垃圾填埋气的产生及相关处理工艺

填埋气处理——生物法处理工艺文章来源：蓝白蓝网 2010-03-16 16:54填埋场气体中散发臭味的物质一般能用生物的方法被微生物降解，这些物质中的大部分是那些浓度在10-6级范围的微量物质，诸如硫、氮和氧的化合物。

生物降解工艺一般只用在那些小的填埋场，填埋场气体的回收和利用从费用效益分析的角度来看是不可行的，因此可以用生物法进行有毒害物质的去除后，气体直接排放或烧掉。

在废气的生物处理中，微生物的存在形式可分为悬浮生长系统和附着生长系统两种。

悬浮生长系统即微生物及其营养物配料存在于液相中，气体中的污染物通过与悬浮液接触后转移到液相中而被微生物所净化，其形式有喷淋塔、鼓泡塔等生物洗涤器。

附着生长系统中微生物附着生长于固体介质上，废气通过由介质构成的固定床层时被吸收、吸附，最终被微生物所净化，其形式有生物过滤器和生物滴滤器。

气态污染物生物净化装置中，研究最早和应用最广泛的是生物过滤器或生物滤床，如图8-16所示。

生物过滤器内部充填活性填料，废气经增湿后进入生物过滤器，与填料上附着生长的生物膜接触时，废气中的污染物被微生物吸附，并氧化分解为无害的无机产物。

一般有机物的最终分解产物为CO2，有机氮先被转化为NH3，最后转化为硝酸；硫化物最终氧化成硫酸。

为了给微生物提供最佳的生长条件，使滤料保持在40%～60%的含水率是很重要的。

为保证微生物所需的水分和冲洗出反应产物，需定期的向生物过滤器中喷水，为调节填料内微生物生长所需的酸碱度，可向生物过滤器添加缓冲溶液。

生物滤池的特点是生物相和液相都不是流动的，而且只有一个反应器，气液接触面积大，运行和启动容易，投资最省，运行费用最低。

生物过滤器采用具有生物活性的填料，通常有土壤、堆肥、泥炭、谷壳、木屑、树皮、活性炭以及其它一些天然有机材料，这些填料都具有多孔、适宜微生物生长且有较强的持水能力等性质。

为防止填料压实、保持填料层均匀和减小气流阻力，常在上述活性填料中掺入一些比表面积大、孔隙率高的惰性材料，如熔岩、炉渣、聚苯乙烯颗粒等。

在这些填料中，堆肥是目前应用较多的材料，它是以污水处理厂的污泥、城市垃圾、动物粪便等有机废物为原料，经好氧发酵得到熟化堆肥，含有大量微生物及其生长所需的有机和无机营养成分，是微生物生长繁殖最适合的场所。

用堆肥作填料的生物滤池处理废气的效果非常好。

但因堆肥是由可生物降解的物质组成的，因而使用寿命有限，一般运行1～5年后就必须更换填料。

土壤中也含有大量微生物，也是常用的过滤材料，可用来处理硫化氢和硫醇。

一般要经过特殊筛选，以地表沃土尤其是火山灰质腐殖土为好。

也可向土壤中加入改良剂来改善土质。

土壤作滤料的典型配比为：粘土1.2%、有机腐殖土15%、细砂土53.9%、粗砂29.6%，滤层厚度为0.4～1m不等。

滤料的选择同时也决定了生物滤床的压力损失，泥炭滤料的压力损失一般在200～300Pa，而垃圾堆肥的压力损失估计在500～1500Pa之间。

生物滴滤器的结构与生物过滤器相似，不同之处在于顶部设有喷淋装置，不断喷淋下的液体通过多孔填料的表面向下滴。

喷淋液中往往含有微生物生长所需要的营养物质，并且由此来控制设备内的湿度和pH值。

设置储水容器和液体连续循环的方法使得大多数的污染物能溶解在液体中，为实现更高的除臭效果提供了先决条件。

生物滴滤器所采用的填充料也多是不能被微生物所降解的惰性材料，诸如聚丙烯小球、陶瓷、木炭、颗粒活性炭等。

这为延长设备寿命，以及减少压降提供了可能。

对于处理硫化氢、氨和含卤化合物等会产生酸或碱性代谢物的恶臭气体时，生物滴滤器更容易调整pH值，因此比生物过滤反应器能更有效的处理这些恶臭物质。

但生物滴滤器在装备复杂程度上要比生物过滤器有所增加，故投资费用和运行费用也有所提高。

生物洗涤法(也称生物吸收法)是生物法净化恶臭气体的又一途径。

生物洗涤器有鼓泡式和喷淋式之分。

喷淋式洗涤器与生物滴滤器的结构相仿，区别在于洗涤器中的微生物主要存在于液相中，而滴滤器中的微生物主要存在于滤料介质的表面。

鼓泡式的生物吸收装置则由吸收和废水处理两个互连的反应器构成。

臭气首先进入吸收单元，将气体通过鼓泡的方式与富含微生物的生物悬浊液相逆流接触，恶臭气体中的污染物由气相转移到液相而得到净化，净化后的废气从吸收器顶部排除。

后序为生物降解单元。

亦即将两个过程结合：惰性介质吸附单元，其内污染物质转移至液面；基于活性污泥原理的生物反应器，其内污染物质被多种微生物氧化。

实际中也可将两个反应器合并成一个整体运行。

在这类装置中采用活性炭作为填料时能有效的增加污染物从气相的去除速率。

这种形式适合于负荷较高、污染物水溶性较大的情况，过程的控制也更为方便。

生物洗涤器的污染物负荷高于生物过滤器，降低了空间需求与结构费用。

运行费用低于化学洗涤法。

并且正常运转情况下，污染物浓度越高，优势越明显填埋气的收集、运输与贮存文章来源：蓝白蓝网 2010-08-26 17:301、填埋气的收集LFG的收集系统由收集井、集气柜、输气管道和抽气泵站等组成。

填埋场内产生的气体，借助压差流向特定的收集井，通过输气管道引至集气柜后，再集中输往抽气泵站。

富集的LFG经冷凝脱水后即可供直接燃烧，或经净化处理送入内燃机或发电机组。

LFG的导出和收集通常有两种形式：即竖向收集导出和水平收集导出方式。

前者应用较广，它是在垃圾填埋过程中逐步建成的系统，其方法是在填埋场内均匀布置立式大口径钢管，在每个钢管外砌筑竖井，当填埋厚度达到2～5米时，将钢管向上抽一部分，并继续砌筑，直到填埋场达到设计高度，然后将钢管移走。

通过将各坚井用排气管水平连接，即可实现垃圾填埋与气体回收同步进行。

2、填埋气的输送不论采用竖井还是水平管线收集，最终均需要将填埋气汇集到总干管进行输送。

输气管道除设置有必要的控制阀、流量压力监测仪和取样孔外，还应考虑冷凝液的排放。

输送系统也有支路和干路，干路之间相互联系形成一个闭合回路。

因此，压力差的计算要考虑最远的支路和干路。

井头的管道必须充分倾斜，以提供排水能力，集气干管一般要3%的坡降，对于更短的管道系统甚至要有6%～8%的斜率。

为排出冷凝液，在干管底部可设置冷凝液排放阀。

3、填埋气的贮存国外填埋气厂一般都有贮气系统，以储备气体，满足消费需求。

贮气技术按压力大小分为低压、中压和高压贮存三种。

70年代有人尝试使用液化贮存，由于甲烷的液化临界点为-82.5℃，工艺复杂，技术要求和成本高，不适于LFG贮存，逐渐被淘汰。

低压贮存要求压力小于5kPa，有干、湿两种，这种贮存技术最大的缺点是气柜容积大，占地面积大。

中压贮存压力保持在1～2MPa，气柜容积比低压要小，为1～100m3，中小型填埋场多使用这种技术。

目前，最受青睐的贮气技术为高压贮存。

贮气容器为30或50L的钢瓶，压力150、250、330、35MPa不等，贮气量大，体积小。

缺点是H2S，CO2对压缩设备有腐蚀作用，但就净化过的LFG而言，无须考虑这种隐患。

垃圾填埋气中微量挥发性有机物的净化技术 2010年02月25日16:06 生意社生意社02月25日讯1前言垃圾填埋气(LFG)是填埋场的最终产物之一。

作为一种新兴的清洁能源，世界上20多个国家每年从中回收的能量约相当于200万吨原煤资源[1]。

除用作发电，锅炉燃料，管道供气外，较新的LFG利用途径还包括用作汽车的替代燃料，生产甲醇或者燃料电池等[2]。

除主要组分CH4、CO2、N2等外，Young等[3]在英国3个填埋场的空气中，共检测出154种微量挥发性有机物(VOCs)，其总体积浓度小于1%，有116种在各填埋场中均可检到。

邹世春等[4]对广州大田山填埋场LFG的测定结果表明，在检测出的氯代烃类、苯系物、氯代烃等60多种VOCs中，有17种属于USEPA优先控制的污染物。

实践表明，这些含量低、毒性大的微量VOCs不仅会造成二次污染、危害人类健康[5]；其中的卤代烃和硫化物等还能引起的腐蚀，降低锅炉和内燃机的操作寿命，并对填埋气的燃烧特性施加不利影响[6]。

近年来，发达国家颁布了不少法令，限制VOCs的排放，并积极需求有效的净化技术；我国新近颁布的《填埋气利用国家行动方案》中，基于保护环境和回收资源考虑，也明确提出了控制填埋气中微量VOCs的要求。

2填埋气中VOCs净化的常规技术依据其存在形式，填埋气中的VOCs可分为两部分：少部分未经收集、即从垃圾填埋表面散逸到空气中，这可通过改善覆盖材料、增加收集井、采用植被吸收等预防性措施减少或消除；绝大部分VOCs经浓缩后与CH4一起贮存、需通过深度冷凝、吸附净化、溶剂吸收、膜分离、生物过滤、催化燃烧等一种或多种物理、化学或生化工艺进行末端治理。

目前，围绕填埋气中微量有害的VOCs，国内外采用的常规净化技术主要有：2.1深度冷凝冷凝是利用各种VOCs在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸气压，通过降低温度或增加压力，使某些有机物首先凝结出来。

该法常作为净化填埋气中VOCs前处理，以降低有机负荷。

冷凝法在理论上可达到很高的净化程度，但是当其浓度低于约4.5×10-7mol/L时，需采取深度冷冻，这将使运行成本大大提高。

硅氧烷是可引起内燃机严重磨损的杂质组分，Martin等[7]将过滤后的LFG冷却到-23℃，使其蒸汽发生深度冷凝，经干燥和净化分离后，硅氧烷即可除去。

Markbreiter等[8]先将填埋气压缩至一台加压罐，通过等焓膨胀冷凝其中的水蒸气；然后向气体中注入甲醇，使其深度制冷；在甲醇冷凝液中，即包含有从深度制冷的填埋气中脱除的VOCs杂质组分，经杂质分离脱除后的气体，则可作进一步处理。

2.2吸附净化吸附净化是通过吸附剂对气体组分的选择性吸附来实现的。

可净化VOCs的吸附剂有活性炭、硅胶、分子筛等，其中活性炭因其价廉易得、较大的表面积、良好的微孔结构、多样的吸附效果、较高的吸附容量和高度的表面反应性等特征，应用最为广泛[9]。

该技术具有净化效率高、可回收有用成分、设备简单、操作方便等优点，适用于处理低浓度(≤5000mg/m3(标))的VOCs废气[10]。

吸附效果取决于吸附剂性质、VOCs种类、浓度、性质和吸附系统的操作温度、湿度、压力等因素，常与吸收、冷凝、催化燃烧等方法联合使用。

存在的问题主要是：在吸附剂定期再生和更换的过程中，VOCs有散逸的可能；吸附操作对进气湿度有较高要求，当相对湿度超过60%时，苯系化合物等VOCs的穿透时间和吸附容量迅速下降[11]；由于全过程的复杂性，吸附操作费用相对较高，且会有废弃吸附剂和再生废液等引起的二次污染问题[12]。

2.3溶剂吸收溶剂吸收是采用低挥发或不挥发溶剂对VOCs进行吸收，再利用有机分子和吸收剂物理性质的差异进行分离的VOCs控制技术，吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸收设备的结构特征。