生活垃圾卫生填埋场甲烷减排控制的工程应用研究

・５８・　第２ｌ卷第５期　２０１３年ｌ０月　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓａｎｉｔａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　环境卫生工程　Ｖ０１．２１　Ｎｏ．５　Ｏｃｔｏｂｅｒ　２０１３　生活垃圾卫生填埋场甲烷减排控制的工程应用研究　陈浩泉　（上海环境工程技术有限公司，上海２０００７０）　摘要：对上海老港生活垃圾填埋场甲烷减排示范工程运行状况的研究表明：沼气导排管空白单元甲烷浓度为　１６％　３９％，示范单元为２．４％～１０％；渗沥液收集池空白单元的甲烷排放浓度高达７０％ｌ，Ｘ．ｋ＿，示范单元的甲烷浓度始终　在１％ｖＸ下；加权２个途径排放的甲烷量，示范单元甲烷为空白单元的１／８～１／４。渗沥液示范单元ＣＯＤ降解率达到　９３．９％，空白单元为７０．５％。　关键词：甲烷减排；生活垃圾填埋场；矿化垃圾　中图分类号：Ｘ７０５文献标识码：Ｂ文章编号：１００５—８２０６（２０１３）０５—００５８—０３　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｅｔｈａｎｅ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｄｏｍｅｓｔｉｃ　Ｗａｓｔｅ　Ｓａｎｉｔａｒｙ　Ｌａｎｄｆｉｌｌ　Ｓｉｔｅ　Ｃｈｅｎ　Ｈａｏｑｕａｎ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．．Ｌｔｄ．Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００７０）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｌａｏｇａｎｇ　Ｄｏｍｅｓｔｉｃ　Ｗａｓｔｅ　Ｌａｎｄｆｉｌｌ　Ｓｉｔｅ，ｉｔ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｆｒｏｍ　ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｂｌａｎｋ　ｕｎｉｔｓ　ｗｅｒｅ　２．４％一１０％ａｎｄ　１６％一３９％．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｌｅａｃｈａｔｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｗｅｌｌｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｂｌａｎｋ　ｕｎｉｔｓ　ｗｅｒｅ　ｂｅｌｏｗ　１％ａｎｄ　ｏｖｅｒ　７０％．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｗａｙｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｕｎｉｔ　ｗａｓ　１／８－１／４　ｏｆ　ｂｌａｎｋ　ｏｎｅ．ＣＯＤ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｉｎ　ｌｅａｃｈａｔｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｂｌａｎｋ　ｕｎｉｔｓ　ｗｅｒｅ　９３．９％ａｎｄ　７０．５％．ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｈａｎｅ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｗａｓｔｅ　ｌａｎｄｆｉｌｌ　ｓｉｔｅ；ａｇｅｄ　ｗａｓｔｅ　结合同济大学在上海老港生活垃圾填埋场进　１材料和方法　行生活垃圾填埋场甲烷减排技术的现场示范开展　共２个填埋单元，空白对照单元与试验示范　相关研究，以喷洒ＮＭＳ营养的矿化垃圾作为填埋　单元。先填埋示范单元，再填埋空白单元。　场甲烷氧化覆盖层材料以及沼气导排管周围石笼　１）空白单元：垃圾填埋完毕后（新鲜生活垃　的填充材料，通过在生活垃圾填埋过程中喷洒可　圾５　０００　ｍ３），表层加０．３　ｍ厚的覆盖土，表面覆　降解的甲烷抑制剂有效地抑制甲烷的产生，并在　盖遮阴网。单元底部设１根渗沥液收集花管，在　填埋方式上采取无动力强化自然通风促进甲烷氧　渗沥液收集管中点附近安插１支沼气导排管（导　化，实现生活垃圾填埋场甲烷排放量大幅度削减　排管与渗沥液收集管不相通）。垃圾渗沥液收集管　和垃圾快速稳定化的目标。　伸出填埋单元与渗沥液收集桶相连，垃圾渗沥液　工程总库容为１０　０００　ｍ　，分为２个相互独立　通过重力自流人渗沥液收集桶中，渗沥液收集桶　的单元，平均每个单元的库容为５　０００　ｍ　。垃圾　设溢流孔，将渗沥液排出纳入填埋场渗沥液收集　填埋高度为７　ｍ，坡度为１：ｌ。每个单元上口为　系统。　３３．５　ｍｘ３３．５　ｍ、底部为１９．５　ｍｘｌ９．５　ｍ。选取　２）示范单元：每天填埋新鲜生活垃圾，填埋　上海老港垃圾填埋场４２＃填埋单元，开挖后填埋　快结束时（每天填埋量约为１　０００　ｍ。）在新鲜垃　新鲜生活垃圾，填埋量以上述单元库容为准。２　圾表面均匀洒１层矿化垃圾细料，再喷洒１次甲　单元之间用垃圾坝隔开，堤坝上口宽１　ｍ。单元　烷抑制剂，然后迅速再覆盖１层新鲜垃圾。即每　底部及侧面均做防渗处理（二层规格为２００　ｇ的　日依次进行垃圾填埋、矿化垃圾铺撒、抑制剂的　土工布、一层１．５　ｍｍＨＤＰＥ膜）。单元内设渗沥　喷洒和垃圾填埋，直至填埋高度达到７　ｍ。垃圾　液管、沼气导排管。　填埋完毕后在表面铺规格为２００　ｇ的土工布，土　筑１条垃圾进出场倾倒便道（用垃圾堆筑），　工布上覆盖０．６　ｍ厚的矿化垃圾（需粗筛），矿　宽３．５　ｍ、长７６　ｍ、高７　ｍ，两头设垃圾车上下　化垃圾表面铺设高度１０　ｃｍ支撑物（如废弃管子、　坡道，坡度为１：１０，垃圾表面铺设路基箱钢板，　捆绑秸秆、废弃木头），支撑物上再放置遮阴网。　方便垃圾运输车进出单元倾倒垃圾，现场用挖掘　单元底部设置１根渗沥液收集管，渗沥液收集管　机对垃圾进行摊铺压实。　的中点布置１支与之相通的沼气导排管，导气管　顶端出口处安装风帽。同时，导气管周围环绕填　收稿日期：２０１３—０４—０７　第５期　陈浩泉，等生活垃圾卫生填埋场甲烷减排控制的工程应用研究　堡　・５９・　舳　趣如　∞　如　　２次，待重新装上　加　ｍ　０　充矿化垃圾的石笼以隔开周围所填埋的新鲜垃圾。　内检测导排管出口甲烷浓度１∞∞石笼内层为碎石，外层为矿化垃圾，且该部分矿　风帽再检测ｌ～２次，对比发现在这４～５　ｈ内甲烷　化垃圾必须经筛分，粒径在４　ｍｍ以下。碎石和　的浓度几乎没有变化。由此可见，风帽在拔风过　矿化垃圾之间用砂网隔开。覆盖层和导气管外周　程中，并没有带动空气稀释导排管中的甲烷。　的矿化垃圾表面均定时喷洒自配的ＮＭＳ培养液。　２结果和讨论　２．１　２个填埋单元的沼气对比　图１￣２为在５００多ｄ内２个填埋单元沼气导　排管排放的气体对比结果。可见，空白单元的沼　气管出口处甲烷浓度为２１％～４０％，而示范单元则　为２．４％～１０％，在后期一直在５％以下。本项目　空白单元的结果与常规报道的填埋场甲烷排放浓　度值４０％～６０％相比要低，原因可能是导排管内时　有堵塞现象影响了监测结果。本工程所在地多雨，　填埋后１　ａ内渗沥液产生量大，且渗沥液与雨水　未分流，当渗沥液与雨水在垃圾底层稍有累积，　会使一些体积较小的垃圾块流到导排管下端，使　得垃圾与部分积水堵在导排管下段，阻碍沼气扩　散，影响了沼气的收集与排放。　４　一∞　舶’　鞭　Ｏ　５０　ｌＯＯ　１５ｏ　２００　２５０　３００　３５０　４００　４５０　５００　５５０　时间，ｄ　图１　２个填埋单元沼气导排管排放的气体对比　０　３Ｕ　６Ｕ　９Ｕ　１２Ｕ　ｌ　Ｕ　时问／ｄ　图２　２个填埋单元渗沥液收集池排放的气体对比　同时，对示范单元沼气导排管附近的侧管也　进行了气体的监测，如图３所示。由于侧管与安　装风帽的导排管相通，因此这２个管的甲烷浓度　对比可检验出口甲烷排放浓度是否受空气的稀释。　结果表明，二者的甲烷浓度差始终小于１％。此　外，每次都在气体监测前４　ｈ取下风帽，在这４　ｈ　时Ｉ￣ｑ／ｄ　图３示范单元沼气导排管与侧管甲烷排放浓度对比　在运行期间发现，渗沥液收集池也为沼气排　放的途径，如图４～５所示。在填埋后的前３个月，　收集池内气泡很多，且空白单元比示范单元的气　泡小而密，０．５　ａ后与示范单元都不再有明显的　气泡出现。监测其释放的气体，结果如图２所示。　可见，空白单元的甲烷排放浓度可高达７０％以　上，而即使是在前期示范单元的甲烷浓度均只有　１％左右。当然，渗沥液收集池排放的甲烷可能包　含２部分：一部分是垃圾中产生的甲烷随着渗沥　液排放扩散出来的，一部分是渗沥液自身厌氧发　酵产生的，由于渗沥液收集池的容积不大，且是　开放式的，所以后者产生的甲烷量应该很小。　时间，ｄ　图４　２个填埋单元渗沥液中ＣＯＤ浓度变化　０　１００　２ｏｏ　３００　４ｏｏ　５ｏ０　６０ｏ　时间，ｄ　图５　２个填埋单元ＮＨ　一Ｎ浓度变化　・６０・　环境卫生工程　第２１卷　若将渗沥液收集池与沼气管出口处甲烷加权，　２．３结论　可以发现示范单元的甲烷浓度仍然很低，为空白　１）本工程运行５００多ｄ，沼气导排管空白单　单元的１／８～１／４，这说明本项目所采用的甲烷生物　元甲烷浓度为１６％～３９％，示范单元为２．４％～　氧化与抑制技术效果显著。同时，从二氧化碳的　１０％，渗沥液收集池空白单元的甲烷排放浓度可　浓度不高，说明甲烷并非都被氧化为二氧化碳排　高达７０％以上，示范单元的甲烷浓度始终在１％　放，而是有部分转化为微生物的细胞质进入到固　以下。将渗沥液收集池与沼气管出口处甲烷浓度　相垃圾中。　加权，示范单元的甲烷浓度为空白单元的１／８—　２．２　２个填埋单元的渗沥液对比　１／４，因此本项目所采用的甲烷生物氧化与抑制技　２个填埋单元的渗沥液对比结果如图４　６所　术效果显著。　示。总体上，２个填埋单元的ＣＯＤ和氨氮都是下　２）渗沥液示范单元ＣＯＤ降到３　２００　ｍｇ／Ｌ，　降趋势，且示范单元下降的程度更大，约５个月　降解率达到９３．９％，而空白单元降解率为８３．９％；　后其各项污染物指标开始低于空白单元，ＣＯＤ降　渗沥液氨氮示范单元降到４００　ｍｇ／Ｌ以下，降解率　到３　２００　ｍｇ／Ｌ，降解率达到９３．９％，而空白单元　为８６．６％，而空白单元为７０．５％。　降解率为８３．９％；ＮＨ３一Ｎ示范单元降到４００　ｍｇ／Ｌ　３）本项目所采用的甲烷生物氧化与抑制技术　以下，降解率为８６．６％，而空白单元为７０．５％。　基本实现了低成本改造传统填埋场、高效减排甲　说明示范单元的垃圾降解更快，有机物分解更彻　烷的目标。　底。示范单元的渗沥液中含有的大分子有机物比　参考文献　空白单元多，导致其不能很快分解，有机物浓度　［１］韩丹，石峰，柴晓利，等．生活垃圾填埋场甲烷自然减排的新途径：　高；同时，示范单元的氧气浓度比空白单元高，　厌氧与好氧的共氧化作用［Ｊ』．环境科学学报，２０１１，３１（４）：７９１—７９７．　［２］韩丹，赵由才．上海世博园区废弃物循环利用［Ｊ］．建设科技，２０１０　氨氮的硝化反硝化程度也较低，因此氨氮浓度也　（１５）：５０—５２．　较高。ｐＨ也表明，垃圾降解进入一个连续产酸产　［３］Ｈａｎ　Ｄ，Ｚｈａｏ　Ｙ　Ｃ，Ｘｕｅ　Ｂ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｂｉ０一ｃｏｌｕｍｎ　Ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　甲烷的过程，而非有机酸积累的状态，因而渗沥　Ａｇｅｄ　Ｒｅｆｕｓｅ　ｏｎ　Ｍｅｔｈａｎｅ　Ａｂａｔｅｍｅｎｔ：Ａ　Ｎｏｖｅｌ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｏｘｉ—　ｄａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｒｅｆｕｓｅ　Ｌａｎｄｆｉｌｌ［Ｊ］Ｊ　Ｅｎｖｉｒｏｎ　Ｓｃｉ，２０１０．２２（５）：７６９—７７６．　液由弱酸逐渐转变为中性。　［４］韩丹，赵由才，薛冰杰，等．风帽在准好氧填埋的应用及对填埋初期　的影响［Ｊ］．环境科学，２００９，３Ｏ（１Ｏ）：３１８—３２３．　［５］韩丹，潘凤燕，宋玉，等．强化准好氧填埋自然通风的原理及新途径　研究ｆＪ］．有色＿『厶会设计与研究．２ｏｏ９．３０（６）：９１—９４．　作者简介：陈浩泉（１９７２一），高级工程师。主要研究生活垃圾填埋、焚　烧、堆肥技术；垃圾渗沥液的处理处置技术；填埋场防渗Ｔ程建设；垃圾　填埋场臭气污染控制技术等。　Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｈａｏｑｕａｎ＠１２６．ｃｏｍ。　（责任编辑：刘冬梅）　图６　２个填埋单元ｐＨ变化　・信息・　深圳市启动垃圾减量分类立法工作　２０１３年１０月２７日，由深圳市城管局主办的　《深圳市垃圾减量分类管理办法》立法工作也已　深圳市第一届零废弃体验季在深圳湾公园拉开帷　启动。　幕，接下来２个多月，多场全民互动活动将持续　来源：中国固废网　进行，鼓励市民争当零废弃文明达人。此外，