存量垃圾场填埋气产生量影响因素分析

孙大朋，高洪振，房飞祥

（山东省城建设计院，山东 济南 250021）

CH4和CO2是生活垃圾填埋气的主要成分，也是重要的温室气体，CH4当量体积温室效应是CO2的21倍。国家“十三五”规划明确提出，加大存量垃圾治理力度，CH4也是清洁可再生能源，通过分析生活垃圾填埋场的产气量，是对生活垃圾资源的充分利用，也是对生态环境的保护。笔者以山东地区某生活垃圾填场为例，探讨填埋气产生量的影响因素。

1 工程概况

该生活垃圾处理场位于山东某市城东北16 km处，属于山谷型卫生填埋场。填埋区占地约6.47hm2，现状存量垃圾约1.45×106m3，深15～28 m。通过对垃圾取样监测，生活垃圾成分见表1。

表1 某生活垃圾处理场垃圾成分

2 影响因素分析

本工程监测时间为2013年6—7月，温度30～38℃，6、7月的平均降水量分别为96.33、148.36 mm。通过对垃圾覆盖方式、含水率、抽气井布置等因素逐项分析，监测填埋气的产生量；另外，通过对2013年1 a连续测量填埋气量，分析温度对填埋气产生量的影响。

在填埋区布置集气井，抽气井直径Ф800 mm，钻井深度约20 m；井中穿孔井管直径DN160 mm，井管材料采用高密度聚乙烯管（HDPE）；抽气井与井管之间回填粒径为25～50 mm的砾石，在井口用膨润土封固［1］。

2.1 覆盖方式

方式一：防渗层用的是0.5 mm HDPE膜，渗透系数小于1×10-9cm/s，膜下设土工布。

方式二：防渗层采用1 mm HDPE防渗结构，渗透系数小于1×10-9cm/s，膜下设土工布，布下为厚度20 cm黏土保护层［2］。

方式三：防渗层采用40 cm黏土层，渗透系数小于 1×10-7cm/s。

2.2 含水率

为监测含水率对填埋气产生量的影响，在填埋场东北角划定一区域，分3个区，采用10 m3罐车对填埋场导出的渗沥液进行喷洒。

一区喷洒指标40 L/（d·m2），二区喷洒指标20 L/（d·m2），三区不喷洒。

2.3 温度

通过对填埋场进行1 a连续监测，测量填埋气

2.4 抽气井布置

监测区分3个区，抽气井布置半径分别为10、30、50 m。集气干管采用DN200的HDPE管，集气总管采用DN315的HDEP管，沿填埋场边坡外侧铺设，总长度约400m，总管坡度应不小于1%［1］，在最低点设置排水井。

3 填埋气产生量

3.1 覆盖方式影响分析

从6月17日至7月11日，在抽气井布置半径30 m、无渗沥液喷洒情况下，填埋气体的主动抽吸量在400～520 m3/h的范围内波动，对填埋场3种覆盖方式产生填埋气中的CH4、CO2进行检测，结果如图1～3所示。

图1 覆盖方式一填埋气CH4、CO2的含量

图2 覆盖方式二填埋气CH4、CO2含量

通过对检测数据分析，3种覆盖方式CO2含量在37%～63%波动，方式一CO2含量最大，平均为55.1%，方式二、方式三CO2含量平均分别为41.7.1%、40.4%。3种覆盖方式CH4含量相差不大，在36%～48%波动，方式一CH4含量略低，方式二、方式三CH4含量基本持平。

3.2 含水率影响分析

6月17日至7月11日，在抽气井布置半径30m、覆盖方式二情况下，对填埋气体主动抽吸，对填埋场3种渗沥液喷洒方式产生填埋气进行检测，3个分区产气速率见图4。

图4 3个分区产气速率

通过对检测数据分析，一、二区产气速率平均约为432、429 m3/h，要高于三区的产气速率409 m3/h。分析原因，在温度较高、降水量较大季节，垃圾含水率对产气速率影响不大。

3.3 温度影响分析

在抽气井布置半径30 m、覆盖方式二、无渗沥液喷洒情况下，对填埋气体主动抽吸，对填埋场2013年产生填埋气进行检测，产气速率见图5。

图5 2013年填埋场产气速率

通过对检测数据分析，在6—11月，温度较高、降水量较大季节，产气速率较高，大于400 m3/h，基本呈增长趋势；从12月到来年5月，温度较低、降水量较小季节，产气速率260～330 m3/h。产气速率与温度升高、降水增加不成绝对的正比关系，分析可能是温度、降水作用到产气速率有一定的滞后作用。

3.4 抽气井布置影响分析

6月17日至7月11日，在覆盖方式二、无渗沥液喷洒情况下，对填埋气体主动抽吸，对填埋场抽气井布置半径分别为10、30、50 m所产生填埋气进行检测，产气速率见图6。

图6 不同半径抽气井的产气速率

通过对检测数据分析，抽气井半径为10、30、50 m时产气速率分别为385、408、415 m3/h，抽气井半径为10m的产气速率最低，抽气井半径为30m与50 m的产气速率差别不大。分析原因，抽气井半径太小，井与井相互影响；抽气井半径太大，抽气井有限，产气速率也不会增加。

4 结论

1） 存量垃圾的治理越来越受到大家的重视，能对其产生的填埋气进行利用，能充分体现资源化的要求。

2）通过研究覆盖方式、含水率、温度、抽气井布置等因素对产气速率产生的影响，可以了解获得填埋气收集的最佳条件和时机，以指导工程应用。

3）本研究没有考虑垃圾的石笼布置、陈腐程度、填埋年限、污染防治现状及周边环境状况等因素，要解决存量垃圾的高环境风险，达到预期的治理效果，还需进行更深层次的研究。

［1］ 生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术规范：CJJ 133—2009［S］.北京：中国建筑工业出版社分社，2009.

［2］ 生活垃圾卫生填埋场封场技术规范：GB 51220—2017［S］.北京：中国计划出版社，2017.