存量垃圾場填埋氣產(chǎn)生量影響因素分析

孫大朋，高洪振，房飛祥

（山東省城建設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)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(dāng)量體積溫室效應(yīng)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(chǎn)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(hù)。筆者以山東地區(qū)某生活垃圾填場為例，探討填埋氣產(chǎn)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(xiàn)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(shí)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(xiàng)分析，監(jiān)測填埋氣的產(chǎn)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(chǎn)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(shù)小于1×10-9cm/s，膜下設(shè)土工布。

方式二：防滲層采用1 mm HDPE防滲結(jié)構(gòu)，滲透系數(shù)小于1×10-9cm/s，膜下設(shè)土工布，布下為厚度20 cm黏土保護(hù)層［2］。

方式三：防滲層采用40 cm黏土層，滲透系數(shù)小于 1×10-7cm/s。

2.2 含水率

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

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

2.3 溫度

通過對填埋場進(jìn)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(gè)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(cè)鋪設(shè)，總長度約400m，總管坡度應(yīng)不小于1%［1］，在最低點(diǎn)設(shè)置排水井。

3 填埋氣產(chǎn)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(nèi)波動，對填埋場3種覆蓋方式產(chǎn)生填埋氣中的CH4、CO2進(jìn)行檢測，結(jié)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(shù)據(jù)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(chǎn)生填埋氣進(jìn)行檢測，3個(gè)分區(qū)產(chǎn)氣速率見圖4。

圖4 3個(gè)分區(qū)產(chǎn)氣速率

通過對檢測數(shù)據(jù)分析，一、二區(qū)產(chǎn)氣速率平均約為432、429 m3/h，要高于三區(qū)的產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生填埋氣進(jìn)行檢測，產(chǎn)氣速率見圖5。

圖5 2013年填埋場產(chǎn)氣速率

通過對檢測數(shù)據(jù)分析，在6—11月，溫度較高、降水量較大季節(jié)，產(chǎn)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(chǎn)氣速率260～330 m3/h。產(chǎn)氣速率與溫度升高、降水增加不成絕對的正比關(guān)系，分析可能是溫度、降水作用到產(chǎn)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(chǎn)生填埋氣進(jìn)行檢測，產(chǎn)氣速率見圖6。

圖6 不同半徑抽氣井的產(chǎn)氣速率

通過對檢測數(shù)據(jù)分析，抽氣井半徑為10、30、50 m時(shí)產(chǎn)氣速率分別為385、408、415 m3/h，抽氣井半徑為10m的產(chǎn)氣速率最低，抽氣井半徑為30m與50 m的產(chǎn)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(chǎn)氣速率也不會增加。

4 結(jié)論

1） 存量垃圾的治理越來越受到大家的重視，能對其產(chǎn)生的填埋氣進(jìn)行利用，能充分體現(xiàn)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(chǎn)氣速率產(chǎn)生的影響，可以了解獲得填埋氣收集的最佳條件和時(shí)機(jī)，以指導(dǎo)工程應(yīng)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(xiàn)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(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到預(yù)期的治理效果，還需進(jìn)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(shù)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(shù)規(guī)范：GB 51220—2017［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2017.