垃圾填埋气产生量估算模型简述

周期、 产气 速 率 的成 熟 估 算 模 型 。 国外 发达 国家 对 填 埋气 的产气 模 型 研 究 始 于 ２ Ｏ世 纪 ７ ０年 代 ， 经 已
开 发 出不少 的产 气 模 型 ， 这些 模 型 有 各 自的应 用 条
圾填 埋后 ， 中 的有 机 物 质 在厌 氧 微 生 物作 用 下 降 其 解， 产生 以甲烷和 二氧化 碳 为主 的填埋 气 （ Ｆ ， Ｌ Ｇ） 其
第 ３ 第 ７期 ７卷
２１ ０ ２年 ７月
环境科学 与管理
ＥＮＶＩ ＲＯＮＭ［ ＥＮＴＡＬ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＡＮＡＧＥＭ ＥＮＴ Ｍ
Ｖｏ． ７ １ ３ Ｎｏ ７ ．
Ｊ ｌ ０ ２ ｕｙ２ １
文章 编号 ：６ ４— １９（０ ２）７－ ０ ４— ２ １７ ６３ ２ １ ０ ０ ５ ０
和 国外 存在 较 大差 异 ， 内研 究 多是 在 国外 模 型 的 国 基 础上 ， 通过 参数 的确 定和模 型 局部 的修 改 ， 预 测 来 中国生活 垃圾 填 埋 气 的产 气 量 和 产 期 速 率 。 黎 青 松 等人在 Ｓ ｈ ｌＣ ｎｏ 型 的基 础 上 ， 过 对 深 ｃ ｏ ａ ｙｎ模 ｌ 通
的 可 再 生 能 源 加 以利 用 。 利 用 填 埋 气 首 先 确 定 其 产 生 速 率 和 产 生 量 ， 立 准 确 预 测 填 埋 气产 气 量 、 气 周 期 、 建 产
产气速率 的估算模型非常重要。本文论述计算 甲烷 气体产生量和产气速率模型（ 力学模型 、 动 统计 学模 型与经 验模型 ） 的使 用条件和优缺 点。不同的模型有 不同的使 用条件 ， 目前使 用较 多的是经验模 型。应用国外 成熟模
ｍｏ ｅ ｓｗｈ ｃ ｏ ｅ ａ ｔｇ ｓｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ａ ｃ ｒ ｔｌ ｒ ｅ ｅ ｓ ｒ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ Ｔ ｉ ａ ｅ ｅ ｉｗｓ ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ， ｉａ — ｄ ｌ ｉｈ ｆ ｒ ｃ ｓ ａ ｅ ｅ ａｉ ｃ ｕ ａｅ ｙ ａ ｅ ｎ ｃ ｓ ａ ｙ ｆｒ ｌ ｎ ｆ ｌｍａ ａ ｅ ｎ ． ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｒ ｖｅ ｈ ｄ ａ ｔ ｇ ｄ ｓ ｄ ｏ ｌ
填埋 气 中 甲烷 的含 量 占 ５ ％ 。 ０ 运 用该 模 型计 算 产 气 量 快捷 方 便 ， 要 知 道 某 只
中 甲烷 的 浓 度 约是 ０ ～６ ％ 。填 埋 气 的成 分 、 ％ ０ 产气 量 和 产 气 速 率 随 垃 圾 填 埋 量 、 水 率 、 机 组 含 有 分 、Ｈ、 度 、 度 、 埋 工 艺 及 填 埋 时 间 等 因 素有 ｐ 温 湿 填
件 。由于 国内垃 圾 成分 、 垃圾 含 水 率 和 填 埋 工艺 等
ｕｅ ｎｔｅｄｖ ｌ ｅ ｏ ｎｒ ｓ ｕｒｎ ｄｌ ｃｎｂ ｓｄｆ ｎ ｆｌ ａ ｅ ｅａｉ ｅｉｇａ ｅ ａａ ｅｅｓａｊｓ ｎ ｎ ｓｄｉ ｅｅ ｐ ｄｃｕ ｔｅ．Ｃ ｒ ｔ ｈ ｏ ｉ ｅ ｍｏｅｓ ａ ｅｕｅ ｒ ａ ｄ ｌ ｇｓ ｎ ｒｔ ｎｉ Ｂ ｉｎ ｆ ｒ ｒｍ ｔｒ ｄｕｔ ｔ ｏｌ ｉ ｇ ｏ ｎ ｊ ｔ ｐ ｍｅ ｏ
量 的一 半时产 气 率 达 到最 大 值 ， 气 率 的变 化 开始 产
从第 一 阶 段 转 为第 二 阶段 。 时 的 时 间计 为 ｔ 即 此
生物降解理论最大产气量模型 、 二阶统计模型 ， 另外 还有估算填埋气产气量与温度 关系的模型等 ， 面 下 重点介 绍应 用 比较 广 泛 的质 量 平衡 理 论 产气 量
关 Ｊ 。填 埋气 是热 值 较 高 的 可再 生 能 源 ， 是 需要 但 预 测其 产生 速率 和产 生量 ， 判断其 利 用价值 ， 断 采 判
用怎样 的利 用方 式 ， 最大化 利用 填埋 气资 源 和设备 ，
圳市 玉龙坑 填埋 场 的现场 打井 抽气 实验结 合 理论 计 算得 到该 填埋 场 的垃圾 产 气 量 为 １９ｍ ／ ， 且 还 ８ ｔ并 得 出 了垃圾 产 气 速 率 的表 达式 。王 伟 等 人 利 用
ｖｎａｅａｄａ ｐｉａｉｔ ｏ ｅｒｔ ａ ｍ ｄ ｌ（ ｙａ ｉ ｍｏｅｓａ ｄｓ ｔｔ ｓｍ ｄｌ） ｎ ｍ ｉｃ ｌ ｏ ｅｓｗ ｉ ｓｃｍｍｏｌ ａ ｔ ｎ ｐ ｌ ｂｌｙ ｆ ｈｏｅ ｃｌ ｏ ｅ ｄ ｎ ｍ ｃ ｄ ｌ ｎ ｔ ｉｉ ｏ ｅｓ ａｄｅ ｐｒ ａ ｍ ｄ ｌ， ｈｃ ｉ ｏ ｇ ｃ ｉ ｔ ｉ ｓ ａｓｃ ｉ ｈ ｎｙ
４ ％ ～６ ％ ｉ ｉ ｄ ｏ ｌａ ｎ ｅ ｅ ｂ ｅ ｅ ｅ ｇ ．Ｔ ｅ ｅ ｔ ｔ ｎ ｏ ａ ｄ ｌ ｇ ｓ ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ｒ ｔ ｎ ｕ ｎ ｉ ｓ ｗ ｌ ａ ｈ ０ ０ ｓ ａ ｋ ｎ ｆｃ ｅ ｎ ａ ｄ ｒ ｎ ｗａ ｌ ｎ ｒ ｙ ｈ ｓｉ ｉ ｆｌ ｎ ｆ ｌ ａ ｅ ｅ ａｉ ａ ｅ ａ ｄ ｑ ａ ｔ ｙ ａ ｅ ｌ ｓ ｔ ｅ ｍａ ｏ ｉ ｏ ｔ
・
增 长 ， Ｈ 排 放量 占中国温 室气体排 放总量 的分额 将 Ｃ
５ ・ ４
第 ３ 卷第 ７ 期 ２ １７ ７月 ０ ２年
孙跃强等 ・ 垃圾填埋 气产生量估算模 型简述
Ｖｏ ３ ｏ７ １ ７ Ｎ ． ．
Ｊ ｌ ０１ ｕｙ２ ２
从 ２０ ００年 的 ３．３ ， 加 到 ２２ １８ ％ 增 ００年 的 ７．９ ， １１％ 其
模型。 该 模 型 由 政 府 间 气 候 变 化 委 员 会 （Ｐ Ｃ） ９ ５ ＩＣ １ ９
有 ， ｔ：时 ， ＝ 。２ 同时设 当 ｔ：０时 ， ：Ｇ 。 当 Ｇ ／。 Ｇ 。 对 （ ）积分并 利用 初始 条件 和上述 假设 ， 到 ： ２ 得 Ｇ ＝ （ ／ ）ｘ ［ ｌｔ２一ｔ］ ｏ２ ｅｐ 一ｋ（ｌ ／ ） ……ｔ＜ ｔ２４ １（ ） ／
２０ ０ ９年 中国统计 年 鉴 显示 ， 国全 年城 市 垃圾 中
由于 垃圾 填埋 气 产 生过 程 非 常 复 杂 ， 填 埋 气 且 的研 究周 期较 长 ， 以 国内缺少 填埋 气产 气量 、 气 所 产
清运 总 量超 过 １５亿 吨 ， 中有机 组 分 约 占废 物 总 ． 其
量 的 ３ ％ 以上 ， ０ 与城 市 发 展规 模 相 关 Ｊ 。生 活 垃
Ｍａｔ ｏｅ ａ 型 对 今 后 ２ ｒ ｃｒｎ 模 ｉ ０年 中 国垃 圾 填 埋 场 Ｃ Ｈ 产生 情况 进行 了预 测 ， 果表 明 ， 结 随着垃 圾产 生 量 的
避免设 备 闲置或 空转 运行 。
收 稿 日期 ：０ ２— ５—１ ２１ ０ ５
作 者 简 介 ： 跃 强 （ ９２一） 男 ， 士 研 究 生 ， 要 从 事 固 体 废 物 污 染 孙 １８ ， 硕 主 控 制 与 资 源化 技 术 研 究 。
型对北京市填埋场进行填埋 气估 算， 需要调 整模 型 中相关参数 ， 关键参数 的确定 需要 实验数据作 支撑 。
关键词 ： 垃圾填埋场 ； 填埋 气； 预测模型 ； 气量 产
中 图 分 类 号 ：７ ５ Ｘ ０ ｆＬ ｎ ｆｌ Ｇａ ｎ ｒ ｔ ｎ Ｍ ｏ ｅｓ ｖｅ ｏ ａ ｄ ｌ ｓＧｅ ｅ ａｉ ｄ ｌ ｉ ｏ
Ｓ ｅ ｉｎｇ ｕｎ Ｙｕ ｑ ａ ，Ｗ ａ ｏ ｎｇ Ｈａ ，Ｗ ａ ｇ Ｃｈ ｎ ｉ ｎ ｕ ｍｅ
（ ． ｅ ｉｇＳ ｌ ｓ ｄ ｎｓ ａｉ ｅ ａｔ ｎ ， ｅ ｉｇ１ ０ ６ Ｃ ｉａ １ Ｂ ｉｎ ｏ ｄＷａｔ Ａ ｍｉｉｒｔ ｎＤ ｐ ｒ ｊ ｉ ｅ ｔ ｏ ｍｅ ｔ Ｂ ｉｎ ０ ０ ７， ｈｎ ； ｊ
时 间 ￡以 后 还 可 产 生 的 潜 在 填 埋 气
量 （ ） Ｌ；
Ｋ ， —— 第 一 和 第 二 阶 段 的 产 气 率 常
数 （／ ） １ａ 。
１ 统 计 模 型
主 要 的统计 模 型 有 质 量平 衡 理 论 产 气 量 模 型 、
模 型 同时假设 在 已产 生 的气量 达 到全部 可 产气
２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎｉ ｎ ｅ ｔ ｃ ｎｅＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｂ ｉｎ ｏｅｔ ｎｖｒ ｔ， ｅ ｉｇ１０ ８ ，Ｃ ｉａ ． ｏ ｅｅｏ ｖｒ ｍ ｎａ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｅ ｉｇＦ ｒｓ ｙＵ ｉｅｓｙ Ｂ ｉｎ ０ ０ ３ ｈｎ ） ｌ Ｅ ｏ ｌ ｅ ｎ ｉ ｊ ｒ ｉ ｊ
ｔ ｅ ｂ ｓｓ ｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ａ ａ ｈ ａ ｉ ｆｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｌｄ ｔ ． Ｋｅ ｒ ｓ：ａ ｄ ｉ ；ｇ ｓｇ ｎ ｒ ｔ ｎ；ｇ ｓ ｑ ａ ｔ ｙ；ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ｍｏ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｌｎ ｌ ｆ ｌ ａ ｅ ｅａｉ ｏ ａ ｕ ｎｉ ｔ ｅ ｅ ａｉ ｄ ｌ ｏ
各 时期 的产 气率 和 已产气 总量 。
Ｅ ＝ＭＳ ×叼×Ｄ Ｇ×ｒ×（ ）×０５ （ ） Ｗ Ｏ ＿ １ 式 中 ， Ｗ 为城 市 生活垃 圾 总 量 （ ） 为垃 圾 ＭＳ ｔ， 填 埋率 （ ） Ｄ Ｃ 为 垃 圾 中 可 降 解 有 机 碳 的 含 量 ％ ，Ｏ
（ ）ＩＣ ％ ， Ｃ推 荐 该 值 发 展 中 国家 为 １％ 。发 达 国 Ｐ ５ 家 为 ２ ％ ； 为 垃 圾 中可 降解 有 机 碳 的分 解 百 分 率 ２ ｒ （ ） ＩＣ ％ ， Ｃ推 荐值 为 ７ ％ ， Ｐ ７ 系数 ０５为 假设 产 生 的 ．
垃 圾 填 埋 气产 生 量估 算 模 型 简 述
孙跃强 王昊 王春梅 ， ，
（． １ 北京市垃圾渣土管理处 ， 北京 １０ ６ ；． ０ ０ ７２ 北京林 业大学 环境学院 ， 北京 １０ ８ ） ０ ０ ３
摘
要： 目前 国 内生活垃圾 的主要处理 方式是 卫生填埋 ， 埋气 中甲烷的成分 占４ ％ ～ ０ ， 填 ０ ６ ％ 可作 为一 种清洁
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｌ ｎ ｆｌ ｉ ｔ ｅ ｍｏ ｔ ｍｐ ｒａ ｔｍｕ ｉｉ ａ ｏｉ ａ ｔ ｒ ａ ｍｅ ｔｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ｄ ｙ ．Ｌ ｎ ｆ ｌｇ ｓ ｗｉ ｔ ａ ｅ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ａ ｄ ｌ ｓ ｈ ｓ ｉ ｉ ｏ ｔ ｎ ｎ ｃ ｐ ｌｓ ｌ ｗ ｓｅ ｔ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎ ｗａ ａ ｓ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｍｅｈ ｎ ｆ ｄ ｅ ｌ ｈ
对 （ ）积 分可 得 ： ４
Ｇ＝Ｌ ｏ—Ｌ ＝Ｌ ｛ ０ １—１２ｘ ［ ２ｔ—ｔ２ ］ ／ ｅｐ 一ｋ（ ｌ） ｝ ／
… …
年 推荐 ， 要 用 于 计 算 生 活 垃 圾 的 甲 烷 产 气 总 主 量 ， 式为： 公
１
ｔ ｔ２ ≥ ｌ ／
（） ５
公 式 （ ）即为 填埋 气 已产 气量 与 时间 的关 系 。 ５ 模 型 为 不 同 的 垃 圾 成 份 提 供 了参 考 的 ｔ 和 ｔ 。值 。 际应 用 中 ， 以 根据 垃 圾 的不 同成 份 及 。 实 可 含 量来 确定 综合 的 ｔ 和 ｔ ∞值 ， 而 预测 填 埋场 从
对 温室效应 的贡献不 可忽视 。 由此 可见 ， 填埋气 产量
其中： —— 时 间 （ ） ａ； Ｇ — 时间 ｔ — 以前 已产 生 的填埋 气量 （ ） Ｌ ；
— —
及产气 速率 的预ｉ对 于填埋 场导气 、 贝 ４ 集气 系统设 计 和 环境影 响评价 有着重要 的实用 意义 。 本 文介 绍计 算填 埋气 体产 生量 和产 气 速率 的三 类 主要 模 型 ， 力学 模 型 、 动 统计 学模 型 与经 验模 型 。