填埋气体的收集系统 The manuscript was revised on the evening of 2021目录1概述3生活垃圾的定义 (3)城市生活垃圾处理方法简介 (3)34566666899910131313131315151516161717《固体废弃物与噪声控制课程设计》课程设计任务书一．课程设计题目填埋气体的收集系统二．设计参数1．垃圾以250t/d（240t/d、230t/d、220t/d、210t/d）进行填埋；考虑垃圾填埋压实后的密度为650kg/m3，垃圾资源化和填埋期间的自然降解对垃圾的减容率为15%，覆盖土容积按填埋垃圾量的10%计，2．填埋气体产气量计算任选一种填埋气体的计算方法，进行产气量的估算。
三．课程设计报告的内容经对比后，确定填埋场的结构；计算服务年限为10年（2016年-2025年）的填埋场库容及覆土量；对填埋气体的产气量进行估算并确定收集系统；若气体需要收集，进行抽气井布点（回收气体占总产气量的60％），并画出填埋场的工艺流程图、抽气井及井口装置图、竖直抽气井的布置图；绘制设计任务书中的图纸；写出设计说明书及计算说明书。
四．格式课程设计说明书内容完整、计算准确、论文简洁、文理通顺、装订整齐、A4打印；图表要整齐，每个图、表都要有名称和编号，并与说明书内容一致，最后成果及图表要字体工整。
（正文：宋体，5号字；1号标题小4号字；行间距：20磅；页眉（固体废弃物与噪声控制课程设计）、页码：如-1-；所有公式必须用公式编辑器进行编辑。
表格必须三线表。
）五．设计时间2014年6月16日~2014年6月20日环境工程教研室2014-6-121概述生活垃圾的定义根据《中华人民共和国固体废物污染物环境防治法》中的规定，生活垃圾是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废弃物。
一般而言，工业废弃物之外的固体废弃物都可以统称为生活垃圾。
但是在日常生活中所讲的生活垃圾是指由家庭日常产生并由城市环境卫生机构收集处置的混合固体废弃物，以及与这类废物性质类似的办公、商业、园林废弃物等。
生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。
城市生活垃圾处理方法简介目前，对城市生活垃圾的处理主要有以下三种方法：①?填埋法一般分为简易填埋和卫生填埋。
简易填埋就是不采取任何措施对垃圾进行露天堆放，自然填沟和填坑处理，这是最原始的城市垃圾处理方式，对空气、水源等环境造成严重污染。
卫生填埋是将生活垃圾在选定的合适场抢先做好底部防渗、沼气收集、垃圾渗滤液及污水处理等设施后进行填埋，填埋过程中采取除臭、灭蝇等措施。
防止蚊蝇大量滋生和垃圾产生的恶臭污染周围的环境。
垃圾填埋到一定高度后进行逢场处理，加上覆盖材料，让垃圾堆体经过长期的物理、化学和生物作用达到稳定状态的一种处理方法。
可以防止对地下水、大气及周哦为环境污染，垃圾填埋产生的沼气可收集发电，也可产生一定的经济效益。
它是目前我国生活垃圾所采取的主要处理方法。
②?焚烧法焚烧是一种城市生活垃圾的高温热处理技术，即以一定量的过剩空气与被处理的废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应。
产生惰性气态物和无机不可燃物，以形成稳定的固态残渣的处理方法。
其优点是可使垃圾高度减量化、无害化，同时可利用焚烧产生的热量发电，产生经济效益。
③?堆肥法垃圾堆肥是在一定温度下，对垃圾进行发酵、生物分解，将其中的有机物质转化为农作物所需要的腐殖土，使垃圾达到无害化的一种方法。
这种方法比较简单、投资少，可以做到垃圾资源化。
2填埋场气体的收集系统收集填埋气体的作用时减少填埋气体向大气的排放量、控制填埋气体的无序迁移，并为填埋气体的回收利用做准备。
收集系统可分为主动式和被动式两种，被动式收集系统利用垃圾体内的气体压力来收集填埋气体，主动收集系统则是采用抽真空的方法来控制气体的流动。
主动气体收集系统主要由抽气井、集气管、冷凝水收集井和泵站、真空源、气体处理站（回收或焚烧）以及气体监测设备等组成。
被动收集设施根据设置方向分为竖向收集方式和水平收集方式两种类型。
被动收集系统的优点是费用较低，而且维护保养也比较简单。
若将排气口与带阀门的管子连接，被动收集系统即可转变成主动收集系统。
收集系统的概述我国城市垃圾中可迅速降解的有机物含量一般大于国外垃圾，填埋垃圾开始产气的时间较国外早，产气速率也较国外的快，但相应的产气持续周期比国外的填埋场短。
目前，我国填埋气体普遍采用被动自然排放，对环境存在着许多隐患，因此对于新建的卫生填埋场的填埋气体应“主动抽气、集中点燃排放”，填埋气体的导排、处理和利用措施应根据填埋场的规模、生活垃圾成分、产气速率、产气量和用途等来确定，填埋气体不利用时，应主动导出，并采取集中燃烧处理。
由于大部分沼气在填埋场填埋过程中就已形成，所以填埋气采集应在填埋过程中就开始实施。
对于分层堆放的填埋场，可采用水平采气系统，但要注意采气管道的铺设不要影响垃圾的填埋。
对已建成封场的填埋场，可采用表面收集或竖井收集技术。
但填埋深度大于20m采用主动导气时，应采用水平收集与竖井收集相结合的方式。
垂直收集管的设置按填埋进程分，主要有三种方式：⑴在填埋垃圾前从填埋区最低部起一次建设一定高度，以后随垃圾填埋、堆体的升高续接，直到达到设计堆体最终高度并高出一定距离。
这种方式有利于填埋堆体渗滤液的排出，可相对更好的控制垃圾堆体的含水率，以避免由于堆体水分含量过大造成垃圾运输困难，还可控制堆体中渗滤液的侧向压力过大导致的渗滤液从堆体侧向渗出；不利的是收集管直接与场低防渗层接触，接触部位要特别处理，防止局部垂直压力过大损坏防渗层，同时也会对填埋作业带来一定的不便。
⑵在填埋过程中，堆体达到一定高度（如4m）以后开始设置收集管，以后随堆体的升高续接，直至达到设计的最终高度并高出一定距离。
这种方式不用收集管部位特殊处理，但不利于渗滤液的导排。
⑶在填埋堆体达到设计的最终高度或一定的高度（如10m）后采用打井插管方式设置收集管。
这种方式非常有利于填埋作业的顺利进行，建立集中的收集系统可一次完成，比较有利于施工。
垂直收集管的设置按所采用的材料划分也可有三种形式：⑴完全石笼式，适用于在填埋过程中设置，使用铁丝网或钢板围成直径600～1000mm的圆柱体，在其内填充卵石。
⑵石笼与HDPE管结合的形式，在石笼中间设置HDPE花管，这种形式有利于导气及气体的收集⑶以HDPE花管为主的形式，主要用于在堆体达到设计高度后打井设置收集管。
气体收集系统的类型和构造在填埋场使用时和关闭之后,经营者可能需要对气体的流动实行控制。
收集填埋场废气的系统有两种类型,即被动收集系统和主动收集系统[6]。
（1）被动气体收集系统被动气体收集系统让气体直接排出而不使用机械手段如气泵或水泵等。
这个系统可以在填埋场外部或内部使用。
周边的沟槽和管路作为被动收集系统阻止气体通过土体向侧向流动并直接将其排入大气。
如果地下水位较浅,沟槽可以挖至地下水位那个深度,然后回填透水的石渣或埋设多孔管作为被动系统的隔墙,根据周围土的种类,需要在沟槽外侧设置实体的透水性很小的隔墙,以增进沟槽内被动排气量。
如果周围是砂性土,其透水性和沟槽填土相似,则需在沟槽外侧铺一层柔性薄膜,以阻止气体流动,让气体经排气口排出。
如果周边地下水位较深,作为一个补救办法,也可用泥浆墙阻止气体流动。
图表示一种典型的被动排气方式,它既有中间覆盖又有封顶系统。
被动气体收集系统的优点是费用较低,而且维护保养也较简单。
图一个独立的被动气体排放系统示意图图典型的填埋场排放气体被动收集系统（2）主动气体收集系统若被动气体收集系统不能有效地处理填埋场气体,就必须采用主动气体收集系统,利用动力形成真空或产生负压,强迫气体从填埋场中排出。
极大多数主动气体收集系统均利用负压形成真空,使填埋废气通过抽气井、排气槽或排气层排出。
主动气体收集系统构造的主要部分有抽气井、集气管、冷凝水脱离和水泵站、真空源、气体处理站(回收或焚烧) 以及监测设备等。
3.填埋气填埋气体的组成填埋场的主要气体包括NH3、CO2、CO、H2、H2S、CH4、N2和O2等，其中以CH4和CO2的含量最高。
其典型特征为温度约43-49℃，相对密度约，水蒸气含量达到饱和，高位热值为KJ/m3。
填埋气体的特性填埋气为CH4、CO2以及其它一些微量成分，如N2、H2S、H2和挥发性有机物等，其中CH4的含量达到40%～60%。
CH4和CO2是主要的温室气体，CH4对O3的破坏是CO2的40倍，产生的温室效应比CO2高20倍以上，CH4和CO2产生的温室效应会使全球气候变暖。
甲烷易燃易爆，当其与空气混合比达到5%～15%时，极易引发爆炸和火灾事故。
CO2的密度较大，是空气的倍，CH4的倍，会向填埋下部迁移，在填埋场地势较低处富集，有可能通过填埋场基础薄弱处渗出，沿地层下移并与地下水接触。
由于CO2易溶于水，不仅会使水的pH值降低，而且会使地水矿物质含量增高，使地下水硬化。
填埋气的恶臭气味会引起人的不适，其中含有多种致癌、致畸的有机挥发物。
这些气体如不采取适当措施加以回收处理，而直接向场外排放，会对周围环境和人员造成伤害。
图城市固体废弃物填埋场气体产出概念模型填埋气体产生原理填埋气是填埋场内的有机物质通过微生物降解、挥发和化学反应而产生的一种混合气体,由CH4、CO2、O2、 N2、 H2和多种痕量气体组成,主要成分是CH4和CO2。
填埋气产生持续时间很长,大致可以分为5个阶段。
填埋场气体的产生过程城市固体废弃物在其分解期间会产生大量气体,填埋废气的生成是一个生化过程,有机废弃物经由微生物分解产生CO2、CH4和其它气体。
这些气体中,主要是CO2、CH4等气体,也有少量的微量气体。
主要气体系废弃物中有机成分经分解生成的,微量气体虽然数量很少,但其中一部分可能有毒,会对公众健康带来危害。
填埋场中各类气体生成的百分分布典型值。
如表所示,表城市固体废弃物填埋场气体成分典型值成分占干燥体积百分比成分占干燥体积百分比CH4(沼气) 45～60 NH311～110CO2 40～60 H20～12N22～5 CO 0～12O211～110 微量成分 101～ 16S、H2SO4等 0～110其中CH4和CO2是废弃物中生物降解有机废料在厌氧环境中分解生成的。
图表示埋场气体组成随时间的变化。
最初,填埋场中气体的分布和大气是一样的,约80 %为N2,20 %为O2,还有少许CO2和其它气体。
后来填埋场中的微生物开始分解有机材料,氧气减少,二氧化碳增加,需氧环境转变为厌氧环境。
一开始填埋场气体中甲烷很少,但随着时间增加其含量愈来愈高,二氧化碳的含量反而略有减少。
