生活垃圾低碳化策略.研究结果表明,餐厨垃圾产沼利用、生活垃圾填埋气收集利用和焚烧发电的低碳化程度最高,分别为93.7%、75.3%和71.0%.在不具备上述处理条件的地区,可以采用准好氧填埋,或在填埋之前进行好氧稳定预处理实现碳减排,其低碳化程度分别为61.8%和56.7%.根据目前生活垃圾的处理情况,估算我国每年生活垃圾处理过程将形成甲烷排放超过600万t,总碳排放约1.5亿t;而通过实施低碳化处理策略,2015年甲烷排放可减少至约500万t,总碳排放减少至1.3亿t.     

城市垃圾填埋场覆膜内的甲烷及恶臭物质特征研究

卫生填埋是常用的固体废弃物处置方法。部分填埋场对已经封场和暂时不填埋垃圾的区域覆盖高密度聚乙烯膜(HDPE),便于雨水分流、减少垃圾渗滤液产生量。通过在华北地区某城市生活垃圾卫生填埋场设置采样点,监测分析了HDPE覆膜内积聚的甲烷及恶臭物质的浓度和成分,研究在不同季节、填埋时间产生的甲烷及恶臭物质特征。结果表明:填埋场覆膜内甲烷的平均浓度为15.6%;硫化物、胺类以及恶臭浓度分别为153.9 mg/m3,16.0 mg/m3以及4 322 OU。主要的恶臭物质为硫化氢和氨。总挥发性有机物的浓度为0~147.2 mg/m3,苯系物、烷烃和烯烃是挥发性有机物的主要成分。恶臭浓度与硫化物、胺类浓度具有明显的相关性。环境温度、垃圾填埋龄和填埋量对甲烷及恶臭物质的产生与释放有明显影响。夏季甲烷及恶臭浓度分别达到81.2%和20 943 OU,明显高于其他季节。随着垃圾填埋龄和填埋量的增加,恶臭物质的浓度和成分均发生显著变化。     

衡阳市吉兴垃圾填埋场产气因素研究

在分析衡阳市吉兴垃圾填埋场生活垃圾特点的基础上,通过对多处填埋气体进行测量,探讨影响产气的主要因素,并介绍了加快填埋气体产生速率的方法.最后采用IPCC模型对填埋气总产量和年产量进行了计算,结果表明该填埋场具有很好的利用前景.     

城市生活垃圾填埋产气规模研究

通过理论计算及实验室和现场的试验，研究了生活垃圾填埋产气规律。结果表明，理想条件下上海市生活垃圾填坦产气量最大不超过９６．３１Ｌ／ｋｇ，填埋后１－５ａ内，产气速率为１．７－２４７．２ｍＬ／ｋｇ．ｄ填蛙后２ａ的产气速率为４．６ｍＬ／ｋｇ．ｄ填埋气体中ＣＨ４和ＣＯ２的体系分数范围分别为５５＝－５６０＾     

中国城市垃圾填埋场沼气发电潜力分析

本文采用IPCC2006模型对中国垃圾填埋产生的甲烷资源与发电潜力进行估算结果表明:中国城市垃圾的甲烷潜在产量为299.3万t,体积41.86亿m3,潜在发电量为128亿kwh.在不考虑税收的情况下,垃圾填埋场填埋气发电投资回报期约为5～7年.倘若能申请批准CDM项目,投资回报期将有望缩短到2～3年.利用垃圾填埋沼气发电不仅节约资源还改善了人们居住的环境.随着填埋场填埋气发电技术的日益成熟,填埋气发电在国内有着广泛的应用前景.