存量垃圾場填埋氣產生量影響因素分析

孫大朋，高洪振，房飛祥

（山東省城建設計院，山東 濟南 250021）

CH4和CO2是生活垃圾填埋氣的主要成分，也是重要的溫室氣體，CH4當量體積溫室效應是CO2的21倍。國家“十三五”規(guī)劃明確提出，加大存量垃圾治理力度，CH4也是清潔可再生能源，通過分析生活垃圾填埋場的產氣量，是對生活垃圾資源的充分利用，也是對生態(tài)環(huán)境的保護。筆者以山東地區(qū)某生活垃圾填場為例，探討填埋氣產生量的影響因素。

1 工程概況

該生活垃圾處理場位于山東某市城東北16 km處，屬于山谷型衛(wèi)生填埋場。填埋區(qū)占地約6.47hm2，現狀存量垃圾約1.45×106m3，深15～28 m。通過對垃圾取樣監(jiān)測，生活垃圾成分見表1。

表1 某生活垃圾處理場垃圾成分

2 影響因素分析

本工程監(jiān)測時間為2013年6—7月，溫度30～38℃，6、7月的平均降水量分別為96.33、148.36 mm。通過對垃圾覆蓋方式、含水率、抽氣井布置等因素逐項分析，監(jiān)測填埋氣的產生量；另外，通過對2013年1 a連續(xù)測量填埋氣量，分析溫度對填埋氣產生量的影響。

在填埋區(qū)布置集氣井，抽氣井直徑Ф800 mm，鉆井深度約20 m；井中穿孔井管直徑DN160 mm，井管材料采用高密度聚乙烯管（HDPE）；抽氣井與井管之間回填粒徑為25～50 mm的礫石，在井口用膨潤土封固［1］。

2.1 覆蓋方式

方式一：防滲層用的是0.5 mm HDPE膜，滲透系數小于1×10-9cm/s，膜下設土工布。

方式二：防滲層采用1 mm HDPE防滲結構，滲透系數小于1×10-9cm/s，膜下設土工布，布下為厚度20 cm黏土保護層［2］。

方式三：防滲層采用40 cm黏土層，滲透系數小于 1×10-7cm/s。

2.2 含水率

為監(jiān)測含水率對填埋氣產生量的影響，在填埋場東北角劃定一區(qū)域，分3個區(qū)，采用10 m3罐車對填埋場導出的滲瀝液進行噴灑。

一區(qū)噴灑指標40 L/（d·m2），二區(qū)噴灑指標20 L/（d·m2），三區(qū)不噴灑。

2.3 溫度

通過對填埋場進行1 a連續(xù)監(jiān)測，測量填埋氣

2.4 抽氣井布置

監(jiān)測區(qū)分3個區(qū)，抽氣井布置半徑分別為10、30、50 m。集氣干管采用DN200的HDPE管，集氣總管采用DN315的HDEP管，沿填埋場邊坡外側鋪設，總長度約400m，總管坡度應不小于1%［1］，在最低點設置排水井。

3 填埋氣產生量

3.1 覆蓋方式影響分析

從6月17日至7月11日，在抽氣井布置半徑30 m、無滲瀝液噴灑情況下，填埋氣體的主動抽吸量在400～520 m3/h的范圍內波動，對填埋場3種覆蓋方式產生填埋氣中的CH4、CO2進行檢測，結果如圖1～3所示。

圖1 覆蓋方式一填埋氣CH4、CO2的含量

圖2 覆蓋方式二填埋氣CH4、CO2含量

通過對檢測數據分析，3種覆蓋方式CO2含量在37%～63%波動，方式一CO2含量最大，平均為55.1%，方式二、方式三CO2含量平均分別為41.7.1%、40.4%。3種覆蓋方式CH4含量相差不大，在36%～48%波動，方式一CH4含量略低，方式二、方式三CH4含量基本持平。

3.2 含水率影響分析

6月17日至7月11日，在抽氣井布置半徑30m、覆蓋方式二情況下，對填埋氣體主動抽吸，對填埋場3種滲瀝液噴灑方式產生填埋氣進行檢測，3個分區(qū)產氣速率見圖4。

圖4 3個分區(qū)產氣速率

通過對檢測數據分析，一、二區(qū)產氣速率平均約為432、429 m3/h，要高于三區(qū)的產氣速率409 m3/h。分析原因，在溫度較高、降水量較大季節(jié)，垃圾含水率對產氣速率影響不大。

3.3 溫度影響分析

在抽氣井布置半徑30 m、覆蓋方式二、無滲瀝液噴灑情況下，對填埋氣體主動抽吸，對填埋場2013年產生填埋氣進行檢測，產氣速率見圖5。

圖5 2013年填埋場產氣速率

通過對檢測數據分析，在6—11月，溫度較高、降水量較大季節(jié)，產氣速率較高，大于400 m3/h，基本呈增長趨勢；從12月到來年5月，溫度較低、降水量較小季節(jié)，產氣速率260～330 m3/h。產氣速率與溫度升高、降水增加不成絕對的正比關系，分析可能是溫度、降水作用到產氣速率有一定的滯后作用。

3.4 抽氣井布置影響分析

6月17日至7月11日，在覆蓋方式二、無滲瀝液噴灑情況下，對填埋氣體主動抽吸，對填埋場抽氣井布置半徑分別為10、30、50 m所產生填埋氣進行檢測，產氣速率見圖6。

圖6 不同半徑抽氣井的產氣速率

通過對檢測數據分析，抽氣井半徑為10、30、50 m時產氣速率分別為385、408、415 m3/h，抽氣井半徑為10m的產氣速率最低，抽氣井半徑為30m與50 m的產氣速率差別不大。分析原因，抽氣井半徑太小，井與井相互影響；抽氣井半徑太大，抽氣井有限，產氣速率也不會增加。

4 結論

1） 存量垃圾的治理越來越受到大家的重視，能對其產生的填埋氣進行利用，能充分體現資源化的要求。

2）通過研究覆蓋方式、含水率、溫度、抽氣井布置等因素對產氣速率產生的影響，可以了解獲得填埋氣收集的最佳條件和時機，以指導工程應用。

3）本研究沒有考慮垃圾的石籠布置、陳腐程度、填埋年限、污染防治現狀及周邊環(huán)境狀況等因素，要解決存量垃圾的高環(huán)境風險，達到預期的治理效果，還需進行更深層次的研究。

［1］ 生活垃圾填埋場填埋氣體收集處理及利用工程技術規(guī)范：CJJ 133—2009［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社分社，2009.

［2］ 生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術規(guī)范：GB 51220—2017［S］.北京：中國計劃出版社，2017.