西坑尾垃圾填埋场C区填埋气体导排系统设计

西坑尾垃圾填埋场C区填埋气体导排系统设计 摘要 本次设计是对于现实存在的垃圾填埋场进行设计，在垃圾稳定化过程中，会不断排 放填埋气体，它是一种极其危险的易燃易爆气体，假若没有通过有效的方式进行导排容 易发生重大危险事故，因此需要有填埋气体导排系统有效排出这些气体。首先通过计算 了解到填埋场的基本概况和逐年垃圾量大小，计算填埋气体的产生量，设计导气井、管 道布置和各单元设备，使本设计能够符合《生活垃圾填埋场控制标准MGB 16889-2008), 并且制定相应的日常监测计划，判断能否对填埋气体进行回收利用，完成相关的图纸绘 制。 关键词：垃圾填埋场；沼气产量计算；气体利用；气体收集 The Design of LFG Collection-Diversion System in Zone C of Xin Kengwei Landfill Abstract This design is based on a landfill in reality. Landfill gas (LFG). In the development of refuse stabilization, LFG, which is destructive, flammable and explosive, is constantly released. It will result a destructive accident if LFG isn't released in a proper way. In this design, first of all, we need to learn about the basic situation of the landfill and qualities of garbage to calculate the production of LFG Then design extraction wells, piping layout and the main units to make sure to accord with Standard for Pollution Control on the Landfill Site of Municipal Solid (GB 16889-2008). Third, make landfill daily monitoring method. Four, we are supposed to judge whether the gas from the landfill can be utilized or not. Lastly, finish drawing the related drawing. Keywords: landfill site; calculation of landfill gas; landfill gas utilization; fill gas recovery 目录 1前言 4 1.1本设计的选题背景及其意义 4 1.2卫生填埋场的概述 4 1.3填埋气体的来源与特征 6 2本设计的基本概况 9 2.1工程概况 9 2.1.1地理位置 9 2.1.2气候气象 10 2.1.3自然环境 11 2.1.4社会环境 12 2.2设计原则与依据 13 2.3本设计的基本情况 13 2.4本设计应该解决的问题 13 2.5工艺流程 14 3填埋气体的产生与收集处理 15 3.1填埋气体的组成 15 3.1.1生活垃圾的组分 15 3.1.2进场垃圾量的预测 16 3.2填埋气产生量的预测 18 3.2.1最大产气量的估算 18 3.2.2填埋气体产生量的预测 19 3.2.3填埋气体的最终收集量 22 3.3填埋气体的导排与收集 23 3.3.1填埋气体控制系统 23 3.3.2冷凝液的收集和排放 28 3.3.4脱水器 30 3.3.5填埋气体的收集 30 3.3.6 气柜 34 4填埋气体的处理和利用 35 4.1填埋气体的利用形式 35 4.2填埋气体发电能力评估 35 37 5气体监测计划 4.3火柜 项目管理 42 6.1管理机构 42 6.2人员编制 42 主要构筑物与主要材料设备 44 44 7.2主要设备材料一览表..... ....44 工程效益 46 8.1环境效益 46 8.2经济效益 46 39 7 8 8.3社会效益 46 8.4小结 46 9结论 47 参考文献 48 谢 辞 错误!未定义书签。 附 录 49 1前言 1.1本设计的选题背景及其意义 近年来，随着我国现代化进程的逐步推进和人口数量的上升，我国的城市生活垃 圾清运量正在阶段性地逐步增长，与其他垃圾无害化处理工艺如焚烧和堆肥工艺相比 较，卫生填埋的运行费用更低，工程技术较简单等特点，卫生填埋仍是现今我国城市 生活垃圾垃圾处理应用较广的方式。在人流密集、土地资源短缺、经济繁荣的地区城 市，我国生活垃圾卫生处理技术和能力的提高，有助于我们更好处理城市生活垃圾填 埋处理和土地资源短缺的矛盾［1］。 垃圾填埋的稳定化过程中，垃圾堆体内部会产生大量的填埋气体(landfill gas, LFG),含甲烷和二氧化碳。其中，甲烷易燃易爆，比二氧化碳更能加深对温室效应的 影响。若填埋气体泄露到空气中，不仅会污染空气，对周边居民生活造成困扰，而且 会有可能发生严重事故。但另一方面说，若管理和利用得当，填埋气体也能是一种可 持续利用的清洁能源，回收利用作为民用燃料和化工燃料，用于发电、锅炉燃烧等〔3〕。 因此，本设计拟对西坑尾垃圾填埋场C区设计填埋气体导排系统和回收利用方 案，解决填埋气体的无控制迁移，实现填埋气体的资源化利用。 1.2卫生填埋场的概述 无论如何处理废物，如焚烧、堆肥、热解等方式使其减轻重量或资源化利用，但 余下的已经无法再继续利用的残渣，都将被进行最后的处置，即通过使用多个屏障(例 如天然屏障或人为屏障)有效地将有害物质隔绝在生物圈以外，这个方法为卫生填埋， 这是固体废物处置的基本方法，也是进行固体废物最终处理较为理想的方式闵。 卫生填埋是从简单地将垃圾堆放或埋入土地的方式，逐渐发展为采取有效的工程 技术手段，在填埋场的填埋作业和稳定化过程中，有害气体和渗滤液不能威胁到公共 卫生和周边环境P〕。 卫生填埋场的分类和特点如表1.1和表1.2P1. 表1.1卫生填埋场的种类 分类方式 填埋场的种类 按结构分类 衰竭型填埋场 封闭型填埋场 按填埋地形分类 按降解机理分类 山谷型填埋场 坑洼型填埋场 平原型填埋场 好氧型填埋场 准好氧型填埋场 厌氧型填埋场 表1.2卫生填埋的特点分析 项目 卫生填埋 技术可靠性 可靠，属于传统处理方式 工程规模 决定于作业场地和使用年限，一般规模较大 选址难易度 困难 占地面积（体积） lm3/h 建设工期 9~12个月 对垃圾种类性质和数量无过多要求， 使用条件 但不适宜含水量较大的垃圾 操作安全性 较安全，要求填埋气体导排通畅 管理水平 一般 产品市场 可回收沼气用于发电 主要环保问题 渗滤液处理难度较大 能源化意义 收集沼气后用于发电 资源利用 封场后可恢复土地利用或再生土地资源 稳定化时间 时间长达20-50年 最终处置 其本身就是最终处置方式 地表水污染 应有完善的渗滤液处理设施，处理难度较大 地下水污染 应有防渗措施，但可能发生渗漏，人工防渗衬里费用较大 大气污染 会有轻微污染，能通过导排、覆盖、搭建隔离带等方式控制 土壤污染 填埋场范围以内 主要环保措施 场底防渗、每天覆盖、填埋气体导排、渗滤液处理等 投资（不计征地费） （万元/吨） 18-27 （单层合成防渗衬里，压实机械等） 处理成本（计折旧，不计 运费）（元/吨） 处理费用（不计折旧和运 方* 费）（元/吨） 22~M ①一次性投资的费用较少；②运行管理较为简单； 技术特点 ③适应性广，对垃圾种类、性质和数量无过多要求; ④是一种相对完全和彻底的最终处置手段。 ①沼气聚集或泄露造成爆炸；②场底渗漏； 主要风险 ③渗滤液处理不合格。 1.3填埋气体的来源与特征 填埋气体的产生过程中发生一系列的以生物反应为主的复杂反应，其过程主要有 五个阶段，其中第四阶段即产甲烷阶段，可持续几年甚至十几年，是持续时间最长的 阶段孔 （1） 第一阶段：好氧分解阶段（又称“初始调整阶段”） 因为空气随着填埋作业进行会进入填埋场内，在好氧条件下，好氧微生物的胞外 酶将垃圾中的可降解有机组分分解成简单有机物，这些来自垃圾本身、日覆盖层和最 终覆盖层土壤、废水处理后的污泥等的微生物，进行好氧呼吸彻底氧化分解有机质并 释放热量，此阶段的温度会上升10~15°C„ （2） 第二阶段：好氧至厌氧的过渡阶段（又称“过程转转移阶段”） 厌氧条件逐步形成，硝酸盐和硫酸盐在厌氧微生物的作用下被还原成氮气和硫化 氢。 （3） 第三阶段：酸发酵阶段 此阶段厌氧环境已形成，有大量的厌氧微生物活动，糖类、脂肪和蛋白质等复杂 有机物被分解为基本结构单位，通过产酸菌再转化成挥发性脂肪酸和醇。 （4） 第四阶段：产甲烷阶段 挥发性脂肪酸在产甲烷菌的作用下，转化为甲烷和二氧化碳。第四阶段是产生甲 烷的主要阶段，持续时间最长，可持续几年甚至十几年，也是能源回收利用(沼气)的 最佳时期。进入稳定产甲烷阶段之前需要等待垃圾填埋180〜500天。 (5) 第五阶段：填埋场稳定阶段 大部分可降解有机物转化成甲烷和二氧化碳后，在水不断通过垃圾层向下迁移过 程中，剩余难被生物降解的有机物逐渐被转化，填埋气体的产生速率明显下降，主要 成分仍为这两种气体［1】。 100806040200 时间 图1.1填埋场产气阶段⑶ 有机酸及其衍生物在甲烷菌的作用下，有机可降解物质最终大部分转化为填埋气 体组成中占比最大的两种气体，即甲烷和二氧化碳［1］。当甲烷在空气的浓度超 过5%〜15%范围时，遇到明火，与氧气混合就会爆炸。虽然填埋场内部没有氧气，不 会发生爆炸，但场内的气压升高，发生横向和侧向迁移的填埋气体，会无控制地扩散 到厂区边缘且与空气相遇，可能导致火灾和爆炸等事故。 填埋气体的微量气体含量较少，但是其中的微量硫化氢、氯化烯等有毒有害气体 会对周边环境和人体健康有严重的危害。填埋气体中的臭味也是由微量存在的硫化氢 和硫醇引起的，即便是极低的浓度也能引起人嗅觉上的不适。 干填埋气体的主要成分见表1.3。 表1.3干填埋气体组成⑶ 组分 体积分数/% 组分 体积分数/% ch4 45-60 nh3 0.1-1.0 co2 40-50 H2 0-0.2 n2 0〜10 co 0-0.2 02 0~2 微量成分 0.01-0.06 硫化物 0〜1 2本设计的基本概况 2.1工程概况 2.1.1地理位置 珠海市西坑尾垃圾填埋场，于珠海市香洲区前山街道的福溪村青松路，前山西坑 尾西南侧，在珠海市海宜环境投资有限公司医疗废物焚烧厂和西坑尾垃圾填埋场渗滤 液处理站附近，本设计项目为垃圾填埋场C区是填埋场的四个填埋区（A、B、C、D）中 的其中一个。本设计仅以填埋场的C区为设计对象。 图2.1西坑尾垃圾填埋场C区的地理位置 2.1.2气候气象 根据珠海市气象资料查询分析报告书，广东省珠海市是在珠江口伶仃洋的西岸、 北回归线以南的海滨城市，属于亚热带季风性气候；年均气温22.4'C,受海洋影响， 气温年均日较差小；无冬季天气，从4月中旬至11月上旬为夏季，5~9月降水集中，夏 季常有台风影响，易出现大