填埋氣體的收集系統(tǒng).doc

固體廢棄物與噪聲控制課程設(shè)計(jì)目錄1概述3 1.1生活垃圾的定義3 1.2城市生活垃圾處理方法簡介32 填埋場氣體的收集系統(tǒng)32.1收集系統(tǒng)的概述42.2氣體收集系統(tǒng)的類型和構(gòu)造53填埋氣63.1 填埋氣體的組成63.2 填埋氣體的特性63.3 填埋氣體產(chǎn)生原理63.4 填埋場氣體的產(chǎn)生過程63.5 影響填埋場氣體生成的因素83.6垃圾填埋氣體對環(huán)境的危害94主要計(jì)算94.1填埋場庫容及覆土量94.2填埋氣體的產(chǎn)氣量105填埋氣體的收集方式135.1 導(dǎo)氣系統(tǒng)135.2 排氣系統(tǒng)136抽氣井布置136.1 抽氣井布點(diǎn)136.2 抽氣井及井口裝置157填埋場的工藝流程157.1 填埋區(qū)劃分157.2 垃圾填埋工序167.3 垃圾填埋工藝圖168結(jié)論17參考文獻(xiàn)17固體廢棄物與噪聲控制課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一課程設(shè)計(jì)題目填埋氣體的收集系統(tǒng)二設(shè)計(jì)參數(shù)1垃圾以250t/d（240t/d、230t/d、220t/d、210t/d）進(jìn)行填埋；考慮垃圾填埋壓實(shí)后的密度為650kg/m3，垃圾資源化和填埋期間的自然降解對垃圾的減容率為15%，覆蓋土容積按填埋垃圾量的10%計(jì)，2填埋氣體產(chǎn)氣量計(jì)算任選一種填埋氣體的計(jì)算方法，進(jìn)行產(chǎn)氣量的估算。三課程設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容經(jīng)對比后，確定填埋場的結(jié)構(gòu)；計(jì)算服務(wù)年限為10年（2016年-2025年）的填埋場庫容及覆土量；對填埋氣體的產(chǎn)氣量進(jìn)行估算并確定收集系統(tǒng)；若氣體需要收集，進(jìn)行抽氣井布點(diǎn)（回收氣體占總產(chǎn)氣量的60），并畫出填埋場的工藝流程圖、抽氣井及井口裝置圖、豎直抽氣井的布置圖；繪制設(shè)計(jì)任務(wù)書中的圖紙；寫出設(shè)計(jì)說明書及計(jì)算說明書。四格式課程設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容完整、計(jì)算準(zhǔn)確、論文簡潔、文理通順、裝訂整齊、A4打?。粓D表要整齊，每個(gè)圖、表都要有名稱和編號，并與說明書內(nèi)容一致，最后成果及圖表要字體工整。（正文：宋體，5號字；1號標(biāo)題小4號字；行間距：20磅；頁眉（固體廢棄物與噪聲控制課程設(shè)計(jì)）、頁碼：如-1-；所有公式必須用公式編輯器進(jìn)行編輯。表格必須三線表。）五設(shè)計(jì)時(shí)間2014年6月16日2014年6月20日 環(huán)境工程教研室2014-6-121概述1.1生活垃圾的定義根據(jù)中華人民共和國固體廢物污染物環(huán)境防治法中的規(guī)定，生活垃圾是指在日常生活中或者為日常生活提供服務(wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物以及法律、行政法規(guī)規(guī)定視為生活垃圾的固體廢棄物。一般而言，工業(yè)廢棄物之外的固體廢棄物都可以統(tǒng)稱為生活垃圾。但是在日常生活中所講的生活垃圾是指由家庭日常產(chǎn)生并由城市環(huán)境衛(wèi)生機(jī)構(gòu)收集處置的混合固體廢棄物，以及與這類廢物性質(zhì)類似的辦公、商業(yè)、園林廢棄物等。生活垃圾一般可分為四大類：可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。1.2城市生活垃圾處理方法簡介目前，對城市生活垃圾的處理主要有以下三種方法：填埋法一般分為簡易填埋和衛(wèi)生填埋。簡易填埋就是不采取任何措施對垃圾進(jìn)行露天堆放，自然填溝和填坑處理，這是最原始的城市垃圾處理方式，對空氣、水源等環(huán)境造成嚴(yán)重污染。衛(wèi)生填埋是將生活垃圾在選定的合適場搶先做好底部防滲、沼氣收集、垃圾滲濾液及污水處理等設(shè)施后進(jìn)行填埋，填埋過程中采取除臭、滅蠅等措施。防止蚊蠅大量滋生和垃圾產(chǎn)生的惡臭污染周圍的環(huán)境。垃圾填埋到一定高度后進(jìn)行逢場處理，加上覆蓋材料，讓垃圾堆體經(jīng)過長期的物理、化學(xué)和生物作用達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的一種處理方法?？梢苑乐箤Φ叵滤⒋髿饧爸芘稙榄h(huán)境污染，垃圾填埋產(chǎn)生的沼氣可收集發(fā)電，也可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。它是目前我國生活垃圾所采取的主要處理方法。焚燒法焚燒是一種城市生活垃圾的高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，即以一定量的過?？諝馀c被處理的廢物在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行氧化燃燒反應(yīng)。產(chǎn)生惰性氣態(tài)物和無機(jī)不可燃物，以形成穩(wěn)定的固態(tài)殘?jiān)奶幚矸椒?。其?yōu)點(diǎn)是可使垃圾高度減量化、無害化，同時(shí)可利用焚燒產(chǎn)生的熱量發(fā)電，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。堆肥法垃圾堆肥是在一定溫度下，對垃圾進(jìn)行發(fā)酵、生物分解，將其中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為農(nóng)作物所需要的腐殖土，使垃圾達(dá)到無害化的一種方法。這種方法比較簡單、投資少，可以做到垃圾資源化。2填埋場氣體的收集系統(tǒng)收集填埋氣體的作用時(shí)減少填埋氣體向大氣的排放量、控制填埋氣體的無序遷移，并為填埋氣體的回收利用做準(zhǔn)備。收集系統(tǒng)可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，被動(dòng)式收集系統(tǒng)利用垃圾體內(nèi)的氣體壓力來收集填埋氣體，主動(dòng)收集系統(tǒng)則是采用抽真空的方法來控制氣體的流動(dòng)。主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)主要由抽氣井、集氣管、冷凝水收集井和泵站、真空源、氣體處理站（回收或焚燒）以及氣體監(jiān)測設(shè)備等組成。被動(dòng)收集設(shè)施根據(jù)設(shè)置方向分為豎向收集方式和水平收集方式兩種類型。被動(dòng)收集系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低，而且維護(hù)保養(yǎng)也比較簡單。若將排氣口與帶閥門的管子連接，被動(dòng)收集系統(tǒng)即可轉(zhuǎn)變成主動(dòng)收集系統(tǒng)。2.1收集系統(tǒng)的概述我國城市垃圾中可迅速降解的有機(jī)物含量一般大于國外垃圾，填埋垃圾開始產(chǎn)氣的時(shí)間較國外早，產(chǎn)氣速率也較國外的快，但相應(yīng)的產(chǎn)氣持續(xù)周期比國外的填埋場短。目前，我國填埋氣體普遍采用被動(dòng)自然排放，對環(huán)境存在著許多隱患，因此對于新建的衛(wèi)生填埋場的填埋氣體應(yīng)“主動(dòng)抽氣、集中點(diǎn)燃排放”，填埋氣體的導(dǎo)排、處理和利用措施應(yīng)根據(jù)填埋場的規(guī)模、生活垃圾成分、產(chǎn)氣速率、產(chǎn)氣量和用途等來確定，填埋氣體不利用時(shí)，應(yīng)主動(dòng)導(dǎo)出，并采取集中燃燒處理。 由于大部分沼氣在填埋場填埋過程中就已形成，所以填埋氣采集應(yīng)在填埋過程中就開始實(shí)施。對于分層堆放的填埋場，可采用水平采氣系統(tǒng)，但要注意采氣管道的鋪設(shè)不要影響垃圾的填埋。對已建成封場的填埋場，可采用表面收集或豎井收集技術(shù)。但填埋深度大于20m采用主動(dòng)導(dǎo)氣時(shí)，應(yīng)采用水平收集與豎井收集相結(jié)合的方式。垂直收集管的設(shè)置按填埋進(jìn)程分，主要有三種方式： 在填埋垃圾前從填埋區(qū)最低部起一次建設(shè)一定高度，以后隨垃圾填埋、堆體的升高續(xù)接，直到達(dá)到設(shè)計(jì)堆體最終高度并高出一定距離。這種方式有利于填埋堆體滲濾液的排出，可相對更好的控制垃圾堆體的含水率，以避免由于堆體水分含量過大造成垃圾運(yùn)輸困難，還可控制堆體中滲濾液的側(cè)向壓力過大導(dǎo)致的滲濾液從堆體側(cè)向滲出；不利的是收集管直接與場低防滲層接觸，接觸部位要特別處理，防止局部垂直壓力過大損壞防滲層，同時(shí)也會對填埋作業(yè)帶來一定的不便。 在填埋過程中，堆體達(dá)到一定高度（如4m）以后開始設(shè)置收集管，以后隨堆體的升高續(xù)接，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的最終高度并高出一定距離。這種方式不用收集管部位特殊處理，但不利于滲濾液的導(dǎo)排。 在填埋堆體達(dá)到設(shè)計(jì)的最終高度或一定的高度（如10m）后采用打井插管方式設(shè)置收集管。這種方式非常有利于填埋作業(yè)的順利進(jìn)行，建立集中的收集系統(tǒng)可一次完成，比較有利于施工。垂直收集管的設(shè)置按所采用的材料劃分也可有三種形式： 完全石籠式，適用于在填埋過程中設(shè)置，使用鐵絲網(wǎng)或鋼板圍成直徑6001000mm的圓柱體，在其內(nèi)填充卵石。 石籠與HDPE管結(jié)合的形式，在石籠中間設(shè)置HDPE花管，這種形式有利于導(dǎo)氣及氣體的收集 以HDPE花管為主的形式，主要用于在堆體達(dá)到設(shè)計(jì)高度后打井設(shè)置收集管。2.2 氣體收集系統(tǒng)的類型和構(gòu)造 在填埋場使用時(shí)和關(guān)閉之后,經(jīng)營者可能需要對氣體的流動(dòng)實(shí)行控制。收集填埋場廢氣的系統(tǒng)有兩種類型,即被動(dòng)收集系統(tǒng)和主動(dòng)收集系統(tǒng)6。（1）被動(dòng)氣體收集系統(tǒng) 被動(dòng)氣體收集系統(tǒng)讓氣體直接排出而不使用機(jī)械手段如氣泵或水泵等。這個(gè)系統(tǒng)可以在填埋場外部或內(nèi)部使用。周邊的溝槽和管路作為被動(dòng)收集系統(tǒng)阻止氣體通過土體向側(cè)向流動(dòng)并直接將其排入大氣。如果地下水位較淺,溝槽可以挖至地下水位那個(gè)深度,然后回填透水的石渣或埋設(shè)多孔管作為被動(dòng)系統(tǒng)的隔墻,根據(jù)周圍土的種類,需要在溝槽外側(cè)設(shè)置實(shí)體的透水性很小的隔墻,以增進(jìn)溝槽內(nèi)被動(dòng)排氣量。如果周圍是砂性土,其透水性和溝槽填土相似,則需在溝槽外側(cè)鋪一層柔性薄膜,以阻止氣體流動(dòng),讓氣體經(jīng)排氣口排出。如果周邊地下水位較深,作為一個(gè)補(bǔ)救辦法,也可用泥漿墻阻止氣體流動(dòng)。圖1.2表示一種典型的被動(dòng)排氣方式,它既有中間覆蓋又有封頂系統(tǒng)。被動(dòng)氣體收集系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低,而且維護(hù)保養(yǎng)也較簡單。 圖2.1 一個(gè)獨(dú)立的被動(dòng)氣體排放系統(tǒng)示意圖 圖2.2 典型的填埋場排放氣體被動(dòng)收集系統(tǒng)（2）主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)若被動(dòng)氣體收集系統(tǒng)不能有效地處理填埋場氣體,就必須采用主動(dòng)氣體收集系統(tǒng),利用動(dòng)力形成真空或產(chǎn)生負(fù)壓,強(qiáng)迫氣體從填埋場中排出。極大多數(shù)主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)均利用負(fù)壓形成真空,使填埋廢氣通過抽氣井、排氣槽或排氣層排出。主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)構(gòu)造的主要部分有抽氣井、集氣管、冷凝水脫離和水泵站、真空源、氣體處理站(回收或焚燒) 以及監(jiān)測設(shè)備等。3.填埋氣3.1填埋氣體的組成填埋場的主要?dú)怏w包括NH3、CO2、CO、H2、H2S、CH4、N2和O2等，其中以CH4和CO2的含量最高。其典型特征為溫度約43-49，相對密度約1.02-1.06，水蒸氣含量達(dá)到飽和，高位熱值為15630-19537KJ/m3。3.2填埋氣體的特性 填埋氣為CH4、CO2以及其它一些微量成分，如N2、H2S、H2和揮發(fā)性有機(jī)物等，其中CH4的含量達(dá)到40%60%。CH4和CO2是主要的溫室氣體，CH4對O3的破壞是CO2的40倍，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)比CO2高20倍以上，CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)會使全球氣候變暖。甲烷易燃易爆，當(dāng)其與空氣混合比達(dá)到5%15%時(shí)，極易引發(fā)爆炸和火災(zāi)事故。CO2的密度較大，是空氣的1.5倍，CH4的2.8倍，會向填埋下部遷移，在填埋場地勢較低處富集，有可能通過填埋場基礎(chǔ)薄弱處滲出，沿地層下移并與地下水接觸。由于CO2易溶于水，不僅會使水的pH值降低，而且會使地水礦物質(zhì)含量增高，使地下水硬化。填埋氣的惡臭氣味會引起人的不適，其中含有多種致癌、致畸的有機(jī)揮發(fā)物。這些氣體如不采取適當(dāng)措施加以回收處理，而直接向場外排放，會對周圍環(huán)境和人員造成傷害。圖3.1 城市固體廢棄物填埋場氣體產(chǎn)出概念模型3.3填埋氣體產(chǎn)生原理填埋氣是填埋場內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)通過微生物降解、揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的一種混合氣體,由CH4、CO2、O2、 N2、 H2和多種痕量氣體組成,主要成分是CH4和CO2。填埋氣產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間很長,大致可以分為5個(gè)階段。3.4填埋場氣體的產(chǎn)生過程城市固體廢棄物在其分解期間會產(chǎn)生大量氣體,填埋廢氣的生成是一個(gè)生化過程,有機(jī)廢棄物經(jīng)由微生物分解產(chǎn)生CO2、CH4和其它氣體。這些氣體中,主要是CO2、CH4等氣體,也有少量的微量氣體。主要?dú)怏w系廢棄物中有機(jī)成分經(jīng)分解生成的,微量氣體雖然數(shù)量很少,但其中一部分可能有毒,會對公眾健康帶來危害。填埋場中各類氣體生成的百分分布典型值。如表3.2所示,表3.2 城市固體廢棄物填埋場氣體成分典型值成分 占干燥體積百分比 成分 占干燥體積百分比 CH4(沼氣) 4560 NH3 11110CO2 4060 H2 012N2 25 CO 012O2 11110 微量成分 101 16S、H2SO4等 0110其中CH4和CO2是廢棄物中生物降解有機(jī)廢料在厭氧環(huán)境中分解生成的。圖3.3表示埋場氣體組成隨時(shí)間的變化。最初,填埋場中氣體的分布和大氣是一樣的,約80 %為N2,20 %為O2,還有少許CO2和其它氣體。后來填埋場中的微生物開始分解有機(jī)材料,氧氣減少,二氧化碳增加,需氧環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬醐h(huán)境。一開始填埋場氣體中甲烷很少,但隨著時(shí)間增加其含量愈來愈高,二氧化碳的含量反而略有減少。這些氣體實(shí)際上是以甲烷和二氧化碳為主的一種混合氣體,經(jīng)過較長時(shí)間,當(dāng)填埋場中的有機(jī)材料消耗完時(shí),所有氣體的生成也就中止了。圖3.3 填埋場氣體組成隨時(shí)間的變化 用重型建筑機(jī)械和碾壓機(jī)壓緊的垃圾，在填埋場隔絕空氣的狀態(tài)下，由微生物的生化降解作用而產(chǎn)生填埋氣體。其分解過程經(jīng)過5個(gè)階段：好氧分解階段；液化產(chǎn)酸階段；CH4增長階段；穩(wěn)定產(chǎn)CH4階段；填埋場的穩(wěn)定階段4。（1）好氧分解階段；填埋初期，垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行好氧分解，時(shí)間可持續(xù)數(shù)天至幾個(gè)月；該階段主要是好氧微生物作用，產(chǎn)生的氣體主要有CO2、H2O、NH3。（2）液化產(chǎn)酸階段；好氧分解進(jìn)行中，填埋區(qū)內(nèi)O2逐漸減少，轉(zhuǎn)入?yún)捬跸?、水解產(chǎn)酸階段；該階段主要是厭氧菌作用，產(chǎn)生的氣體有CO2、H2及少量CH4。（3）CH4增長階段；隨著CH4菌增長，CH4含量增加，揮發(fā)性有機(jī)酸積累下降，pH值增加為堿性；該階段可持續(xù)12年。（4）穩(wěn)定產(chǎn)CH4階段；此階段為動(dòng)態(tài)平衡階段，揮發(fā)性有機(jī)酸積累很少，主要產(chǎn)生CH4、CO2，氣體組成穩(wěn)定，是填埋場氣體利用的主要階段；大型垃圾填埋場此階段可持續(xù)10年以上。（5）填埋場的穩(wěn)定階段；可降解有機(jī)物基本耗盡，產(chǎn)生的氣體、滲濾液量減少，填埋場出現(xiàn)不均勻沉降，空氣重新進(jìn)入填埋場，封場后的土地利用在此階段進(jìn)行。上述五個(gè)階段并不是絕對孤立的，它們相互作用互為依托，有時(shí)會發(fā)生一些交叉。各個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間，則根據(jù)不同的廢物、填埋場條件而有所不同。因?yàn)樘盥駡鲋欣窃诓煌瑫r(shí)期進(jìn)行填埋的，所以在填埋場的不同部位，各個(gè)階段的反應(yīng)都在同時(shí)進(jìn)行。3.5影響填埋場氣體生成的因素 填埋場氣體產(chǎn)出能力取決于很多因素,包括廢棄物的構(gòu)成、含水量、pH 值以及有效營養(yǎng)成分等。一開始,當(dāng)可分解的垃圾倒入填埋場時(shí),垃圾帶著周圍大氣中的氧一起進(jìn)入,經(jīng)過一段細(xì)菌分解的自然過程,耗盡了空氣中的氧(需氧分解) ,在填埋場中形成厭氧環(huán)境,這通常發(fā)生在填埋單元封閉后6個(gè)月或更長一段時(shí)間內(nèi)。厭氧環(huán)境是產(chǎn)生甲烷的必要條件之一。如果氧氣重新進(jìn)入填埋場,帶有氧氣的廢棄物將回復(fù)到需氧狀態(tài),并使產(chǎn)生甲烷的細(xì)菌群體被殺死,需要再過一段時(shí)間以后,甲烷產(chǎn)出能力才能回復(fù)正常。由于此時(shí)填埋場內(nèi)尚有部分甲烷存在,甲烷逐漸減少完全取決于剛填埋的需氧廢棄物有多少,還有其它一些因素。二氧化碳則在需氧和厭氧狀態(tài)均可產(chǎn)生。在靜止?fàn)顟B(tài)下,填埋場氣體的構(gòu)成大概一半為甲烷,另一半為二氧化碳,另有少量的氮。表3.4 填埋氣體的產(chǎn)生過程階段 主要特征結(jié)束標(biāo)志持續(xù)時(shí)間 初期調(diào)整階段 過渡階段 酸化階段CH4發(fā)酵階 成熟階段氣體中主要為CO2, 溫度急劇升高ORP 降低, 有H2 產(chǎn)生氣體主要成分是CO2, pH 值達(dá)到最低CH4含量為50 %左右, pH 值升高CH4 和CO2濃度急劇下降, 重新出現(xiàn)N2填埋氣體中不含O2氣體中不含有N2、H2 濃度開始降低游離脂肪酸的形成達(dá)到峰值, 開始產(chǎn)生CH4 氣體中CH4、CO2開始減少且產(chǎn)生N2氣體中以N2為主且厭氧分反應(yīng)結(jié)束幾小時(shí)1 周16 個(gè)月3個(gè)月3 年840 年140 年或更長只要存在一定條件,填埋場氣體將不斷生成,這些條件包括:垃圾成柱狀堆積,缺少空氣的環(huán)境,溫度在1057 之間以及纖維素或其它有機(jī)材料(甲烷細(xì)菌的作用物) 的有效作用。給填埋場加水可加快氣體的產(chǎn)出,在干旱地區(qū)干燥的填埋場內(nèi),長時(shí)間(也許要100 年) 內(nèi)也只有少量氣體生成,而對那些有機(jī)材料可適當(dāng)加水的填埋場,在815 年內(nèi),填埋場廢氣將生成得很快,以后就降到較低的水平(見圖3.4) 。當(dāng)氣體生成時(shí),填埋場內(nèi)存在一定的氣體壓力,已經(jīng)量測到的壓力大約為01250175 kPa ,有些單元可高達(dá)1150kPa ,這些壓力已可使氣體從填埋場中排入大氣,滲入土內(nèi),甚至進(jìn)入周圍的建筑之中。3.6垃圾填埋氣體對環(huán)境的危害由填埋氣體的組分決定了其具有易燃、易爆的危險(xiǎn)性和有毒性。填埋氣體極易引起火災(zāi)及爆炸，其毒性污染大氣環(huán)境，威脅工作人員及附近居民的身體健康。由于填埋氣體還具有遷移作用，因此不僅對填埋場內(nèi)構(gòu)成危害，而且對場外的服務(wù)設(shè)施，財(cái)產(chǎn)造成危害。這些易燃、有害氣體將破壞附近的農(nóng)作物、蔬菜、樹木或灌木，并且對相鄰的將要開辟的場地是一種潛在的危害，如北京的一處垃圾填埋場附近居民廚房發(fā)生的爆炸事件。根據(jù)國外有關(guān)資料，在垃圾填埋場附近250米范圍內(nèi)搞任何開發(fā)項(xiàng)目都應(yīng)對LFG的橫向遷移規(guī)律進(jìn)行現(xiàn)場測試，并對其潛在危險(xiǎn)性進(jìn)行全面評價(jià)。4主要計(jì)算4.1 填埋場庫容及覆土量：（1）任意年的垃圾填埋量：可由計(jì)算得到：其中：-任意年總填埋場庫容；-任意年的覆土量；由于垃圾資源化和填埋期間的自然降解對垃圾的減容率為15%;則任意年的垃圾填埋量為：（2）任意年的覆土容積：由于覆蓋土容積按填埋垃圾的填埋量的10%計(jì)；則任意年的覆土容積為：（3）任意年的填埋場庫容：（4）10年的填埋場庫容：（5）10年的覆土量：4.2 填埋氣體的產(chǎn)氣量： 本次設(shè)計(jì)中選用Marticorena經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮撃Ｐ褪轻槍唧w的垃圾填埋場提出的，其前提假設(shè)垃圾是按年份分層填埋的，該模型認(rèn)為各處氣體的產(chǎn)生具有等同性和可累加性，在以年為單位的時(shí)間尺度上，一個(gè)地區(qū)的垃圾也可認(rèn)為是分層分塊填埋于不同處，所以將該預(yù)測模型應(yīng)用于區(qū)域填埋氣體產(chǎn)生量的預(yù)測是可行的。（1）該模型推導(dǎo)如下： 式中： MP一時(shí)間為t的垃圾的特定產(chǎn)甲烷潛能，Nm3/t；MP0一新鮮垃圾的特定產(chǎn)甲烷潛能，Nm3/t；t一時(shí)間，a ；td一垃圾生命持續(xù)時(shí)間，a ；D一某一層垃圾的特定年產(chǎn)甲烷率，Nm3/（ta）；F一整個(gè)垃圾場的甲烷產(chǎn)率，Nm3/a；Ti 一第i年中垃圾的質(zhì)量，t； （2）公式中各量的確定 MP0的確定 MP0為新鮮垃圾的產(chǎn)CH4潛能(Nm3/t)，各國研究者關(guān)于 MP0進(jìn)行過大量研究，確定該值的方法有現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)法、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)法、理論計(jì)算法等，所得MP0 的數(shù)值從2O到200(Nm3/t )，根據(jù)對現(xiàn)場垃圾填埋場進(jìn)行的產(chǎn)CH4的潛能實(shí)驗(yàn)，測定的 MP0為85(Nm3/t)，將測定值與各種理論計(jì)算值比較，發(fā)現(xiàn)與COD法的計(jì)算結(jié)果比較接近同時(shí)，根據(jù)對各城市的垃圾成分調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，北京、上海、深圳等大城市的干基有機(jī)物比例約有25 35，中小城市的干基有機(jī)物比例約有15 25 又通過垃圾概化分子式的方法計(jì)算，我國城市垃圾中干基有機(jī)物的COD轉(zhuǎn)化系數(shù)約為1.2( kg一CODkg一DVS)每千克COD分解產(chǎn)生0.35mol的CH4，按照垃圾中的有機(jī)物在填埋場中厭氧分解的轉(zhuǎn)化率為85 ，大城市垃圾中的干基有機(jī)物比例平均為30 ，中小城市垃圾中的干基有機(jī)物比例平均為20 ，確定出大城市垃圾填埋場的 MP0為85(Nm3/t)，中小城市垃圾填埋場的MP0為65(Nm3/t) td的確定 td的數(shù)值有很多爭議，Bogner等人提出為20年，而Findikakis等人則提出是l2年實(shí)際上，因?yàn)樘囟ǖ奶盥駡龈鞣N條件相差很大，只能通過在填埋場不同深度取樣進(jìn)行產(chǎn)氣潛能分析得出為了考察我國城市垃圾在填埋場中的垃圾持續(xù)產(chǎn)CH4時(shí)間，通過對垃圾填埋場進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查，填埋垃圾大約在45年后其產(chǎn)CH4過程即趨于結(jié)束因此，我們選取大城市d=5年，中小城市d=4年，這基本符合我國城市垃圾中可堆腐有機(jī)物以廚余廢物為主，分解周期較短的特點(diǎn)表4.1 計(jì)算結(jié)果 年份 / Nm3/t 1 1.00 16.25 1482812 2 0.78 12.68 1157050 3 0.61 9.91 904288 4 0.47 7.64 697150 5 0.37 6.01 548412 6 0.29 4.71 429788 7 0.22 3.58 326675 8 0.17 2.76 251850 9 0.14 2.28 208050 10 0.11 1.79 163338 Ti的確定 Ti是填埋場第i層中廢棄物的噸數(shù)，可以按照填埋場每年填入廢棄物量進(jìn)行確定（3）計(jì)算 設(shè)該垃圾填埋場位于中小型城市，則由上述資料可知，MP0=65(Nm3/t)，d=4a.則：根據(jù)以上三個(gè)公式經(jīng)計(jì)算，結(jié)果見表4.1。由表4.1可得當(dāng)從垃圾填埋開始到第十年期間，每一年產(chǎn)甲烷的量。由上述模型知，對中小型城市，填埋垃圾大約在45年后其產(chǎn)CH4過程即趨于結(jié)束，在五年以后產(chǎn)CH4量會很少，但在此不忽略。每一年的產(chǎn)CH4量見表4.2。表4.2 每一年CH4的產(chǎn)量 第i年 產(chǎn)CH4量/Nm3/t(以Q(i)表示) 1 1482812 2 1157050 3 904288 4 697150 5 548412 6 429788 7 326675 8 251850 9 208050 10 163338 則，第t年整個(gè)垃圾填埋場的產(chǎn)氣量為：，可得，在第t年時(shí)垃圾的累計(jì)產(chǎn)氣量，如表4.3所示。表4.3 第t年時(shí)填埋場的累計(jì)產(chǎn)氣量 第t年 在第t年時(shí)整個(gè)填埋場的累計(jì)產(chǎn)氣量/m3N/a 十五年的總產(chǎn)氣量/m3N/a 1 1482812 2 2639862 3 3544150 4 4241300 5 4789712 6 5219500 45290024 7 5546175 8 5798025 9 6006075 10 6022413 若認(rèn)為，垃圾填埋四年后就不再產(chǎn)生CH4氣體，則從第五年到第九年的產(chǎn)氣量均相等。則可知第t年整個(gè)填埋場的累計(jì)產(chǎn)氣量為：當(dāng)t4時(shí)，F(xiàn)(t)=,則可得第t年的累計(jì)產(chǎn)氣量和總產(chǎn)氣量，如表4.4所示：（認(rèn)為第十年的垃圾產(chǎn)生一年的甲烷氣體）表4.4 第t年時(shí)填埋場的累計(jì)產(chǎn)氣量 第t年 在第t年時(shí)整個(gè)填埋場的累計(jì)產(chǎn)氣量/Nm3/t 十年的總產(chǎn)氣量/Nm3/t 1 1482812 2 2639862 3 3544150 4 4241300 5 4789712 37339496 6 4789712 7 4789712 8 4789712 9 4789712 10 1482812 所以產(chǎn)生的氣體量=總氣體量X60%=37339496X60%=22403697.6m3=2.2x107 m35垃圾填埋的收集方式5.1導(dǎo)氣系統(tǒng) 導(dǎo)氣系統(tǒng)由垂直導(dǎo)氣管組成，垂直導(dǎo)氣管安裝在滲瀝液收集管的支座上，管間距40m。導(dǎo)氣管管材采用特制穿孔工程塑料管，管徑為DN200。導(dǎo)氣管四周設(shè)石籠透氣層即鉛絲網(wǎng)包攏級配碎石濾料（300mm厚，粒徑50150mm。），導(dǎo)氣系統(tǒng)的鋪設(shè)隨著填埋作業(yè)逐層上升而逐根加高。5.2排氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)采用分散排放方式，即每根導(dǎo)氣管均設(shè)一根排氣管，將收集的填埋氣在排氣管口點(diǎn)燃。排氣管口高出最終覆蓋層1m（即距離地面高約6.5m），有利于填埋氣體的擴(kuò)散。6 抽氣井布置6.1抽氣井布點(diǎn)抽氣井按三角形布置，影響半徑應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。但由于抽氣井的布置會影響集氣/輸氣管路徑，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件和實(shí)際限制因素，對抽氣井進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)，在建設(shè)LFG抽氣井的過程中，井的確切位置還需要根據(jù)遇到的情況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。為了優(yōu)化豎井的布置和確定有效的產(chǎn)氣范圍，抽氣井按等邊三角形的形式來布置，井間距離要使其影響區(qū)域相互交疊。即：式中，D為三角形布局的井間距離，m；R為抽氣井的影響半徑，m。 填埋固廢的體積為： 填埋高度為19m,則填埋場的面積為： 設(shè)填埋場的長為：a=400m,則填埋場的寬b為:設(shè)井間距為50m,抽氣井到填埋場的距離為：55m所以抽氣井取7座。400m圖6.1 填埋場抽氣井布點(diǎn)圖6.2 抽氣井及井口裝置：圖6.2 抽氣井結(jié)構(gòu)圖圖6.3 豎直抽氣井7填埋場的工藝流程7.1填埋區(qū)劃分根據(jù)地形特點(diǎn)，將填埋作業(yè)區(qū)劃分為一、二兩個(gè)填埋區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)按1010m（或根據(jù)地形條件以100m2為單位）劃分填埋單元，從最低點(diǎn)分層填埋。7.2垃圾填埋工序垃圾進(jìn)場后按劃分好的單元卸下，用推土機(jī)攤平攤鋪均勻至厚度為0.