垃圾填埋场填埋气提纯利用的探讨

黄浚东

（江门京环环保科技有限公司 广东江门 529000）

引言

垃圾填埋法是当前我国进行垃圾处理的一种主要方法，在促进城市生活垃圾有效处理以及减少垃圾排放对资源环境的危害影响方面，具有十分积极的作用和意义。值得注意的是，采用垃圾填埋法进行城市生活垃圾处理过程中，由于垃圾填埋所产生的填埋气进行无控制的排放，也会对周围环境及生态系统产生再次污染等危害影响，而采用提纯技术进行垃圾填埋场的填埋气有效转化，使其形成天然气，以实现对垃圾填埋气资源最大程度回收与利用，达到变废为宝、造福、利民的作用和效果，具有十分显著的积极意义。

1 我国的垃圾处理现状分析

城市生活垃圾的有效处理，不仅是当前我国城市化建设推进中关注的重要问题，同时也是全球环境问题治理与环境保护的一项重要工作。根据有关数据统计显示，目前我国的城市生活垃圾产量早已达到每年约1.5 亿t 左右，并且多年产生的城市生活垃圾堆积量也已经达到60 亿t 以上，同时还呈现出每年不断递增的变化情况，其年递增率达到8%至10%之间，对我国城市化建设推进以及环境保护工作提升均有着十分突出的不利影响。另一方面，现阶段我国对城市生活垃圾的处理，主要包含焚烧、填埋以及堆肥等各种不同方法。其中，我国现有的城市生活垃圾中，约有80%左右的垃圾是通过填埋法进行处理的，并且根据我国的垃圾处理技术政策规定，填埋法也将是我国城市生活垃圾处理长时间内应用的主要方法与最终手段。由此可见，填埋法在我国垃圾处理以及环境保护工作推进中的地位和作用影响十分突出。值得注意的是，采用填埋法进行城市生活垃圾处理过程中，由于多数垃圾填埋场对生活垃圾处理的简单堆放以及对堆放场气体的无组织排放等情况，不仅会对垃圾填埋处理的效果产生影响，而且垃圾填埋场无控制进行排放的气体，还会对周围的环境和空气质量造成污染影响，严重情况下甚至会引起填埋气爆炸事故，迫切需要引起关注和重视[1]。

2 垃圾填埋处理中对填埋气的处理方式分析

结合上述对我国城市生活垃圾的处理现状及其影响分析，可知对垃圾填埋场填埋气无控制排放所产生的危害影响十分突出，迫切需要通过有效的垃圾填埋场填埋气处理技术与方法运用，在促进填埋气得到有效利用同时，减少其危害影响，同时促进垃圾填埋场的垃圾处理效果。由于我国对垃圾填埋场填埋气的收集和利用发展起步相对较晚，现阶段主要以填埋气收集发电应用和填埋气收集热能转化利用、填埋气提纯利用等方式为主。

在上述各种对垃圾填埋场填埋气收集利用的方式中，填埋气收集与发电利用方法在我国作为一种新型产业形式，其市场规模相对较小，且进行建设和应用的填埋气发电应用工程数量也比较少，整体规模和发展速度均处于相对落后与薄弱的状态，对填埋气发电的总能源利用率也相对较低。此外，再加上填埋气发电应用的工程设施较为复杂，对土地资源的占用较大，现场工艺开展的噪声影响以及尾气排放污染危害均比较突出，容易造成二次污染，因此，在实际建设与应用的推广局限性较高。

与填埋气收集发电应用情况不同，填埋气的收集与热能转化利用，是根据填埋气具有一定的热能，而通过对这部分热能进行有效收集和利用，能够实现一定的经济效益获取。因此，在填埋气收集与利用中，也存在填埋气收集后的热能转化利用情况。当前，对填埋气的收集与热能转化利用，主要体现在砖瓦厂燃料工艺以及锅炉燃料等行业领域上，这种填埋气收集利用方式，在具体操作中不需要进行任何复杂处理，只需要通过简单的操作，即可实现对填埋气的热能转化利用，具有预处理成本较低等特征优势。但是，由于填埋气的热能与天然气相比较低，并且其气体组分较为复杂，如果进行热能转化利用中未对其气体组分进行有效处理，只能够在一些较为简单的加热行业进行应用，对其使用范围具有较大的限制。针对上述情况，在进行填埋气的收集利用，还有人提出了填埋气提纯利用方法，即通过对垃圾填埋场的填埋气进行提纯处理后，对其气体组分中的杂质有效去除，从而确保其再次燃烧利用中不会产生污染等危害影响，从而来扩大对填埋气的收集和利用范围。值得注意的是，该技术手段在国外的提出和研究发展时间相对较长，不仅技术条件较为成熟，而且具有安全性高以及投资与使用维护成本相对较低等特征优势，发展应用前景十分广阔。

3 垃圾填埋场填埋气的提纯利用分析

结合上述对垃圾填埋场填埋气处理方式的分析，在进行填埋气的提纯利用中，由于进行提纯处理后的填埋气中甲烷含量能够达到91%以上，在民用以及车用燃料等领域均有较高的应用价值，并且其在上述领域中的利用率早已达到90%还多，与发电以及热能利用项目相比的利用率也明显较高。为此，下文将以管道天然气中填埋气的提纯利用情况为例，对其具体操作的工艺流程进行研究和论述，以供参考。

3.1 工艺流程分析

作为管道天然气进行提纯利用的填埋气，其具体提纯操作的工艺流程为：通过罗茨风机的抽吸能力从填埋场完成气体收集，完成后，再对收集气体进行脱硫、填埋气压缩、油水分离器分离、脱氧、脱氮、脱碳与脱水等处理后，即完成对填埋气的提纯加工，对提纯后的填埋气即可作为提纯气进行再次利用[2]。

3.2 具体操作与效果分析

根据上述对填埋气提纯加工的工艺流程分析，在具体操作中，完成对垃圾填埋场的填埋气收集后，由于收集气体的H2S 含量一般能够达到200×10-6，而管道天然气的气体中H2S 含量有着明确的要求，因此，为满足管道天然气的气体H2S 含量标准，同时有效避免气体中H2S 含量过多对机械设备与管道等产生腐蚀影响，就需要对其进行脱硫处理。对收集填埋气的脱硫处理中，干式脱硫法是采用氧化铁脱硫颗粒剂对其进行脱硫处理，其具体反应过程中如下式（1）所示。采用氧化铁干法脱硫进行精脱硫至15mg/m3的过程中，还会通过吸附罐后面管道中所安装过滤器对其所含粉尘进行有效处理，使其更加接近管道天然气的气体含量标准。

完成对填埋气的脱硫处理后，还需要对其进行脱碳、脱水以及压缩等处理，以确保进行提纯加工后的提纯气能够满足管道天然气的气体含量标准，最终实现对填埋气的有效利用。

上述填埋气资源化利用系统的结构组成主要包括：填埋气收集预处理部分、增压部分、脱水脱碳部分、冷却水循环系统、火炬系统、放散系统等，其中，在填埋气资源化利用系统的填埋气收集预处理单元中，通过采用罗茨风机将填埋气从填埋场收集后，使其进入填埋气凝液罐，并进行游离水去除与粗过滤器粒径大于50um 杂质后，再利用罗茨风机使填埋气的压力提升至一定的标准，完成后，使其进入预处理部分，然后依次利用脱硫塔、一级冷干机及吸附塔等装置，对其气体中所含的硫化氢、硅氧烷等VOC 气体有效去除，对后续系统运行与处理的标准需求进行满足。填埋气在进入冷干机进行降温脱水处理后，其气体压力露点低于10℃，需要通过电加热器增温至45℃，并依次经多级颗粒过滤器和油过滤器过滤处理后，最终进入膜组件。文中对垃圾填埋场填埋气的提纯利用处理是采用二级膜提纯工艺，即通过膜组特性支持，完成对填埋气中甲烷和二氧化碳的有效分离，使其产生净化气和渗透气两股气体。对分离出的两股气体，其中净化气外输进入燃气管网。

3.3 综合效益分析

根据上述对垃圾填埋场填埋气提纯利用的具体工艺过程及有关工艺操作分析，对其综合效益可通过以下几点进行总结和分析。

（1）与普通管道燃气项目工程相比，垃圾填埋场填埋气提纯利用项目的建设中，均是利用工业用地进行项目建设，但后者不需要单独征地，其母站建设多位于垃圾填埋场内，通过对垃圾填埋场中的富余土地进行使用即可，对土地资源的占用及资源综合利用优势明显突出。

（2）常规管道燃气的气源需要通过对赋存天然气的开采，并通过管道输送进行天然气利用，其价格成本相对较高，而垃圾填埋场填埋气的提纯利用，是以垃圾填埋气提纯气体为气源，与普通管道天然气相比，只存在收集成本，整体价格相对较低，并且其管道天然气的输送运营利润也相对较高。

（3）在人员管理与配备方面，普通的管道燃气工程与垃圾填埋气提纯利用项目的人员数量无较大差别，但垃圾填埋气提纯利用项目的经营管理投入成本会高于普通的管道燃气项目。

（4）与常规管道燃气相比，垃圾填埋气提纯利用管道燃气项目其投资回收期明显较短，并且垃圾填埋气提纯利用项目的利润也比常规管道燃气项目较高[3]。

总之，通过上述对比分析不难看出，与普通的管道燃气项目相比，垃圾填埋气提纯利用项目的前期投资与后期运营管理成本优势明显不足，但是其在对土地资源征用以及气源成本、销售利润等方面的优势则明显较为突出，在市场中的应用和发展前景较为广阔。

结语

总之，对垃圾填埋场填埋气的提纯利用进行研究，有利于促进垃圾填埋处理中填埋气的有效处理和充分利用，在确保对城市生活垃圾的有效净化与处理同时，也能够实现垃圾填埋气的回收利用，具有更加突出的环保与生态效益，值得在具体实践中进行研究和应用。