垃圾填埋场气体产量的预测

中国环境科学 2010,30(2)：204~208 China Environmental Science 污泥填埋场气体产量的预测方法研究朱英1,2,赵由才2*,李鸿江3(1.山东省科学院新材料研究所,山东济南 250014；2.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092；3.深圳市环境工程科学技术中心,广东深圳 518001)摘要：为有效利用污泥填埋场内产生的沼气,以上海白龙港污水处理厂污泥为例,对污泥填埋场中气体产生率及产生量进行了预测.应用元素的归一化摩尔化方法得到该污水处理厂污泥有机物的近似分子式为C28H52O16N4.用化学计量法和IPCC模型预测的甲烷气体产生潜能分别为60.6,61.7kg/t(以干重计).用动力学模型和IPCC模型预测的甲烷气体产生率分别为13.3,11.1kg/(t⋅a)(以干重计),2种方法计算的甲烷气体产生率的差别主要在于参数的取值不同,化学计量法和动力学模型法预测的气体产生量和产生率更能反映污泥填埋场实际的气体产生情况,应用IPCC模型更适合于从宏观角度估算一个地区或整个国家的填埋场产气量.关键词：污泥；沼气；预测方法；产生量；产生率中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2010)02-0204-05Prediction methods of the gas production content in the sludge landfill. ZHU Ying1,2, ZHAO You-cai2 *, LI Hong-jiang3 (1.New Materials Research Institute of Shandong Academy of Sciences, Jinan 250014, China；2.State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse, Tongji University, Shanghai 200092, China；3.Shenzhen Environment Engineering Technology Center, Shenzhen 518001, China). China Environmental Science, 2010,30(2)：204~208Abstract：In order to utilize the sludge landfill gas effectively, production rate and production content of sludge landfill gas were predicted. The approximate formula of sludge organics for Bailonggang wastewater treatment plant in Shanghai was C28H52O16N4 using the normalized molar methods of elements. The potential of methane production predicted using chemometrics method and IPCC model were 60.6, 61.7kg/t (dry weight), respectively. The production rate of methane predicted using dynamics model method and IPCC model method were 13.3, 11.1kg/(t⋅a) (dry weight), respectively. The difference for the methane production rate of these two methods lies in the differences for the values of parameters. The methane production content predicted using chemometrics method and methane production rate predicted using dynamics model method was suit to reflect the actual situation. IPCC model was suitable for estimate the gas production content of a region or country as a whole from a macro perspective.Key words：sludge; methane; prediction method; production content; production rate目前我国污泥年产量约532万t(干重),折合含水率80%的湿污泥为2660万t.根据我国目前的经济现状,污泥填埋是我国污泥处置最主要的方法之一[1-2].沼气是一种很好的清洁可再生能源,对沼气的回收和利用一方面可满足温室气体减排的需要;另一方面可以替代其他能源.填埋物质的性质以及降解的时期决定了某一个时期的气体组成及其产生的潜能.目前,填埋场产沼气模型大致可以分为动力学模型和统计模型2种类型.其中,动力学模型主要有Gardner 模型[3]和Sheldon Arleta模型[4]等;统计模型有IPCC模型[5]、化学计量式模型和COD估算模型[6]等.也有研究者对模型进行了改进[7],采用改进的一阶降解模型对不同的垃圾成分采用不同的降解速率进行计算,能够较准确地预测出填埋场气体产生量.国内外学者对有机固体废弃物填埋场的产气量已有较多研究[8-9],对污泥在填埋场的产气量研究一般是将其归类为有机固体废物,而根据具体污泥特性对其在填埋场的产气量收稿日期：2009-05-21基金项目：教育部重大专项(305005)* 责任作者, 教授, zhaoyoucai@2期 朱 英等：污泥填埋场气体产量的预测方法研究 205的研究却鲜有报道.本研究主要应用化学计式模型、动力学模型和IPCC 模型来预测污泥填埋场气体产生量和气体产生率,旨在为污泥填埋场气体的利用提供参考.1 材料与方法1.1 填埋污泥 填埋污泥取自白龙港污水处理厂,含水率82%,pH7.35,挥发性有机物(VM)含量44.7%,污泥有机物密度为450kg/ t(湿污泥). 1.2 实验装置与材料 实验装置为上海老港填埋场内一座规模为1800t 的生物反应器填埋单元,全部用于填埋白龙港污水处理厂污泥.填埋单元上部和下部截面积分别为1024m 2(32m×32m)和100m 2(10m×10m);单元总高度为6m,边上有分层阶梯状边坡将高度平分为3层,填埋过程中,在每层之间铺设三维复合土工排水网加速污泥的排水;底部和边坡铺设粘土、土工布和HDPE 膜.每隔一定时间采样,取泥面下20~30cm 处的污泥,装入塑料袋带回实验室分析测定. 1.3 测定方法 微波消解/等离子发射光谱法测定污泥中重金属含量;烘干失重法测定污泥含水率;玻璃电极法测定污泥pH 值;污泥元素组成使用Vario EL III 型元素分析仪测定; VM 用马福炉在600℃燃烧3h 测定;总有机碳(TOC)含量用岛津TOC -V CPN 型[0]的TOC/TN 测定仪测定. 2 结果与讨论2.1 化学计量模型预测气体产生量 化学计量法通过分析污泥的成分,计算出污泥的化学元素组成,并直接利用反应方程式计算产生的CH 4和CO 2的量,是一种较为精确和科学的方法[10].该方法需要长期对污泥成分进行分类统计和测量.在污泥生物反应器填埋场内,污泥厌氧降解的一般反应可写为:有机物质(固体)+H 2O →C 5H 7O 2N+CH 4+CO 2+HCO 3－+NH 4+ (1) 式中: C 5H 7O 2N 为生物降解物质代表式. EMCON [11]得出的平均城市固体废物的经验分子式为C 99H 149O 59N.但考虑到各种固体废物因组成、含量不同,分子式也会存在很大不同,由此得出的潜在气体产生量也会存在较大差异. 因此本研究中,将根据污泥的具体组成来确定污泥有机物质的分子式.2.1.1 污泥有机物质分子式的确定 取混合均匀污泥样品进行元素组成测定,C 、H 、O 、N 的平均百分比组成见表 1.根据各元素分子量,进一步计算物质的量比组成,并用归一化方法得出各元素的物质的量比,由此得到该污水处理厂在某一时间取样污泥有机物的近似分子式为C 28H 52O 16N 4. 表1 污泥有机物近似分子式的计算 Table 1 Approximate formula calculation of sludge organic 参数 N C H O 元素百分比(%) 3.9524.41 3.76 18.70物质的量比 0.282.033.76 1.17归一化物质的量比 4 28 52 16 2.1.2 污泥中有机物质的生物可降解度 土壤中有机质(以腐殖质为主)含量约1%~2%,高的可达5%~10%[12].因此,以土壤中的有机物质含量上限值(10%)作为污泥稳定的有机质含量的下限.腐殖质的TOC 含量约50%左右[13],因此,当污泥有机质含量为100mg/g 时,污泥的TOC 含量约为50mg/g.经测定白龙港污泥TOC 含量为23.5%,则污泥可降解的TOC 含量为23.5%-5%=18.5%,可降解的TOC 百分含量为78.7%.2.1.3 污泥潜在气体产生量 根据污泥有机物分子式,污泥厌氧降解的化学计量反应式为: C 28H 52O 16N 4+2H 2O →7.5CH 4+4.5CO 2+NH 4++3C 5H 7O 2N+HCO 3－(2)根据分子量将上式中各物质转化为质量,如式(3)所示:C 28H 52O 16N 4+0.051H 2O →0.171CH 4+0.283CO 2+ 0.026NH 4++0.484C 5H 7O 2N+0.087 HCO 3－(3) 该厂污泥有机物部分平均密度为450kg/t,根据式(3)估算污泥潜在气体产生量分别为:206 中 国 环 境 科 学 30卷4CH P G =0.171×0.787×450＝60.6(kg CH 4/t 污泥) 2CO P G =0.283×0.787×450＝100.2(kg CO 2/t 污泥)总的气体产生潜能为160.8kg/t 污泥. 2.2 动力学模型预测气体产生量目前填埋场内应用广泛的气体产生率一级反应动力学模型[14].如果气体的变化率为-d G p/d t ,那么总的气体产生率αT 可以表示为αT =-d p d G t =d c d G t (4) 式中:G p 为气体产生潜能;G c 为累积的气体;t 为时间. αT 与气体产生潜能的比例关系: αT ＝kG p (5)式中:k 为气体产生率常数.气体产生潜能与气体的累积遵循相反的模式,G p 和G c 的和即为总的气体产生容量G T .将式(4)在t (0,t )及G p [G T ; G p]内积分得: G p=G T e -kt(6) 则αT 可以表示为:αT ＝λG T e -kt(7)因为是假定填埋场内气体主要由CH 4和CO 2组成,所以αT 为CH 4和CO 2产生率之和.因为填埋物质组成因地区不同而有较大差异, Findikakis 等[15]认为,根据物质的降解性可以将填埋物质分为易降解废物,中等易降解废物,难降解废物.每一种都有相应的速率常数K m 和气体产生潜能G p m .G p m =G T A m e -Kmt αT m ＝i∑G T i A m K m e -Kmti =1,2 (9)αT =31m ∑＝αT m(10)式中:αT m 表示组成物质m 的总的气体产生率;m为降解类别;A m 为组成物质m 所占的比例; G T i为气体i 的总的产生量(单位体积污泥产生的气体质量);i 表示气体种类(CH 4与CO 2);K m 为组成物质m 的气体产生率常数.k 与废物中可降解有机碳与半生命期有关:k =ln2/t 1/2 (11) 污泥有机碳含量随填埋时间的变化见表2.对测得的污泥有机碳含量(Y )与时间(X )的关系进行了拟合,如式(12)所示:Y =20.6970e -0.00063x (x ≤500d,R 2 =0.87386)(12)表2 污泥有机碳含量随填埋时间变化 Table 2 Variation of the total carbon of sludge withlandfill time时间(d)项目0 60 150 300 400 500TOC(%) 23.519.818.0 17.1 15.915.2根据式(12)对有机碳含量达到5%所需时间进行预测,可得到有机碳降解完成的时间为2254d,约6.18a,则k =ln2/3.09=0.224污泥组成及相应参数见表3,因污泥有机物主要由脂肪和蛋白质类物质组成,因此本研究中,设定污泥有机物全属于易降解物质.根据动力学模型预测的气体产生率见图1.表3 污泥组成及相应参数Tabel 3 Sludge composition and correspondingparameters 参数 易降解底物A m (kg/kg) 0.45t 1/2(a) 3.09K m (a －1) 0.224CH 4 59.3 G p m (kg/t,干重)CO 2 98.1 CH 4 13.3 ɑT m [kg/(t ⋅a),干重]CO 2 22.00515 20510152025303540气体产生率[k g /(t ⋅a )]时间(a) 10图1 根据动力学模型预测的气体产生率Fig.1 Production rate of landfill gas predicted bydynamics model2.3 IPCC 模型预测的CH 4产生量和产生率IPCC 模型为估算固体废弃物处理场所中2期 朱 英等：污泥填埋场气体产量的预测方法研究 207CH 4排放的一阶衰减方法,反映了废物随时间的降解过程.甲烷气体产生潜力计算公式: 甲烷产生潜力=MCF (x ) ⋅ DOC j ⋅ DOCF ⋅ F ⋅16/12(Gg CH 4/Gg 废物) (13) 填埋场的甲烷气体排出量计算公式: Mby=φ ⋅ 16/12 ⋅ F ⋅ DOC f ⋅ MCF ⋅ ∑=y1x Wx ⋅ DOC j ⋅(1-e -k ) ⋅ e -k (y -x) (14) 式中:φ为模型校正因子,缺省值为0.9;F 为甲烷在填埋场产生气体中的比例,平均取值为0.5.F 取决于多个因素,包括废物成分如碳水化合物和纤维素,回收的填埋场产生气体中的甲烷浓度可能由于潜在空气稀释作用而低于实际值,因此估计的甲烷在填埋场产生气体中的比例并不具有代表性;DOC j 为某年(x )的可降解有机碳,表示为每Gg 废物中的Gg 碳,它以废物的成分为基础,通过废物流中各类成分的加权平均计算,取值为0.5. DOCF 为经过异化的可降解有机碳的比例,DOCF 为一个最终从固体废物处理场分解和释放出来的碳的比例估计值,它表明某些有机碳在固体废物处理场中并不一定分解或分解很慢,缺省值为0.77.MCF(x )为某年(x )的甲烷修正因子,MCF 说明无管理措施的固体废物处理场产生的甲烷比有管理措施的要少,因为有相当一部分的废物在未加管理的固体废物处理场的上层发生好氧分解,取值为1.K 为甲烷气体产生率常数;Wx 为第x 年填埋的固体废物量;x 为年份;y 表示清单计算当年;16/12表示碳转化为甲烷的系数.0 5 10 15 2024681012时间(a)气体产生率[k g /(t ⋅a )]图2 IPCC 模型预测的气体产生率Fig.2 Production rate of landfill gas predicted by IPCCmodel method将各参数指标代入式(13)计算得甲烷产生潜力为0.0617Gg CH 4/Gg 废物,干重计.将各参数指标代入式(14)可得甲烷气体产生率与时间的关系如(图2).IPCC 模型预测的CH 4产生率为11.1kg/(t ⋅a)(干重计).2.4 预测方法的比较本研究用化学计量法和IPCC 模型预测的甲烷气体产生潜能分别为60.6,61.7kg/t(干重计),两者相差不大.龚少鹏等[16]利用IPCC 产气模型对深圳过桥窝垃圾填埋场封场后一段时期的产气情况进行了预测,现场气体测试结果为100.3m 3/h,非常近似于IPCC 模型预测值99m 3/h,说明模型预测比较准确.国外研究者也得出相同结论[17].同时也间接说明化学计量法预测的气体产生量较准确.本研究用动力学模型和IPCC 模型预测的CH 4产生率分别为13.3,11.1kg/(t ⋅a)(干重计).2种方法计算CH 4产生率的差别主要在于参数的取值不同,动力学模型法计算过程中,参数的取值都是根据实际测试数据得来的;而IPCC 模型中参数取值则应用了指南中推荐的缺省值.化学计量法和动力学模型法预测的CH 4产生量和产生率更能反应污泥填埋场实际的气体产生情况,但应用IPCC 模型来预测有利于不同地区及国家之间的对比,更适合于从宏观角度估算一个地区或整个国家的填埋场产气量.3 结论3.1 用化学计量法和IPCC 模型预测的甲烷气体产量分别为60.6,61.7kg/t(干重计),两者相差不大.用动力学模型和IPCC 模型预测的CH 4产生率分别为13.3,11.1kg/(t ⋅a)(干重计). 3.2 化学计量法和动力学模型法预测的CH 4产生量和产生率更能反应污泥填埋场实际的气体产生情况,但应用IPCC 模型来预测有利于不同地区及国家之间的对比,更适合于从宏观角度估算一个地区或整个国家的填埋场产气量.参考文献：[1] 史昕龙,陈绍伟.城市污水污泥的处置与利用 [J]. 环境保护,2001,3:45-46.208 中国环境科学 30卷[2] 杨小文,杜英豪.污泥处理与资源化利用方案选择 [J]. 中国给水排水, 2002,18(4):31-33.[3] Gardner N, Prober S D. Forecasting landfill gas yield [J]. AppliedEnergy, 1993,44:131-163.[4] Fair G M, Moore E W. Heat and energy relations in the digestionof sewage solids [J]. Sewage Works Journal, 1932,4(5):430-439. [5] Houghton J T, Meira Filho L G, Lim B, et al. International Panelon Climate Change Guidelines for national greenhouse gas Inventories [Z]. V olumes 1, 2 and 3. Paris, France:1996.[6] 刘春华.固体废物填埋场气体产生过程及模拟研究 [D]. 北京:清华大学, 1995.[7] 龚少鹏,李斌.改进一阶降解模型在填埋气体CDM项目中的应用 [J]. 环境卫生工程, 2008,16(4):59-64.[8] Durmusoglu E, Corapcioglu M Y, Tuncay K. Landfill settlementwith decomposition and gas generation [J]. Journal of Environmental Engineering, 2005,131(9):1311-1321.[9] 黄文雄,彭绪亚,阎利.垃圾填埋场气体产生及其模型研究 [J].中国工程科学, 2006,8(9):74-79.[10] 胡明甫.城市垃圾填埋场填埋气产气量及产气速率的研究 [J].钢铁技术, 2002,(3):50-55.[11] EMCON. Methane generation and recovery from landfills [M].EMCON Associates, san jose, CA, Ann arbor, 1980:44-58. [12] 马麟英.不同立地类型土壤有机质含量对板栗初生长的影响[J]. 安徽农业科学, 2008,36(30):13273–13275.[13] 朱英.卫生填埋场中污泥降解与稳定化过程研究 [D]. 上海:同济大学, 2008.[14] Nastev M, Therrien R, Lefebvre R, et al. Gas production andmigration in landfills and geological materials [J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2001,52:187-211.[15] Findikakis A N, Leckie J O. Numerical simulation of gas flow insanitary landfills [J]. Journal of the Environmental Engineering Division, 1979,105(5):927-945.[16] 龚少鹏,廖利,陈惠凡.深圳过桥窝垃圾填埋场填埋气体产量研究 [J]. 安全与环境工程, 2007,14(2):53-55.[17] Borjesson G,Samuelsson J,Chanton J, et al. A national landfillmethane budget for Sweden based on field measurements, and an evaluation of IPCC models [J]. Tellus Series B-Chemical and Physical Meteorology, 2009,61(2):424-435.作者简介：朱英(1978-),女,山东青岛人,副研究员,博士,主要从事固体废物处置与资源化利用研究.发表论文12篇.船用防藻剂对淡水生态系统的影响广泛应用在船舶底部,用于防止藻类和其他生物生长的防藻剂(Irgarol),在淡水生态系统中具有累积作用,会对非目标水生植物造成毒害影响.研究人员发现这种物质能够持久地积累在沉积物和其他有机物上,对淡水生态系统造成连锁影响.Irgarol能够有效抑制光合作用.船舶外壳的涂料是防藻剂进入水体的主要途径.这些涂料中含有防藻剂,能够抑制藻类生长进而防止软体动物附着,这一过程称为污损(船体污损增加了船行阻力,因此能耗加大且船舶维护成本大大提高).Irgarol还有作为建筑材料和墙面涂料的防腐剂以及电厂冷却系统中的防污剂.20世纪80年代由于禁止在长度<25m的船舶上使用防藻剂三丁基锡(TBT),Irgarol开始广泛应用.大量关于TBT 毒性的报告使得自2008年起所有船舶无论长度多少表面都不能使用含有TBT的防藻漆.德国联邦环境署湖泊学专家Silvia Mohr指出,20世纪90年代首次在海洋中检测到Irgarol,随后英国和丹麦禁止在小型船舶上使用Irgarol.目前部分研究已经将目光转移到淡水中的Irgarol.欧盟正在评估Irgarol的安全性,但这种物质在美国的使用仍然是合法的.据报道,Irgarol在淡水中的浓度已经达到2.4μg/L,Mohr和他的团队,在6个室内池塘中添加浓度0.04~5μg/L的Irgarol,在随后的150d内监测池塘中的生物反应.结果表明,所有的水生植物在添加Irgarol后,无论其浓度多少,都会受到影响.对于最敏感的物种——狐尾藻,当Irgarol浓度达到0.21μg/L时,生物量下降50%.另一个研究团队正在调查Irgarol是否会干扰淡水蜗牛的内分泌系统.艾丽丽译自《Environmental Science and Technology》, September, 1:6444(2009)。

1填埋场情况简述某垃圾填埋场占地316.34亩，分为一号、二号两个填埋区。

一号填埋区始于1991年，收集城市生活垃圾的覆盖人口为150万，该区占地10×104m2，呈山谷形状，底部面积为6×104m2。

填埋区内日平均堆填垃圾500t，已倾倒的垃圾总量为1•65×106m3，垃圾密度为0.8~0.9t/m3，垃圾总重量为1.32×106t。

该区已于2003年底封场，同时启用毗邻的二号填埋区。

对于已封场的一号填埋区，准备开展填埋气发电利用工作。

在工程设计的前期，需要对填埋气的产气能力进行评估，以确定发电机组容量、利用方式和使用年限等关键数据，为此我们首先进行了产气量的理论计算，并在现场打井进行了长期的产气能力测试。

2填埋气产气量的理论估算由于填埋气中的可利用成分是甲烷，所以在对填埋气产气量的理论估算方面，主要是计算填埋气中甲烷的产量(包括总产量和年产量)。

2．1填埋气中甲烷总产量的计算采用国际上通用的IPCC模型计算填埋气中甲烷的总产量，该模型的计算公式如下:式中，ECH4———垃圾填埋场的甲烷总排放量，t；MSW———城市垃圾量，t；η———城市垃圾填埋率，%；DOC———垃圾中可降解有机碳的含量(IPCC推荐发展中国家为15%)；R———垃圾中可降解有机碳的分解百分率(IPCC推荐为77%)。

根据以上公式计算出1t填埋垃圾可产甲烷量为0.077t，转化成标准体积量为1t填埋垃圾可产107.8Nm3的纯甲烷。

根据垃圾总填埋量，可得以下甲烷总产量的计算结果。

表1甲烷总产量预测结果为了检验以上计算的正确性，我们还采用化学平衡法进行了核算，其计算公式如下：式中，ECH4——1kg垃圾量转化成甲烷气体的体积，m3；RCH4——CH4的浓度含量，%；W——含水率，%；P——垃圾中的有机物含量，%；C——有机物中的有机碳含量，%；η——转化率，%。

根据实测的RCH4、W、P、C结果，η取为0.8，由此得出垃圾的CH4产量为103.7m3/t，结果与IPCC模型的计算结果基本一致。

垃圾填埋气体环境影响分析垃圾填埋场的主要输入项为垃圾和水，主要的输出项为渗滤液和填埋气体，二者的产生是填埋场内生物、化学和物理过程共同作用的结果。

填埋气体主要是填埋垃圾中可生物降解有机物在微生物作用下的产物，其中主要含有氨气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、硫化氢、甲烷、氮气和氧气等，此外，还有很少量的微量气体。

填埋气体的典型特征为：温度达43-49℃，相对密度约为1.02-1.06，为水蒸气所饱和，高位热值为15630-19537KJ/m?。

填埋场释放气体中的微量气体的量虽然很小，但是成份却很多。

国外通过对大量填埋释放气体的取样分析，在其中发现了多达116种有机成份，其中许多可以归为挥发性有机成分，这些气体可能有毒，并对公众健康造成严重威胁。

填埋场气体中的主要成分是甲烷和二氧化碳。

这两种气体不仅是影响环境的温室气体，而且也是易燃易爆气体。

甲烷和二氧化碳等在填埋场地面上聚集过量会使人窒息。

同时填埋气体中含有少量的有毒气体，如硫化氢、硫化氨等，对人畜和植物均有毒害作用。

填埋气体也会影响地下水水质，溶于水中的二氧化碳，增加了地下水的硬度和矿物质的成分。

因此，填埋气体对周围啊安全始终存在着威胁，必须对填埋气体进行有效的控制。

2、埋场产气量的预测填埋气产气量因垃圾成份、填埋区容积、填埋深度、填埋场密封程度、集气设施、垃圾体温度和大气温度等因素不同而异。

一般来说，垃圾组分中的有机物含量越多、填埋区容积越大、填埋深度越深、垃圾场密封程度越好、集气设施设计越合理，气体产量越高；当垃圾含水量略超过垃圾干基质量时，气体产量较高；垃圾体的温度在30℃以上时，产气量较大；大气温度可以影响垃圾体温度，从而影响产气量。

填埋产气量的确定方法有三种，即理论计算法，经验公式计算法和实测法。

2.1理论计算法（1）化学计量计算法有机城市垃圾厌氧分解的一般反应可写为：有机物质（固体）+ H2O→可生物降解有机物质+ CH4+ CO2+其他气体假如在填埋废物中除废塑料外的所有有机组分可用一般化的分子式CaHbOcNd来表示，假设可生化降解有机废物完全转化为CO2和CH4，则可用下式来计算气体产生总量。

城市生活垃圾填埋场甲烷气资源的产量估算及其利用房怀阳　吴长振　(中山大学环境科学研究所,广州　510275) 摘要:本文论述了填埋场甲烷气体的产生过程及影响因素,介绍了三种产气量估算方法及其主要特点、适用范围,并指出运用数学模型对产气量作出预测,为垃圾填埋场气体收集与处理系统的设计提供可靠的依据。

同时,论述了甲烷气体的减排和综合利用措施。

关键词:城市生活垃圾,填埋场,甲烷气资源,减排与利用The Integrated Using and Yield Estim ation of Meth ane R esource from Manicip al Solid W aste Landf ill/F ang H u aiyang ,Wu Ch angzhen(Institute of E nvironmental Science ,Zhongsh an U niversity ,G u angzhou 510275).Abstract :This paper briefly discussed the production and its influence factors of methane from solid waste landfill site.Three estima 2tion methods of the yield of methane in rubbish ,including their characters and application scope were analyzed.Basing on them ,this paper forecased the production of methane and provided the credible reference for the design to disposal system of the gases from landfill site.K ey w ords :municipal solid waste ,landfill ,methane resource ,reducing and using 收稿日期:1999-09-25 近十余年来,随着城市人口的增加,城市生活垃圾也在逐年增加。

填埋气产量计算方法1 当评估填埋气积聚对堆体稳定性影响时，应按照本标准规定方法计算填埋气体产气速率和累计产量。

2 填埋场理论产气速率，可按下式计算：(3)(12)121200111212S R i i k k nn t t S R n i R i S i i k k Q M L e M L e----==⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∑∑ （2） 式中：——填埋场在投运后第i 个月的填埋气体单位时间理论产气量，m 3/月；i t ——到计算时刻时第i 个月填埋垃圾的龄期，月；——第i 个月的垃圾填埋量，t ；——单位质量垃圾中快速降解物质的理论产气量，m 3/t ，按式（4-2）； ——单位质量垃圾中慢速降解物质的理论产气量，m 3/t ，按式（4-3）； ——快速降解物质的产气速率常数，a -1；——慢速降解物质的产气速率常数，a -1。

3 填埋场累计理论产气量，可按下式计算：(3)(12)1212001111S R i i k k nn t t n i R i S i i Q M L e M L e ----==⎡⎤⎡⎤=+⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦∑∑-- （3） 式中：——填埋场投入运行至第n 个月的累计理论产气量，m 3。

4单位质量垃圾的理论产气量，可根据垃圾化学组成、各组分理论产气量、含水率按下式进行计算：0,0(1)w i w i i iL m L θ=-∑ （4-1）（4-2）（4-3）n Q i M R 0L S0L R k S k n G Si ii w w i R i ii w wi Ri ii w w i R m m mL L ϕθϕθϕθ∑∑∑-+--=)1()1()1(,,,00S iii w w iR iii w w iSi ii w w i S m mmL L ϕθϕθϕθ∑∑∑-+--=)1()1()1(,,,0式中：——单位重量垃圾理论产气量，m 3/t ；——填埋垃圾中第i 种可降解物理组分的重量，可降解物理组分包括厨余、纸张、竹木、织物，t ；θw,i ——第i 种可降解物理组分的质量含水率，%；——第i 种可降解物理组分的单位干重理论产气量，m 3/t ；——第i 种可降解物理组分的快速降解物质质量百分含量，干基，%； ——第i 种可降解物理组分的慢速降解物质质量百分含量，干基，%。

基于LandGEM模型估算北京六里屯垃圾填埋场填埋气的产气量及分析张静【摘要】We studied the project of Liulitun landfill in Beijing,landfill volume over the years,landfill gas collection system and waste volume.We adopted the recommended model parameters and used LandGEM model to predict the landfill gas production in Liulitun landfill from 2000 to 2045.The results showed that the estimated data using LandGEM model were more accurate with the recommended parameters.The production of landfill gas reached its peak in 2016.The reasons for the low collection rate were analyzed and the main points to improve the collection rate of landfill gas were summarized.%对北京市六里屯垃圾填埋场的工程概况、历年垃圾填埋量、填埋气收集系统现状和垃圾量等做了研究.选用推荐的模型参数,利用LandGEM模型对六里屯垃圾填埋场2000-2045年填埋气体的产生量进行了估算.结果表明:采用推荐参数、应用LandGEM模型估算的结果较为准确;填埋气产气量在2016年达到最高峰.对收集率偏低的原因进行了分析,并总结提高填埋气收集率的要点.【期刊名称】《环境卫生工程》【年(卷),期】2018(026)002【总页数】4页(P29-32)【关键词】LandGEM;填埋气;产气量【作者】张静【作者单位】北京六里屯垃圾填埋场,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】X701;X799.31 北京六里屯垃圾填埋场及其填埋气概况1.1 垃圾填埋场概况六里屯垃圾填埋场是海淀区惟一的生活垃圾填埋处理设施，它位于北京市海淀区西北旺镇境内，屯佃村东南侧。

填埋气产量计算方法一、通过填埋场现场监测数据进行计算：在这种方法中，填埋场的实际气产量是基于现场数据的测量和分析得出的。

通常，这种方法需要进行长期的现场监测，以获取各种参数的数据，并根据这些数据进行计算。

1.瓦斯流速监测：通过安装瓦斯流速计，在不同深度或位置处监测瓦斯的流速。

瓦斯流速可以根据流速测量仪器的读数和填埋场中流过的气体体积进行计算。

2.瓦斯成分测定：通过安装瓦斯成分分析仪，监测填埋场中瓦斯的组成。

通过每个组分的浓度和总流量的测量，可以计算出每个组分的流量。

3.电位梯度法：通过在填埋场表面安装电位梯度探头监测电位梯度。

根据电位梯度和天然气扩散系数，可以估算出瓦斯产生速率。

4.气体压力监测：通过安装气体压力传感器监测填埋场中瓦斯的压力变化。

根据压力变化和气体体积，可以计算出瓦斯的产生速率。

通过上述监测数据，可以得出填埋场中的瓦斯产生速率和瓦斯组分的流量。

这些数据可以用于估算填埋场总的瓦斯产量。

二、通过理论模型进行计算：在这种方法中，通过建立填埋场的理论模型，计算填埋场中的瓦斯产量。

填埋场的理论模型可以基于物质平衡、气体生成机理和流体动力学等原理建立。

1.模拟填埋物质分解：根据填埋场的物质组成和分解速率等参数，通过建立填埋场的物质平衡模型，模拟填埋物质的分解过程，并估算出瓦斯的产生速率。

2.模拟瓦斯扩散：根据填埋场中气体的扩散系数和气体生成速率，建立瓦斯扩散模型，计算填埋场中瓦斯的流动和扩散情况。

3.模拟孔隙水压力：根据填埋场中水分的含量和孔隙水的压力，建立孔隙水流动模型，计算填埋场中孔隙水的流动和压力变化。

通过这些理论模型的计算，可以得出填埋场中瓦斯产生的速率和流量。

需要注意的是，填埋场的气产量计算方法需要考虑到填埋物质的分解速率、反应机理、温度、含水率、pH值等因素的影响。

因此，在实际计算中，需要对填埋场的特定情况进行调查和分析，并选择适当的计算方法。

2023年垃圾填埋气发电行业市场分析现状垃圾填埋气发电是一种利用垃圾填埋场中产生的甲烷气体进行发电的技术。

随着垃圾数量的增加以及对环境保护意识的增强，垃圾填埋气发电行业正在迅速发展。

下面将对该行业的市场分析进行详细介绍。

一、市场规模据统计，目前全球每年产生的垃圾数量超过20亿吨，其中一部分被填埋，产生大量的甲烷气体。

垃圾填埋气发电作为一种清洁能源技术，具有很大的市场潜力。

根据预测，到2025年，全球垃圾填埋气发电市场规模有望达到100亿美元。

二、市场竞争态势垃圾填埋气发电市场竞争激烈，主要有以下几个方面的竞争：1.技术竞争：垃圾填埋气发电技术不断更新迭代，主要包括热电联产、发酵气发电、焚烧气发电等。

不同的技术具有不同的利用效率和成本，技术领先者将在市场上占据优势。

2.市场竞争：垃圾填埋气发电企业之间也存在激烈的市场竞争。

一方面，大型垃圾填埋场由于资源丰富，可以同时吸引多家垃圾填埋气发电企业入驻竞争；另一方面，随着技术的进步，小型垃圾填埋场也能够进行垃圾填埋气发电，增加了市场的竞争程度。

三、政策环境政府对垃圾处理和可再生能源发展的支持是促进垃圾填埋气发电市场发展的关键。

各国政府纷纷出台相关政策，鼓励企业发展垃圾填埋气发电行业。

例如，一些国家提供垃圾填埋气发电设备的补贴和税收优惠政策，降低企业的投资成本和运营成本。

四、市场前景垃圾填埋气发电技术具有清洁、环保的特点，符合可持续发展的要求。

随着垃圾数量的增加，垃圾填埋气发电市场前景广阔。

未来，随着技术的不断进步和政策的支持，垃圾填埋气发电行业将进一步发展壮大。

总之，垃圾填埋气发电行业正处于快速发展阶段，具有巨大的市场潜力。

技术竞争、市场竞争和政策环境都是该行业发展的关键因素。

未来，垃圾填埋气发电行业有望成为重要的清洁能源领域，为环境保护和可持续发展做出重要贡献。

垃圾填埋气产量的估算与勘测*摘要：针对某垃圾填埋场，采用理论模型对填埋气总产量和年产气量进行了计算，结果表明以600m3/h的抽气量进行利用，可使用10年以上，具有很好的利用前景。

在此基础上，利用开发出的填埋气测试装置，进行了单井抽气能力的测试，通过长达半年的连续抽气运行实验，单井抽气流量可以稳定在40m3/h，为工程设计提供了良好基础。

关键词：垃圾填埋气，产气量，估算，测试1 前言垃圾填埋气是一种可再生能源，甲烷含量高，热值与城市煤气相当，约为天然气热值的一半，具有很好的利用价值，因此在治理垃圾填埋气污染的同时，往往对其进行能源利用工作，以达到变废为宝、实现双赢的目的[1]。

垃圾填埋气的污染治理与能源利用有多种技术方式，如火炬燃烧、锅炉燃烧、灶具燃烧、内燃机燃烧发电、分离提纯等，其中被普遍看好的应用方式是用于发电。

填埋气发电在国内已有成功应用，如杭州天子岭垃圾填埋场发电工程、南京水阁垃圾填埋场发电工程，但上述工程都是在世行贷款部分资助下采用国外技术建设的，国内目前还处于缺乏应用技术和运行管理经验的状况。

针对与此，论文作者经过大量的前期研究[2]，共同进行填埋气发电技术开发及工程建设工作，以推动此领域在国内的发展，本文介绍了上述工作中有关填埋气产量估算和勘测的部分内容，以供参考。

2 填埋场情况简述某垃圾填埋场占地316.34亩，分为一号、二号两个库区。

一号库区始填埋于1991年，收集城市生活垃圾的覆盖人口为150万，该区占地10万平方米，呈山谷形状，底部面积为6万平方米。

填埋区内日平均堆填垃圾500吨，已倾倒的垃圾总量为165万立方米，垃圾密度为0.8-0.9t/m3，垃圾总重量为132万吨。

该区已于2003年底封场，同时启用毗邻的二号填埋库区。

对于已封场的一号库区，准备开展填埋气发电利用工作。

在工程设计的前期，需要对填埋气的产气能力进行评估，以确定发电机组容量、利用方式和使用年限等关键数据，为此我们首先进行了产气量的理论计算，并在现场打井进行了长期的产气能力测试。

南通某垃圾填埋场产气量及发电效益估算吕浩;肖燕;李军【摘要】文章以南通市某垃圾填埋场为研究对象,利用USEPA开发的LandGEM 模型进行填埋场产气量估算,并基于模型估算产气量进行发电成本效益分析.根据填埋场垃圾组分及填埋量等条件确定模型参数(甲烷产气率为0.106 a-1,产甲烷潜力为68 m3/t),将模型参数输入LandGEM模型估算出40 a的填埋气理论产气量.填埋场产气量在封场后一年(即2028年)达到最大,为4 957.45 m3/h,填埋气可收集量(收集率为30％)为1 487.23 mⅦ.根据填埋气可收集量选择2台l MW燃气内燃机进行发电,并进行成本效益分析,结果发现,一次性投资成本约为l 815万元,第一年收入能达到820.885万元,项目运行两年2个月就能完成成本的回收.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2015(033)012【总页数】7页(P1892-1898)【关键词】生活垃圾填埋场;LandGEM模型;填埋气发电【作者】吕浩;肖燕;李军【作者单位】中国天楹股份有限公司,江苏南通226600;中国天楹股份有限公司,江苏南通226600;中国天楹股份有限公司,江苏南通226600【正文语种】中文【中图分类】TK6;X705目前，生活垃圾的处置方式通常包括卫生填埋、堆肥、焚烧等。

2013年我国城市生活垃圾年清运量达到1.72亿t，其中1.05亿t通过卫生填埋的方式进行处理，占垃圾无害化处理总量的68.2%，因此，卫生填埋是当前最主要的垃圾处置方式[1]。

卫生填埋的城市生活垃圾在厌氧环境中会通过微生物发酵作用产生主要成分为甲烷和二氧化碳的垃圾填埋气，虽然甲烷和二氧化碳会增强全球温室效应，但甲烷是一种高价值的可再生能源，因此，可对填埋气进行收集与利用。

由于填埋气的利用价值依赖于填埋场产气量的估算，因此，产气量的估算在填埋气的收集利用中有很大的作用。

我国对生活垃圾填埋场产气量的估算晚于发达国家，产气量估算模型均采用发达国家的模型，且模型直接使用国外的参数。

垃圾填埋气发电市场前景分析引言垃圾处理是当前社会面临的重要问题之一。

垃圾填埋是一种传统的处理方式，但却会产生大量的填埋气体。

为了利用这些气体资源，垃圾填埋气发电逐渐崭露头角。

本文将对垃圾填埋气发电市场前景进行分析。

垃圾填埋气发电技术概述垃圾填埋气发电是一种利用填埋过程中产生的甲烷气体进行发电的技术。

垃圾中的有机物在填埋过程中分解发酵，产生甲烷气体。

通过将甲烷气体捕获，并运送至发电设备中供燃烧，可以产生电能。

这种技术具有环保、可持续等优势，因此受到了广泛关注。

市场规模分析垃圾填埋量的增加随着城市化进程的加快，垃圾填埋量逐年增加。

根据统计数据显示，中国每年的垃圾填埋量达到数亿吨。

垃圾填埋量的增加为垃圾填埋气发电提供了可持续的原料。

电力需求的增长随着经济的发展和人口的增加，电力需求不断增长。

垃圾填埋气发电可以通过利用垃圾产生的甲烷气体来满足一部分电力需求。

这种清洁能源的利用将逐渐得到更多的认可和支持。

政策支持力度的加大为了推动清洁能源的发展，政府出台了一系列支持政策。

对于垃圾填埋气发电来说，政策的支持将进一步促进市场的发展。

例如，政府可以提供补贴或优惠税收等支持，吸引更多投资者进入这个领域。

市场竞争分析技术成熟度的提升垃圾填埋气发电作为一项成熟的技术，已经经过多年的发展和实践。

各种关键技术已经相对成熟，并且具备批量化生产的条件。

因此，市场上已经涌现出多家具备核心竞争力的企业。

竞争对手的加入随着市场前景的明朗化，越来越多的企业进入到垃圾填埋气发电行业。

这使得市场竞争日趋激烈，企业之间需要通过技术创新、成本优化等方面来提升竞争力。

其他能源替代品的威胁尽管垃圾填埋气发电具有自身的优势，但是由于其他清洁能源的发展，如风能、太阳能等，这些替代能源也对市场份额构成了威胁。

因此，企业需要不断提升自身技术水平，以应对市场的竞争和变化。

市场前景展望虽然垃圾填埋气发电市场面临竞争和替代品的威胁，但其市场前景仍然正面临着巨大的机遇和潜力。