垃圾填埋場填埋氣提純利用的探討

黃浚東

（江門京環環保科技有限公司 廣東江門 529000）

引言

垃圾填埋法是當前我國進行垃圾處理的一種主要方法，在促進城市生活垃圾有效處理以及減少垃圾排放對資源環境的危害影響方面，具有十分積極的作用和意義。值得注意的是，采用垃圾填埋法進行城市生活垃圾處理過程中，由于垃圾填埋所產生的填埋氣進行無控制的排放，也會對周圍環境及生態系統產生再次污染等危害影響，而采用提純技術進行垃圾填埋場的填埋氣有效轉化，使其形成天然氣，以實現對垃圾填埋氣資源最大程度回收與利用，達到變廢為寶、造福、利民的作用和效果，具有十分顯著的積極意義。

1 我國的垃圾處理現狀分析

城市生活垃圾的有效處理，不僅是當前我國城市化建設推進中關注的重要問題，同時也是全球環境問題治理與環境保護的一項重要工作。根據有關數據統計顯示，目前我國的城市生活垃圾產量早已達到每年約1.5 億t 左右，并且多年產生的城市生活垃圾堆積量也已經達到60 億t 以上，同時還呈現出每年不斷遞增的變化情況，其年遞增率達到8%至10%之間，對我國城市化建設推進以及環境保護工作提升均有著十分突出的不利影響。另一方面，現階段我國對城市生活垃圾的處理，主要包含焚燒、填埋以及堆肥等各種不同方法。其中，我國現有的城市生活垃圾中，約有80%左右的垃圾是通過填埋法進行處理的，并且根據我國的垃圾處理技術政策規定，填埋法也將是我國城市生活垃圾處理長時間內應用的主要方法與最終手段。由此可見，填埋法在我國垃圾處理以及環境保護工作推進中的地位和作用影響十分突出。值得注意的是，采用填埋法進行城市生活垃圾處理過程中，由于多數垃圾填埋場對生活垃圾處理的簡單堆放以及對堆放場氣體的無組織排放等情況，不僅會對垃圾填埋處理的效果產生影響，而且垃圾填埋場無控制進行排放的氣體，還會對周圍的環境和空氣質量造成污染影響，嚴重情況下甚至會引起填埋氣爆炸事故，迫切需要引起關注和重視[1]。

2 垃圾填埋處理中對填埋氣的處理方式分析

結合上述對我國城市生活垃圾的處理現狀及其影響分析，可知對垃圾填埋場填埋氣無控制排放所產生的危害影響十分突出，迫切需要通過有效的垃圾填埋場填埋氣處理技術與方法運用，在促進填埋氣得到有效利用同時，減少其危害影響，同時促進垃圾填埋場的垃圾處理效果。由于我國對垃圾填埋場填埋氣的收集和利用發展起步相對較晚，現階段主要以填埋氣收集發電應用和填埋氣收集熱能轉化利用、填埋氣提純利用等方式為主。

在上述各種對垃圾填埋場填埋氣收集利用的方式中，填埋氣收集與發電利用方法在我國作為一種新型產業形式，其市場規模相對較小，且進行建設和應用的填埋氣發電應用工程數量也比較少，整體規模和發展速度均處于相對落后與薄弱的狀態，對填埋氣發電的總能源利用率也相對較低。此外，再加上填埋氣發電應用的工程設施較為復雜，對土地資源的占用較大，現場工藝開展的噪聲影響以及尾氣排放污染危害均比較突出，容易造成二次污染，因此，在實際建設與應用的推廣局限性較高。

與填埋氣收集發電應用情況不同，填埋氣的收集與熱能轉化利用，是根據填埋氣具有一定的熱能，而通過對這部分熱能進行有效收集和利用，能夠實現一定的經濟效益獲取。因此，在填埋氣收集與利用中，也存在填埋氣收集后的熱能轉化利用情況。當前，對填埋氣的收集與熱能轉化利用，主要體現在磚瓦廠燃料工藝以及鍋爐燃料等行業領域上，這種填埋氣收集利用方式，在具體操作中不需要進行任何復雜處理，只需要通過簡單的操作，即可實現對填埋氣的熱能轉化利用，具有預處理成本較低等特征優勢。但是，由于填埋氣的熱能與天然氣相比較低，并且其氣體組分較為復雜，如果進行熱能轉化利用中未對其氣體組分進行有效處理，只能夠在一些較為簡單的加熱行業進行應用，對其使用范圍具有較大的限制。針對上述情況，在進行填埋氣的收集利用，還有人提出了填埋氣提純利用方法，即通過對垃圾填埋場的填埋氣進行提純處理后，對其氣體組分中的雜質有效去除，從而確保其再次燃燒利用中不會產生污染等危害影響，從而來擴大對填埋氣的收集和利用范圍。值得注意的是，該技術手段在國外的提出和研究發展時間相對較長，不僅技術條件較為成熟，而且具有安全性高以及投資與使用維護成本相對較低等特征優勢，發展應用前景十分廣闊。

3 垃圾填埋場填埋氣的提純利用分析

結合上述對垃圾填埋場填埋氣處理方式的分析，在進行填埋氣的提純利用中，由于進行提純處理后的填埋氣中甲烷含量能夠達到91%以上，在民用以及車用燃料等領域均有較高的應用價值，并且其在上述領域中的利用率早已達到90%還多，與發電以及熱能利用項目相比的利用率也明顯較高。為此，下文將以管道天然氣中填埋氣的提純利用情況為例，對其具體操作的工藝流程進行研究和論述，以供參考。

3.1 工藝流程分析

作為管道天然氣進行提純利用的填埋氣，其具體提純操作的工藝流程為：通過羅茨風機的抽吸能力從填埋場完成氣體收集，完成后，再對收集氣體進行脫硫、填埋氣壓縮、油水分離器分離、脫氧、脫氮、脫碳與脫水等處理后，即完成對填埋氣的提純加工，對提純后的填埋氣即可作為提純氣進行再次利用[2]。

3.2 具體操作與效果分析

根據上述對填埋氣提純加工的工藝流程分析，在具體操作中，完成對垃圾填埋場的填埋氣收集后，由于收集氣體的H2S 含量一般能夠達到200×10-6，而管道天然氣的氣體中H2S 含量有著明確的要求，因此，為滿足管道天然氣的氣體H2S 含量標準，同時有效避免氣體中H2S 含量過多對機械設備與管道等產生腐蝕影響，就需要對其進行脫硫處理。對收集填埋氣的脫硫處理中，干式脫硫法是采用氧化鐵脫硫顆粒劑對其進行脫硫處理，其具體反應過程中如下式（1）所示。采用氧化鐵干法脫硫進行精脫硫至15mg/m3的過程中，還會通過吸附罐后面管道中所安裝過濾器對其所含粉塵進行有效處理，使其更加接近管道天然氣的氣體含量標準。

完成對填埋氣的脫硫處理后，還需要對其進行脫碳、脫水以及壓縮等處理，以確保進行提純加工后的提純氣能夠滿足管道天然氣的氣體含量標準，最終實現對填埋氣的有效利用。

上述填埋氣資源化利用系統的結構組成主要包括：填埋氣收集預處理部分、增壓部分、脫水脫碳部分、冷卻水循環系統、火炬系統、放散系統等，其中，在填埋氣資源化利用系統的填埋氣收集預處理單元中，通過采用羅茨風機將填埋氣從填埋場收集后，使其進入填埋氣凝液罐，并進行游離水去除與粗過濾器粒徑大于50um 雜質后，再利用羅茨風機使填埋氣的壓力提升至一定的標準，完成后，使其進入預處理部分，然后依次利用脫硫塔、一級冷干機及吸附塔等裝置，對其氣體中所含的硫化氫、硅氧烷等VOC 氣體有效去除，對后續系統運行與處理的標準需求進行滿足。填埋氣在進入冷干機進行降溫脫水處理后，其氣體壓力露點低于10℃，需要通過電加熱器增溫至45℃，并依次經多級顆粒過濾器和油過濾器過濾處理后，最終進入膜組件。文中對垃圾填埋場填埋氣的提純利用處理是采用二級膜提純工藝，即通過膜組特性支持，完成對填埋氣中甲烷和二氧化碳的有效分離，使其產生凈化氣和滲透氣兩股氣體。對分離出的兩股氣體，其中凈化氣外輸進入燃氣管網。

3.3 綜合效益分析

根據上述對垃圾填埋場填埋氣提純利用的具體工藝過程及有關工藝操作分析，對其綜合效益可通過以下幾點進行總結和分析。

（1）與普通管道燃氣項目工程相比，垃圾填埋場填埋氣提純利用項目的建設中，均是利用工業用地進行項目建設，但后者不需要單獨征地，其母站建設多位于垃圾填埋場內，通過對垃圾填埋場中的富余土地進行使用即可，對土地資源的占用及資源綜合利用優勢明顯突出。

（2）常規管道燃氣的氣源需要通過對賦存天然氣的開采，并通過管道輸送進行天然氣利用，其價格成本相對較高，而垃圾填埋場填埋氣的提純利用，是以垃圾填埋氣提純氣體為氣源，與普通管道天然氣相比，只存在收集成本，整體價格相對較低，并且其管道天然氣的輸送運營利潤也相對較高。

（3）在人員管理與配備方面，普通的管道燃氣工程與垃圾填埋氣提純利用項目的人員數量無較大差別，但垃圾填埋氣提純利用項目的經營管理投入成本會高于普通的管道燃氣項目。

（4）與常規管道燃氣相比，垃圾填埋氣提純利用管道燃氣項目其投資回收期明顯較短，并且垃圾填埋氣提純利用項目的利潤也比常規管道燃氣項目較高[3]。

總之，通過上述對比分析不難看出，與普通的管道燃氣項目相比，垃圾填埋氣提純利用項目的前期投資與后期運營管理成本優勢明顯不足，但是其在對土地資源征用以及氣源成本、銷售利潤等方面的優勢則明顯較為突出，在市場中的應用和發展前景較為廣闊。

結語

總之，對垃圾填埋場填埋氣的提純利用進行研究，有利于促進垃圾填埋處理中填埋氣的有效處理和充分利用，在確保對城市生活垃圾的有效凈化與處理同時，也能夠實現垃圾填埋氣的回收利用，具有更加突出的環保與生態效益，值得在具體實踐中進行研究和應用。