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.     

准好氧填埋场中间覆盖层CH_4释放及减排潜力

针对河北省某准好氧垃圾填埋场进行了CH_4释放通量测定,同时测验了中间覆盖材料的CH_4氧化性能,并在此基础上分析了准好氧垃圾填埋场作业过程中的CH_4减排潜力.结果表明,作业台阶表面中午和下午的CH_4释放通量相对较大,填埋龄为4、8、12、16个月的CH_4平均释放通量分别为4.79,21.16,81.04,7.44g/(m~2·d).CH_4氧化材料的氧化能力大小为:厌氧填埋陈腐垃圾准好氧填埋陈腐垃圾老覆盖土陈腐垃圾:新土(1:10,m/m)禽畜粪便堆肥生活垃圾堆肥新覆盖土.填埋龄为4、8、16个月填埋堆体选用厌氧填埋陈腐垃圾、准好氧填埋陈腐垃圾、老覆盖土、陈腐垃圾:新土(1:10,m/m)为覆盖层,理论上可以完全氧化作业台阶表面释放的CH_4气体;填埋龄为12个月填埋堆体采用陈腐垃圾和老覆土作为覆盖层,理论上可以氧化去除填埋堆体导气管周边5~15m范围内释放CH_4气体,但不能完全去除导气管5m范围内释放的CH_4.     

环保拟在建项目信息

序号地区项目名称投资总额 (万元 )进展阶段关键设备建设内容1东北 垃圾处理场项目 36 36 0 已立项正在做可研 污染脱水设备。拟建每年处理 10万ｔ垃圾。2华中 污水处理工程项目 35 2 5 9 42 正在报批项目建议书细格栅、泵类、鼓风机 ,污染脱水设备。 建日处理 2万ｍ3污水处理厂 1座。3西北城市垃圾无害化处理厂项目412 8已立项正在做可研鼓风机 ,污泥脱水设备。 日处理垃圾 30 0 0ｔ。4东北 污水处理场项目 16 0 0 正在进行施工准备工作格栅、泵类、风机类等设备。 日处理废水 2 3万ｔ。5华中3万ｍ3 ｄ污水处理工程项目2 10 0 正在进行施…     

北京市北神树填埋场垃圾堆体总氮、总磷和总有机碳含量沿深度变化研究

营养元素是微生物生命活动赖以持续的物质之一。垃圾在降解过程中碳、氮、磷等营养元素的含量变化是堆体内微生物活动以及稳定化程度的重要表征。选择临近封场的北京市北神树垃圾卫生填埋场为研究对象,采用现场打井采样和室内分析的方法得到了不同深度(对应不同填埋年龄)垃圾中总氮、总磷和总有机碳的含量。结果表明:新鲜垃圾(填埋1~2年)与陈腐垃圾(填埋3~12年)中3种元素含量相差较大,总氮、总磷和总有机碳含量分别从4.91%、2.54%和37.67%变化为9.67%、2.92%和10.95%。陈腐垃圾中营养元素含量沿深度变化不大,3种元素变化范围分别为8%~11%、2%~4%和5%~16%。说明填埋3年后的垃圾能基本实现稳定。此外,陈腐垃圾中总有机碳与总磷含量变化呈现显著的相关性,而总有机碳与总氮含量、总氮与总磷含量并无显著相关。     

城市生活垃圾填埋场甲烷收集效率研究

为提高垃圾填埋场CH4收集系统的收集效率,减少CH4的排放,对广州某生活垃圾填埋场CH4收集效率和填埋堆体表面CH4释放速率进行了研究.研究表明:采用US-EPA一级动力学模型计算出2010年该填埋场理论CH4产量为7.22×107m3,估算实际产量为(2.17～2.89)×107m3,实际收集量为1.75×107m3,实际收集量占估算实际产量的60.6%～80.6%.填埋作业面是填埋场主要的CH4排放源,年排放量为0.175×107m3,占实际收集量的10.0%.其中,陈垃圾作业面和新填垃圾作业面CH4的释放速率分别为4.17mol·m-·2h-1和0.29mol·m-·2h-1.     

新型覆土材料的CH_4氧化能力与N_2O释放能力

在垃圾卫生填埋处理技术中,覆土材料的选择对处理成本和技术都至关重要.探究了新型覆土材料(矿化垃圾+牛粪+木屑)的CH4氧化能力,并进一步分析了温度、含水率、初始φ(CH4)和好氧厌氧等环境因素对CH4氧化能力的影响.结果表明:1新型覆土中矿化垃圾的填埋龄不同,其CH4氧化能力也有所差异,填埋龄较久的覆土B(10 a)、C(15 a)在培养时间内对CH4去除率和氧化速率均明显高于覆土A(5 a);2当温度为30℃、含水率为35%时,新型覆土的CH4氧化能力最高;3用米歇尔-门坦方程表征CH4降解的过程,R2(相关系数)为0.993,CH4氧化速率最大值为5.21μmol/(g·h),半速常数为5.48%;4厌氧环境中新型覆土具有CH4氧化能力,而厌氧环境中CH4去除率相对好氧环境更慢,培养20 d后,厌氧环境CH4去除率为83%;5当土壤孔隙含水率分别为46%、70%时,覆土干湿交替导致的N2O和CO2释放量远小于CH4氧化量,故N2O增温效应可忽略.由矿化垃圾+牛粪+木屑组成的新型覆土材料的CH4氧化速率最大值比现有覆土材料高1~2个数量级,其可应用于不同类型填埋场,特别是降雨较多的南方垃圾填埋场,可有效减缓垃圾填埋气CH4的释放影响.     

垃圾填埋场稳定化评价参数的中试实验研究

采用4 座单个填充规模约30t 的垃圾填埋柱(R1~R4),每周分别回灌1.6,0.8, 0.2m³ 的渗滤液以及0.1m³ 清水(R4)进行生物反应器填埋场中试实验.通过对填埋场稳定化过程中渗滤液、填埋气体(LFG)、垃圾特性参数、场地沉降等方面进行的多指标数值监测及结果分析,确定了渗滤液、填埋气体、垃圾特性参数等3 个因子中包含的COD、BOD₅、BOD₅/COD、NH₃-N、CH₄ 所占百分比、生化产甲烷潜能(BMP)、挥发性固体含量(VS)、纤维素、半纤维素、与木质素之比[(C+H)/L]8 个指标作为评价参数,建立3 因子8 参数填埋场稳定化综合指数计算评价方法和综合指数分级系统.     

生活垃圾填埋气体产量的现场测试及IPCC推荐模型的校验

为了获得深圳市玉龙坑垃圾填埋场封场后填埋气体的实际产量,采用改进的现场抽气方法分别测定了填埋场内4口抽气井抽气影响区域内填埋气体的产量,计算获得其产甲烷速率分别为14.67×10-5、9.46×10-5、9.55×10-5和4.28×10-5m3/(t.h).据此计算出2005年玉龙坑垃圾填埋场的甲烷产率为322 m3/h,表明该填埋场填埋气体在经济性上已经失去了回收利用价值.采用此实测数据对IPCC推荐模型进行校验,发现垃圾降解的半衰期是影响IPCC推荐模型预测准确性的关键参数.我国城市生活垃圾中可降解有机物以厨余垃圾为主,分解周期较短,垃圾降解的半衰期短于IPCC模型的推荐取值范围.为了准确预测填埋气体的产量,需要在充分调查我国生活垃圾特性的基础上,确定模型参数的合理取值,提高IPCC推荐模型在我国的适用性.     

生活垃圾填埋场垃圾腐殖质组成和变化规律的表征

通过分析上海老港生活垃圾填埋场填埋垃圾的腐殖质组成和光密度,考察了填埋垃圾的腐殖质组成和光学特性随填埋龄的变化规律.研究结果表明,填埋龄在1～14 a间的填埋垃圾中腐殖质组分的有机碳绝对含量的波动幅度很大,而腐殖质组分相对含量具有比较明显的变化规律,其中腐殖质总可提取率和wHA/wFA比值分别随填埋龄增加呈线性下降和上升的趋势.另一方面,填埋垃圾腐殖质光学特性研究表明,填埋垃圾可提取腐殖质和富里酸组分的E4/E6比值随填埋龄变化无明显关系,而胡敏酸的E4/E6比值则随填埋龄的增加呈线性下降趋势.因此,填埋垃圾腐殖质的总可提取率、wHA/wFA比值以及胡敏酸组分的E4/E6比值可有效地表征填埋垃圾和填埋场的稳定化进程.     

填埋垃圾初始含水率对渗滤液产量的影响及修正渗滤液产量计算公式

我国填埋场设计阶段,渗滤液产量计算结果往往偏小.参照山谷型填埋场,建立了一个长400 m,宽500 m的水量平衡计算模型,模型中垃圾体高50 m,分5个填埋阶段,每阶段填高10 m,用时2 a,共填埋10 a.利用该模型,分阶段计算填埋垃圾初始含水率对渗滤液来源组成和总产量的影响.渗滤液总产量由降雨入渗量和垃圾自身渗滤液产量组成,初始含水率越高,垃圾自身渗滤液产量和渗滤液总产量越大,垃圾自身渗滤液产量所占渗滤液总产量的比例也越高.当填埋垃圾初始含水率分别为27%、40%、50%和60%时,日平均渗滤液总产量分别为272、583、823和1 063 m3.d-1,垃圾自身渗滤液产量分别为-144、168、408和647 m3.d-1.垃圾初始含水率高于50%时,自身渗滤液产量占渗滤液总产量的比例超过50%,成为渗滤液总产量的主要部分.目前中国规范中采用的渗滤液产量计算方法,未考虑垃圾自身渗滤液产量,当填埋垃圾初始含水率较高时,计算结果偏小.基于上述水量平衡分析结果,进一步提出了包括垃圾自身渗滤液产量的修正计算公式,并通过2个大型中国南方填埋场的现场实测数据进行了验证.     

垃圾填埋场填埋气回收处理与利用

简单介绍了阿苏卫垃圾卫生填埋场的建设和运行情况,并对填埋场的垃圾成分和垃圾量进行了分析,得到该填埋场填埋气的实测组分.依据经典EPA产气模型对填埋场潜在填埋气产量进行了预测.结果表明,在2005-2039年的运行期间,预计该填埋场填埋气的平均产量约为33.7×106 m3/a.比较研究了填埋场填埋气的回收利用技术,指出并网发电是该填埋场填埋气的最佳利用方式.通过对填埋场填埋气发电项目进行的技术经济分析表明,该工程总投资为3 394×104元,项目年直接经济效益达230×104元.      

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％。     

生活垃圾填埋过程含水率变化研究

为分析垃圾在好氧和厌氧条件下降解过程中含水率变化的规律,采用时域反射测量(time domain reflectometry,TDR)技术监测了垃圾填埋过程中含水率的变化情况.结果表明,填埋过程中垃圾体积含水率随时间逐渐增大,垃圾持水性能不断提高.好氧初期垃圾内水量变化与含水率变化正相关,好氧后期则为负相关;厌氧填埋过程中,垃圾沉降压缩是含水率变化的主要原因.垃圾TDR读数与基于物质衡算的垃圾体积含水率计算值之间有较好的相关性,好氧填埋过程两者最大偏差约为±5%,厌氧填埋过程两者最大偏差约为±2%,TDR技术适用于实际填埋工程的含水率测量.     

填埋垃圾和渗滤液中CH4氧化菌的丰度研究

应用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-Time Quantitative Polymerase Chain Reaction,简称实时荧光定量PCR)技术对填埋场垃圾和渗滤液中CH₄氧化菌的pmoA基因进行定量分析. 结果表明:实时荧光定量PCR技术可用于渗滤液和垃圾中CH₄氧化菌的定量分析. 对于厌氧和准好氧填埋,初期渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于稳定期;准好氧填埋体渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于厌氧填埋体. 准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着填埋龄的增加呈先增加后降低的趋势,并在填埋后的9个月左右达到最大值,与准好氧填埋体CH₄产生的规律相似. 同时,准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着距导气管距离的增加而降低,但不同填埋时期的变幅不同,与准好氧填埋体O₂和CH₄的迁移规律有关. 此外,对渗滤液和垃圾样品的研究表明,准好氧填埋体垃圾填埋层内部存在大量的CH₄氧化菌,具有显著的CH₄氧化能力.      

主压缩沉降阶段垃圾填埋体渗透特性研究

针对垃圾填埋体的研究主要集中在降解及垃圾渗滤液处理,而其渗透特性研究不足的现状,选取处于4种压力状况下的垃圾填埋体,对其主压缩沉降阶段渗透特性进行室内物理试验,结合试验数据对垃圾填埋体渗透性能变化规律进行分析研究.结果表明,4种压力状况下垃圾填埋体试验测定分析符合达西定律,其COD变化处于产酸阶段,对渗透性能的影响可以不予考虑;在此基础上,对垃圾渗透系数计算表明,处于主压缩沉降阶段内,除没有施加压力状况下垃圾填埋体渗透性能变化规律与其他试验表现不尽相同外,其他垃圾填埋体渗透系数变化大致符合自然指数规律,而4种压力状态下的垃圾填埋体渗透系数数值均在10~(-4.5)～10~(-5.3) m·s~(-1)的范围内,与典型垃圾渗透系数的代表值相一致.     

短期填埋龄垃圾堆体内微生物群落结构与种群分布特征

填埋垃圾的稳定化过程一般经历好氧过渡、水解酸化、初期产甲烷及稳定产甲烷阶段,固相垃圾的厌氧水解酸化阶段常被视为垃圾降解的限速步骤,而这一阶段微生物的降解作用是影响垃圾稳定化进程的关键.以青岛市小涧西生活垃圾填埋场短期填埋龄垃圾为研究对象,采用MiSeq高通量测序研究了填埋龄0～1、1.0～1.5、1.5～2 a垃圾堆体内微生物的群落结构多样性及种群分布特征.结果表明,0～1 a填埋龄垃圾微生物多样性高于1.0～1.5 a和1.5～2 a垃圾堆体,且微生物多样性整体上随填埋深度呈降低趋势.参与垃圾降解细菌多样性比真菌更丰富,而真菌多样性随填埋区域、填埋龄的不同呈现更显著的差异.参与短期填埋龄垃圾降解的细菌中,Firmicutes在填埋层上层为优势菌门,最大比例达到65%,Proteobacteria在填埋层中下层为优势菌门,最大比例达到88%.填埋上层细菌菌属以Defluviitoga、Aerococcus、Clostridium III和Proteiniphilum为主,而在中下层以Thiopseudomonas、Sporosarcina和Eionea为主.真菌主要包括3个菌门,Ascomycota在各点位均为最优势菌门,属水平上Kernia及Aspergillus作为常见的腐生菌属,在不同点位均有较高的丰度.冗余分析表明短期填埋龄垃圾堆体内微生物不同时空分布存在显著差异性,且细菌群落结构的变化受pH值影响较大,而真菌群落结构的变化与垃圾有机质密切相关.     

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.     

烟台市生活垃圾处理现状与对策

烟台市现有人口总数为168.4万人,年产生活垃圾74万吨。2002年10月,烟台市生活垃圾处理场建成并投入运行,设计最大能力为日处理生活垃圾1000吨,其中卫生填埋800吨/天,堆肥200吨/天,填埋库容为700万立方米,设计使用年限为20年。目前仅仅是进行卫生填埋处理,生活垃圾处理量为600—700吨/天,按此处理量计算,目前烟台市城市生活垃圾处理率为35%。烟台市城市生活垃圾问题已成为破坏城市环境质量、影响市容市貌及精神文明建设、阻碍市民文化生活水平提高的大问题,势必影响烟台市的可持续发展。1城市生活垃圾处理存在的问题烟台市城市生活垃圾处理场是山东省继青岛后建成的第二大生活垃圾处理场,无论是选址还是设计施工建设,都处于国内先进水平。卫生填埋采用雨污分流、地下铺设排气孔道及排水管道,且具有一定的防渗防漏措施,但从可持续发展的角度出发,城市生活垃圾处理仍存在着问题.1.1填埋气体露天排放生活垃圾填埋初期,垃圾中的有机物进行好氧分解,从而产生CO2、H2O、SO42-、NO3-等,当填埋区的氧被耗尽时,垃圾中的有机物进行厌氧分解,从而产生CH4、NH3、H2S等气体,其中以甲烷为主。若按每千克垃圾产生0.064...     

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.     

垃圾渗滤液水溶性有机物对土壤吸附重金属Cd2+、Pb2+的影响

采用序批次吸附试验,研究了不同填埋年限(0、4～5、12a)垃圾渗滤液中的DOM对土壤吸持重金属Cd2 、Pb2 的影响.结果表明,垃圾渗滤液中的DOM能促进土壤对重金属Cd2 、Pb2 的吸附.在有垃圾渗滤液DOM存在的条件下,Cd2 、Pb2 的吸附等温线可用Freundlich方程拟合(R2＞0.94),土壤对Cd2 、Pb2 的吸附量比对照处理(无垃圾渗滤液DOM)分别高1.13～1.42倍和1.09～1.84倍,填埋年限长的垃圾渗滤液较之填埋年限短的渗滤液对土壤吸附Cd2 、Pb2 的影响强烈.在Cd2 、Pb2 初始浓度相同时,潮土较红壤具有更高的吸持能力,并且随体系pH的增高,其吸持量增加.