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1 好氧 2 过渡 3 酸发酵 4 产甲烷 5 稳定

固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste. 3. 填埋气的产生及利用. 填埋气的产生过程. 1 好氧 2 过渡 3 酸发酵 4 产甲烷 5 稳定. CH 4. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste. 3. 填埋气的产生及利用. 气体的产生和导排处理 1 填埋场气体的产生过程. ① 好氧阶段（ I ）

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1 好氧 2 过渡 3 酸发酵 4 产甲烷 5 稳定

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  1. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 填埋气的产生过程 1 好氧 2 过渡 3 酸发酵 4 产甲烷 5 稳定 CH4

  2. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 1 填埋场气体的产生过程 ① 好氧阶段（I） 也称初始调整阶段，历时较短。此时，垃圾中的糖类物质与随垃圾带来的氧发生好氧反应而生成水和二氧化碳，反应过程为 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O, 特征： 1、开始产生CO2，氧气量降低； 2、释放大量的热，使垃圾中温度明显升高( 10-15℃)。

  3. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 1 填埋场气体的产生过程 ②过渡阶段（缺氧阶段）(II) 分子氧已经耗尽，厌氧条件开始形成并发展，复杂有机物如多糖、蛋白质在微生物作用和化学作用下水解、发酵，由不溶性物质变为可溶性物质，并迅速生成VFA、CO2和少量H2 特征： 1、气体成分以CO2为主，少量H2、N2，基本不含甲烷； 2、渗滤液的pH值呈下降趋势，COD值升高； 3、渗滤液含较高浓度VFA、Ca、Fe、NH3和重金属。

  4. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 1 填埋场气体的产生过程 3 产酸阶段（III） 为纯的厌氧环境。大分子有机组分（核酸、多糖、蛋白质）在发酵菌作用下水解为糖并进一分解为CO2、H2和小分子有机酸（丙酸、丁酸、乳酸、醇类等）；进而在产酸菌作用下被转化为乙酸及其衍生物、CO2、H2。 特征： 1、CO2，为主要气体，先升后渐降，另有少量H2； 2、 渗滤液pH很低(<5)，COD、BOD急剧升高； 3、酸性条件使有机物质、重金属溶解，离子态存在； 4、渗滤液中含大量可产气的有机物和营养物质。

  5. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 1 填埋场气体的产生过程 ④产甲烷阶段（IV） 甲烷菌处于支配地位，能利用前阶段的产物如氢气、CO2、醋酸等碳类化合物为有机质，将其转化为甲烷和CO2，是能源回收的时期。 特征： 1、甲烷产生率稳定，甲烷含量保持在50 - 60%的水平； 2、渗滤液COD、BOD、VFA逐渐下降，pH上升(6.8-8)； 3、渗滤液重金属离子浓度降低。

  6. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 1 填埋场气体的产生过程 ⑤填埋场稳定阶段(V) 当垃圾中大部分可生物降解有机组分转化为甲烷和CO2后，填埋场释放气体速率显著降低，填埋场进入成熟（稳定）段。 特征： 1、几乎无气体产生，沉降已基本停止； 2、渗滤液及垃圾的性质稳定，渗滤液含的腐殖酸和富里酸，难生化降解； 3、填埋场中微生物量极贫乏。

  7. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 2 气体组成与性质 1） 填埋气体的主要气体组分 城市生活垃圾厌氧填埋场气体的典型组成

  8. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 2 气体组成与性质 2）填埋气体的微量气体组分 美国：66个填埋气体样品均检测到微量有机化合物 英国：三个填埋场的气体样品中监测到116种有机物，且其中大部分为挥发性有机化合物，如硫化氢、硫醇、氟乙烯、甲苯、己烷、氯甲烷、二甲苯等 特点： --绝对含量少 （＜4000ppm)，但成分复杂、毒性大，对 公众健康极具危险性； --工业垃圾的老填埋场挥发性有机物含量高。

  9. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 2 气体组成与性质 3）填埋气体的环境影响 1、爆炸事故和火灾：在有氧存在的条件下，甲烷的爆炸极限是5 —15%，最强烈的爆炸发生在9.5%左右。 2、水环境的影响：造成地下水pH值下降，导致周围岩层中更多的盐类溶入地下水，使地下水的含盐量过高，影响其用途。 3、对大气的影响：甲烷是一种温室气体，对温室效应的贡献相当于相同质量的二氧化碳的20倍。还会产生氯、硫化氢等恶臭气体和其他挥发性气体。也有关于在填埋场浸出液和释放气体中检测出二恶英的报道。 4、对植物的影响：填埋场气体的释放会造成填埋场及附近植物根区氧气缺乏，从而导致植物死亡。 5、对人类健康的影响：有机挥发性气体生成臭氧，臭氧将会对人体和植物产生不利的影响，一氯甲烷、四氯化碳、氯仿、二氯乙烯等会对肾、肝、肺和中枢神经系统造成损害。

  10. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 3 填埋气体产生量 (1)经验估算法： C=0.03-0.045m3/kg（干旱半干旱区，含水率<25%） C=0.06m3/kg（典型垃圾填埋场，含水率=25%） C=0.15m3/kg（湿度条件非常合适，含水率>25%） 则：LFG产生量Q(m3/d)=垃圾处置量(kg/d) ×C（m3/kg） (2)化学计量计算式： CaHbOcNd+[(4a-b-2c-3d) /4] H2O [(4a-b-2c-3d) /8] CH4+ [ (4a-b+2c+3d) /8] CO2+dNH3 (3)化学需氧量法： 1 gCOD = 0.35 LCH4(0℃, latm)

  11. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 （4）IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）的统计模型 VCH4＝MSW×H×DOC×r×(16/12)×0.5 VCH4——甲烷产生量，m3； MSW——城市固体废物量； H——城市垃圾填埋率； DOC——垃圾中可降解有机碳的质量分数，%，IPCC推荐发展中 国家15％，发达国家22％； r——垃圾中可降解有机碳的分解，IPCC推荐为77％； (16/12)——CH4与C之间的转换系数； 0.5——甲烷中碳与总碳的比率； 气体的产生和导排处理 3 填埋气体产生量 该模型计算产气量方便快捷，只要知道生活垃圾的总量以及填埋率就可以估算出产气量，但模型不能给出在垃圾产气周期中甲烷排放量的分布。另外，没有考虑垃圾产气规律及影响因素，仅适用于粗略估算较大规模的产气量。

  12. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 3 填埋气体产生量 (5)有机物可生物降解特性计算法： Ci= KPi(1 -Mi)ViEi， C= Ci 式中，Ci为单位质量垃圾中某有机成分的产甲烷量( L/kg) K为经验常数，526.5 L/kgVS； Pi为某组分占单位垃圾湿重的百分比(%)： Mi为某有机组分的含水率(%)； Vi为某有机组分的VS含量(%)； Ei为某有机组分的VS中可生物降解物质的含量(%)； C为单位质量垃圾的甲烷最高产量（L/kg湿垃圾）。

  13. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 4 气体产生速率及影响因素 • 影响因素 • 含水率：是产气速率的主要限制因素，50-70%的含水率对填埋场微生物生长最适宜，可形成良好的产气环境。 • 营养物质： C、O、H、H、P及微量营养物，当C／N为20-30时，产气速率最快。 • 微生物量：与产气有关的微生物有水解微生物、发酵微生物、产乙酸微生物、产甲烷微生物，多为厌氧菌。有氧状态下产气会受抑制。 • pH值： 产气的最佳pH范围为6.6-7. 4，当pH为6-8范围之外时，产气会受抑制。 • 温度：产甲烷茵在15-45℃可以生长，最适范围是32-35℃，在10-15℃时产气速率会显著降低

  14. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 5 收集与导排 1）导排方式 主动导排 在填埋场内铺设导气井或水平盲沟，用管道将其连接至抽气设备，以将LFG从填埋场内抽出。 特点： --气体导排效果好 --抽出的气体便于利用 --运行成本高

  15. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 5 收集与导排 被动导排 不用机械抽气设备，LFG靠自身压力沿导排系统排出填埋场外。 适用条件：小型填埋场和填埋深度小的填埋场。 特点： --无运行费用 --排气效率低 --无法利用，也不利火炬排放

  16. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 气体的产生和导排处理 5 收集与导排 • 2）收集方式 • 垂直收集 • 井径：60-100cm，砾石(3-6cm)填充，中心设穿孔套管。 • 井深：填埋体高度的50-90%。 • 可用于运行中或已封场的填埋场。 • 水平收集 • 由不同直径的花管或管道连接而成，沟宽0.6-0.9m，深1.2 m；水平间距30-120m，垂直间距2.4-18m。 • 用于正运行中的填埋场。

  17. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste

  18. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 （1 ）脱水 填埋场中的填埋气体温度较高，水蒸气接近饱和，压力略高于大气压。当气体被抽吸到收集站后，在填埋气体输送和利用前必须进行脱水处理，脱水过程中还伴随着CO2和H2S的去除，同时脱水后的填埋气的热值提高10%左右。 一般采用冷凝器、沉降器、旋风分离或过滤器等物理单元来除掉气体中的水分和颗粒。还可以通过分子筛吸附、低温冷冻、脱水剂三甘二醇等进行脱水，使填埋气体中水分含小于后续操作条件的露点以下。 填埋气体净化

  19. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 （2）硫化氢 （会引起工程设备的腐蚀） 填埋过程中，如果垃圾中含有石膏板之类的建筑材料和含有硫酸盐污泥时，填埋气体中的硫化氢会大量增加。脱硫技术主要有湿式净化工艺和吸附工艺两大类，包括催化净化法，链烷醇胺选择净化法，碱液净化法，活性碳吸附和海绵铁吸附法。

  20. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 甲烷、二氧化碳、氮气和氧气是填埋气体中四种最主要的组分，其中甲烷和二氧化碳占了填埋气体体积百分比的90%以上，在填埋气体的利用中高浓度甲烷产品是填埋气体提纯的主要目标，因此填埋气体的提纯是甲烷、二氧化碳、氮气和氧气的混合气体分离研究，而关键则是甲烷和二氧化碳的分离。 （3）二氧化碳和氮气 通常LFG的利用要除去二氧化碳提高LFG的热值，目前的分离方法有：吸收分离、吸附分离和膜分离。

  21. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 • 吸收法 • 甲烷与二氧化碳吸收分离净化中采用甲乙醇胺(MEA)或N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液作CO2的吸收剂，产品气中CO2含量小于5%以下，CH4含量增高到80%以上，当气液比为1：3时，其工艺CO2去除率>95%，甲烷回收率为90-95%，产品气中CH4含量>80%，在发酵沼气及天然气净化中该工艺已经被成功应用。

  22. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 • 吸附法 • 常用的吸附剂一般包括沸石、活性炭、硅胶和碳分子筛（CMS）等，根据吸附后吸附剂再生方法的不同吸附分离可以分为两类：变温吸附和变压吸附。在变温吸附中，吸附剂通过加热实现再生，而变压吸附是目前发展较快的气体吸附分离方法，它通过降低压力来实现吸附剂的再生。由于变温吸附需要加热，因此其能耗较多，而且完成一个循环的时间较长， 一般应用于小规模的工业应用，相反变压循环则具有循环时间短，产量大等优点而在空分制氮、天然气净化等方面得到了广泛的应用。

  23. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 • 膜分离法 • 利用膜的对CO2、CH4的不同渗透性来实现CO2与CH4分离，Boustany等人(1982)和Chern等人(1985)分别对CO2/CH4混合气进行了膜分离实验。美国在Los Angele的Puente Hill填埋场制汽车清洁燃料的示范工程中采用UEP公司的分离膜，应用实践证明，膜技术用于CO2与CH4分离基本上是成功的，其产气中CH4含量可达96%，但膜分离过程需要在1.7-5.5MPa的高压力下完成，其CH4回收率为70-95%。

  24. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 填埋气利用

  25. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 武汉二妃山垃圾填埋场的沼气发电设施

  26. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 武汉二妃山垃圾填埋场的沼气发电设施

  27. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 填埋气利用 制取压缩天然气（CNG）的工艺流程

  28. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用 填埋气利用

  29. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 3 填埋气的产生及利用

  30. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 4 填埋场的运行管理 填埋工艺

  31. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 人造托盘式：场地位于平原地区，表层土壤较厚，具有天然粘土衬里或人造有机合成衬里，衬里垂直地潜入天然存在的不透水的地层，形成托盘性的壳体结构，从而防止了废物同地下水接触。此类填埋场一般设置在地下。当然也可设计成半地上或地上式。 填埋场结构

  32. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 填埋场结构 天然洼地式： 利用天然峡谷构成盆地状容器的三个边。 优点：充分利用天然地形，挖掘工作量小，处置容量大。 缺点：填埋场地的准备工作较复杂，地下水和地表水的控制比较困难。引走地下水、使地表水绕过填埋场。 采石场坑、露天矿坑、山谷、凹地或其他类型的洼地可采用。

  33. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 斜坡式 填埋场结构

  34. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 沟槽法、地面法、混合法三种。 沟槽法是把废物铺在预先挖掘的沟槽内，然后压实，把挖出的土作为覆盖材料铺在废物之上压实，即构成基础的填筑单元。通常沟的长度为30-40米，深0.9-1.8米，宽5-7.5米。 填埋方法

  35. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 地面法是把废物直接铺在天然的土地表面上，压实后用薄层土壤覆盖，然后再压实。最好在采石场、露天矿、峡谷、盆地或其他类型的洼地采用。 填埋方法

  36. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 混合法是把废物直接铺撒在斜坡上，压实后用工作面前直接得到的土壤加以覆盖，然后压实。是沟槽法和地面法的结合。 填埋方法

  37. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 填埋步骤：卸料、推铺、压实和覆土 （1）定点卸料 是让废物运输车在指定位置倾倒废物，以使后续填埋作业更加有序。采用填坑作业法卸料时，往往设置过渡平台和卸料平台。而采用倾斜面作业法时，则可直接卸料。由于推铺和压实从底部开始较容易而且效率高，故应将作业区放在作业面的顶端。若倾倒从上部开始，应避免轻质废物被风刮走和废物被堆成一个陡峭的作业面，并影响当天的压实效果。此外，还应尽量缩小作业面，保持作业区清洁平整，防止车辆损坏或倾翻。 填埋步骤

  38. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste （2）均匀推铺是使作业面不断扩张和延伸的一种技术操作方法。废物的推铺常由推土机完成。具体操作过程是：先将废物按顺序铺在作业区一定范围内，使其推铺厚度达到30- 60cm时，再进行压实，有条件时可覆薄土层。如此反复，当该范围内的填埋废物高度达到2.5m-4.5m时，即构成一填埋单元。 填埋步骤

  39. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 填埋步骤

  40. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 填埋步骤

  41. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste （3）有效压实是填埋作业中一道重要工序。其主要功能是减少废物体积，延长填埋场的使用年限；增加填埋体的稳定性，减少填埋场的不均匀沉降；降低废物空隙率，减少填埋场渗滤液的产生。此外，填埋废物的压实还能减少蝇、蚊的孳生和有利填埋机械的移动作业等。 填埋步骤

  42. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 废物的压实作业主要由压实机来实现，有时也可用推土机来完成，但其工作效能通常仅为压实机的二分之一或三分之一。在国外填埋场压实机已得到广泛应用。无论何种类型压实机，在填埋废物上的通过次数宜为3-4次。多于4次，则不经济，同时对增加压实密度作用不大。通常压实密度要求不小于0.8 t/m3。受经济条件制约，国内不少中小型填埋场采用推土机代替专用压实机，因其压实密度较小，往往要浪费填埋场的部分有效库容。为充分利用填埋场的容，国内废物填埋场也正在逐步采用废物压实机或压实机和推土机相结合来实施压实工艺。 填埋步骤

  43. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste

  44. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste （4）限时覆土目的在于避免废物与环境长时间接触，最大限度地减少环境问题的产生。按覆土时间和具体功能的不同，覆土可分为每日覆盖（土），中间覆盖（土）和最终覆盖（土） 每日覆盖是指作业面在一 天工作结束、填埋层达到一定厚度时，为如下目的而实施的覆盖土：①防止风沙和废物中轻质物质（如纸、塑料等）的飞扬；②减少恶臭散溢；③防止蝇蚊滋生，减少疾病传播风险。每日覆盖要求确保填埋层的稳定并且不阻碍废物的生物分解，因而要求覆盖材料具有良好的通气功能。一般选用砂质土等进行日覆盖，覆盖厚度一般为15-25cm。 填埋步骤

  45. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 中间覆盖常用于需要较长时间维持开放的填埋场部分区域（如道路和暂时闲置的填埋部分）。其作用是：①防止填埋气体的无序排放；②将降落在该层表面的雨水排出填埋场外，减少降雨入渗。中间覆盖要求覆盖材料的渗透性能较差。一般选用粘土等材料作为中间覆盖，覆盖厚度为30cm左右。 终场覆盖是废物填埋场运行结束后，在最上层实施的覆盖土。其功能包括： ①削减渗滤液的产生量； ②控制填埋场气体从填埋场上部无序释放； ③避免废物的扩散，抑制病原菌的繁殖； ④提供一个可供景观美化和填埋土地再用的表面等。 填埋步骤

  46. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 填埋步骤

  47. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 填埋场的终场覆盖系统由多层组成，主要分为两部分：第一部分是土地恢复层，即为表层；第二部分是密封层（系统），从上至下由保护层、排水层、防渗层和排气层组成。 填埋步骤

  48. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 表土层必须保证防渗层在霜冻线以下，干旱地区可以用鹅卵石代替表层土壤，厚度10～30cm。

  49. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 覆盖材料的用量与废物填埋量的关系为1：4至1：10。覆盖材料包括自然土、工业渣土、建筑渣土和陈垃圾等。自然土是最常用的覆盖材料，它的渗透系数小，能有效地阻止渗滤液和填埋气体的扩散，但除了掘埋法外，其他类型的填埋场都存在着大量取土而导致的占地和破坏植被问题。工业渣土和建筑渣土作为覆盖，不仅能解决自然土取问题，而且能为废弃渣土的处理提供出路。陈垃圾筛分后的细小颗粒作为覆盖土也能有效地延长填埋场的使用年限，增加填埋量，因此陈垃圾可以作为废物填埋覆盖材料的来源。 当填埋场温度条件适宜时，幼虫在废物层被覆盖之前就能孵出，以致在填埋作业区附近出现大量的蝇蚊。当出现这种情况时，应在填埋区喷洒杀虫剂加以控制。

  50. 固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste 填埋场的科学合理运行要求制定分区作业计划。分区作业是将填埋场分成若干区域，再据计划按区域进行填埋。每个分区包括若干个单元，每个单元一般为某作业期（常为天）的填埋量。填埋单元构成后，覆土15-25cm并压实。分区作业优势使填埋区能在尽量短的时间内封顶覆盖；有利填埋作业的合理、有序进行，各时期的废物分布清楚；有助于清污分流，可明显减少渗滤液的产生量，尤以单独封闭的分区为最。 若填埋场高度超过9m，宜在填埋场的部分区域设中间覆盖层，一般位于地面之上3-4.5m处。 填埋分区

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