陳瑩

（唐山市市政工程環(huán)境衛(wèi)生事務(wù)中心，河北唐山 063000）

1 引言

衛(wèi)生填埋是目前城市生活垃圾處理最主要的方式。據(jù)統(tǒng)計，截至2016 年年底，我國940 座城市生活垃圾無害化處理場中，有657 座是衛(wèi)生填埋場，其處理總量11 866.43 萬t，達(dá)到無害化處理總量的60.32%［1］。然而在垃圾填埋過程中會伴隨產(chǎn)生大量填埋氣，其成分十分復(fù)雜，造成的環(huán)境影響不容忽視，同時垃圾填埋氣中的CH4具有很高熱值，且燃燒不產(chǎn)生二次污染，可以作為再生能源利用。

對垃圾填埋氣進(jìn)行收集利用，不僅能降低安全隱患、避免填埋氣爆炸事故、減少溫室氣體排放量，同時可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。本文對我國垃圾填埋氣的特點、常見收集方式、焚燒發(fā)電利用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述和分析，并探討了未來的發(fā)展方向。

2 垃圾填埋氣的特點

垃圾填埋氣是填埋場垃圾中的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過微生物降解和化學(xué)反應(yīng)而生成的混合氣體，其生成過程共分為好氧消化、水解發(fā)酵、酸化、產(chǎn)甲烷、氧化5個不同階段［2］。許多因素都會影響填埋氣體產(chǎn)生速率，如填埋場填埋作業(yè)方式、填埋物成分、溫度、降水、垃圾含水率和堆放時間［3］。

與美國相比，我國垃圾組成呈現(xiàn)出可降解有機(jī)質(zhì)含量高（30%～65%）、含水率高（50%～60%）、可回收組分低（15%～25%）和熱值低（4 000～7 000 kJ/kg）的特點［4］。由于存在大量的廚余垃圾，垃圾降解初期會很快產(chǎn)氣，如不加以管理，就會無組織地釋放到空氣中。垃圾填埋氣中甲烷的含量可高達(dá)50%～60%［5］，可以成為很好的再生能源。

3 垃圾填埋氣的收集方式

垃圾填埋氣收集和導(dǎo)出通常有豎向氣井、橫向氣井和膜下收集井3 種形式。其中，豎井集氣方式應(yīng)用較為廣泛，其垃圾填埋氣收集系統(tǒng)的收集方式為：隨著垃圾填埋作業(yè)推進(jìn)，間隔建造垂直收集井，井體由收集管、碎石和過濾層組成，通過主動抽氣方式對填埋氣進(jìn)行收集。

橫向氣井的收集系統(tǒng)與豎井的結(jié)構(gòu)原理基本相同，區(qū)別在于豎井軸線垂直于水平線，而橫井的軸線方向與水平線平行。橫向收集系統(tǒng)首先開挖水平溝槽，在其中填充碎石，敷設(shè)橫向氣管層，管端設(shè)置集氣井頭，垃圾填埋氣經(jīng)過HDPE 管抵達(dá)集氣站。

膜下收集井是近年隨著HDPE 膜覆蓋工藝發(fā)展出的新型收集方式。該方式采用橫井與膜相結(jié)合，在膜下安裝垃圾填埋氣收集管道，將HDPE 膜下形成的密閉空間與收集主管相連，從而對垃圾填埋氣進(jìn)行收集。

比較收集效率，橫井集氣接近90%，豎井集氣則只有75%，橫井集氣優(yōu)于豎井集氣方式，但傳統(tǒng)豎井集氣的建設(shè)及運行成本更低，因而國內(nèi)目前更多采用豎井集氣方式［6］。而膜下收集井由于膜的密閉作用，收集效率會有顯著提高，是未來的發(fā)展方向。

4 垃圾填埋氣發(fā)電

垃圾填埋氣發(fā)電的技術(shù)要求比其他利用方式低，設(shè)備也相對成熟，已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化，且結(jié)合熱電聯(lián)供、余熱利用等方式，能源利用率高，是國內(nèi)較多采用的利用方式。該方式以垃圾填埋氣經(jīng)過預(yù)處理后，作為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)燃料，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，所發(fā)電力可以并網(wǎng)輸送。

垃圾填埋氣發(fā)電同時具備良好的環(huán)境效益、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益，能夠減少溫室氣體無組織排放，去除惡臭氣體和有害微量氣體，提高垃圾堆體坡體的穩(wěn)定性及安全性，增加填埋庫區(qū)容量，降低運營費用，產(chǎn)生并網(wǎng)發(fā)電收益。

5 存在問題及對策探討

雖然垃圾填埋氣利用有諸多優(yōu)點，近年來也得到更多的認(rèn)可及重視，但在實際應(yīng)用中，仍存在一些問題。

（1）很多填埋場設(shè)備落后，人員、資金短缺，致使垃圾裸露面大、集氣量及收集效率不高。通過在生活垃圾填埋場實施密閉工程，可以顯著提高垃圾填埋氣收集量和收集效率［7］。應(yīng)當(dāng)根據(jù)我國實際情況，對填埋相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范作出科學(xué)的設(shè)計及調(diào)整，同時加大垃圾處理的投入，做好資金保障。

（2）氣井布置不科學(xué)導(dǎo)致集氣效率低。應(yīng)提前進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，在填埋過程中就完成氣體收集井的布置，采用新型膜結(jié)合豎井、橫井的組合方式，提高收集效率，同時能起到導(dǎo)排垃圾滲濾液的作用，增加堆體穩(wěn)定性。

（3）垃圾填埋氣發(fā)電項目存在投資較大、資金回收期較長、整體收益率不高的情況。如果能夠降低初期投資費用，同時保證項目滿足清潔發(fā)展機(jī)制要求，則能使項目建設(shè)、經(jīng)營風(fēng)險降低。想要達(dá)成這一目標(biāo)，可以考慮項目分步式建設(shè)。先完成引進(jìn)由小型燃?xì)獍l(fā)生器構(gòu)成的內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組，安裝后初步實現(xiàn)項目投運。在后期分批進(jìn)行燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組的建設(shè)，完成垃圾填埋氣發(fā)電并網(wǎng)，繼而使項目初期投資減少，為后續(xù)項目建設(shè)提供資金。

6 結(jié)語

對于城市生活垃圾的處理，目前和今后相當(dāng)長一段時期，衛(wèi)生填埋仍將是最主要的處理方式。而我國的垃圾填埋氣處理技術(shù)起步較晚，但這也意味著可借鑒的國外經(jīng)驗較多，不必走許多前人的彎路。在今后的垃圾填埋和填埋氣利用中，可以結(jié)合我國垃圾特性和處理技術(shù)現(xiàn)狀，從可持續(xù)的角度來思考和解決面臨的各種問題，尋找最適合我國的處理方式，以切實解決環(huán)境問題并實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。