沼气收集与垃圾填埋场安全运行的技术分析

摘要垃圾填埋场安全运行与沼气收集有着紧密联系，文章从填埋场如何规范操作以及如何从技术上保证气体收集顺利进行从而保障填埋场安全运行作了阐述。

关键词垃圾填埋场安全运行；沼气收集；回收利用

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）12-0166-01

城市生活垃圾处理主要有卫生填埋、生物堆肥、焚烧发电等，而卫生填埋处理生活垃圾是目前我国采取的最普遍的处理方式。垃圾经填埋以后，经过厌氧发酵，会产生以甲烷和二氧化碳为主、少量硫化氢等的填埋气，也称沼气。如果不及时采取适当的办法将其采集排放，填埋气体就会在填埋场内横向、纵向迁移，或不断积累，当甲烷达到一定程度时，遇明火就会发生爆炸和火灾，排放到空气中的甲烷会加剧全球气候变暖，少量的有毒气体会危害人们身体健康。

另一方面，填埋气是一种可回收利用的能源，甲烷含量约50%，是天然气热值的一半。因此综合利用垃圾填埋气，用其发电、提纯做汽车燃料等，申请清洁发展机制（CDM）交易，既能取得良好经济效益，又能实现环保、增加当地就业、税收等社会效益。

1青岛市小涧西垃圾填埋场现状

青岛市小涧西固体废弃物综合处置场位于河套街道办小涧西村北1.7千米，占地面积65.88公顷，填埋场库区为26.88公顷。填埋场具有国际先进的防渗系统、污水收集处理系统、填埋气体收集利用系统等，是中环协评定的国家一级无害化处理场。工程于2000年开工建设，2002年5月投入运行，设计日处理量为1500吨，总库容量为710万m3，项目总投资2.4亿元，主要担负青岛市主城区的生活垃圾处理任务，目前已累计填埋垃圾量约为1015万吨，已填埋库容600万m3。在垃圾焚烧发电厂一期工程项目运行之前，填埋场日处理量约为3000吨，焚烧厂运行之后，日处理量约为1000吨（包括焚烧厂飞灰35吨），剩余使用年限大约为5年。是建设部首批认定的一级无害化填埋场之一。

小涧西垃圾填埋场沼气利用工程于2008年建设，装机容量为三台1063 kW颜巴赫内燃发电机组，以及一台1500 m3/h火炬一台。由于气体收集技术不足以及与填埋运行缺乏有机结合，气量不足，仅少量燃烧火炬，一直到2010年7月正式并网发电，2011年3月起实现三台机组满负荷运行。

2填埋场安全规范运行是保证沼气收集的前提

1）先进管理体系，是安全填埋的制度保证。小涧西填埋场先后通过了ISO9001、ISO14001和OHSAS18001质量、环境和职业健康安全三体系认证，其中，涉及ISO9001的，主要有填埋场的设计和填埋作业工艺规范；涉及ISO14001的，主要是填埋场重要环境因素的管理措施；涉及OHSAS18001的，是填埋场危险源的识别、评价，对重大危险源的控制措施和管理手段。并制定了《小涧西填埋场作业方案与管理规程》。

2）规范填埋作业是填埋场安全运行的关键，也是保证沼气收集量的关键。实际运行过程中，填埋场作业方考虑成本等因素，往往采取不压实或部分压实，减薄覆盖土层等办法。只有严格履行双方合同，严格按照相关标准作业，是保证尽可能多的收集填埋气，实现客观经济效益的前提。小涧西垃圾填埋场采取了土覆盖和膜覆盖相结合的办法，更好地帮助了沼气回收利用。

3）渗沥液的处理。2003年10月，填埋场配套污水处理厂运行，日处理规模是200吨/日，由于小涧西填埋场实际垃圾处理量比设计填埋量翻了一番，日处理量200吨的原污水处理厂不能满足生产需要。因此，2009年进行了扩容改造，设计处理能力为：900m3/d，采用MBR+反渗透工艺。工程于2011年10月正式投入运行。处理标准执行《城镇污水处理厂综合排放标准》（GB18918-2002）一级标准中A标准，出水排至距离厂区3.5公里处的桃源河下游。

3不断完善的沼气收集技术是填埋场安全运行的有力保障

沼气收集系统主要由气井（有竖井和横井）、抽气管路、气体处理系统组成。

1）气井结构：小涧西填埋场主要采用横井结构。主要有井内集气段和井头密封段两个部分组成。其中井内集气段为碎石包裹的PE多孔管，井头密封段为粘土包裹的无孔PE管。井头接入气体收集系统，中间加阀门进行单井的控制。

2）气体收集系统：所有的气体回收井通过支管连接再汇总至总管，气体收集系统应考虑冷凝水排放装量和检测取样口，整个气体收集系统设计为负压操作。如下图。

3）气井密封：气井密封不严会导致空气抽入气井的垃圾体内，不仅影响收集的气体质量也会破坏垃圾体的厌氧环境。当井内的PE管和碎石均放置完毕后，进行垃圾回填时要将垃圾压实，气井上部垃圾层厚不小于3 m，表面用粘土密封，井头部位的粘土也要压实。

4）施工的关键点：该填埋气收集井的最大特点在于气水同向，填埋气可以通过负压将其抽走，但渗滤液的外排则需要保证一定的坡度3%~4%，让其自流至气井最低点（井头），如无法保证坡度，气井在施工完毕后将出现，无法正常使用或使用时间降低的情况。

5）气体处理系统：一是设置过滤器，出去沼气中的灰尘杂质等，二是根据含硫情况决定是否增设脱硫装置，三是利用制冷机去掉大部分水分。

6）涧西垃圾场建设的填埋气收集横井，根据所抽检的气井情况看，其单井产气量均大于150 m3/h（受抽气试验装置最大流量限制）。下表是小涧西填埋气收集横井，单井抽气试验的数据汇总：

4结束语

垃圾填埋场导入先进管理体系，严格执行作业规范，采用土覆盖和膜覆盖等创新方式，既能保证填埋场的安全运行，又为垃圾填埋气的回收利用创造了良好的条件；同时，不断创新、提高气体收集技术，提升垃圾填埋气利用率，也为填埋场的安全运行提供了有力保障，二者相辅相成。

参考文献

[1]生活垃圾卫生填埋技术规范介绍[J].环境卫生工程，2005.

[2]张小余.天水市垃圾填埋场渗滤液减量控制及处理方案设计[D].兰州大学，2012.

作者简介

卢志鹏（1975-），汉族，山东青岛胶南人，工程师，运营经理，学士，研究方向：新能源电厂运行管理，安全管理。