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干货 | 垃圾填埋场沼气收集系统运行管理经验

作者:admin 发布日期: 2019-05-21 二维码分享
干货 | 垃圾填埋场沼气收集系统运行管理经验
城市生活垃圾处理主要有卫生填埋、生物堆肥、焚烧发电等,而卫生填埋处理生活垃圾是目前我国采取的普遍的处理方式。垃圾经填埋以后,经过厌氧发酵,会产生以甲烷和二氧化碳为主、少量硫化氢等的填埋气,也称沼气。如果不及时采取适当的办法将其采集排放,填埋气体就会在填埋场内横向、纵向迁移,或不断积累,当甲烷达到一定程度时,遇明火就会发生爆炸和火灾,排放到空气中的甲烷会加剧全球气候变暖,少量的有毒气体会危害人们身体健康。 
另一方面,填埋气是一种可回收利用的能源,甲烷含量约50%,是天然气热值的一半。因此综合利用垃圾填埋气,用其发电、提纯做汽车燃料等,既能取得良好经济效益,又能实现环保、增加当地就业、税收等社会效益。
1、青岛市小涧西垃圾填埋场现状
青岛市小涧西固体废弃物综合处置场位于河套街道办小涧西村北1.7千米,占地面积65.88公顷,填埋场库区为26.88公顷。填埋场具有国际先进的防渗系统、污水收集处理系统、填埋气体收集利用系统等,是中环协评定的国家无害化处理场。工程于2000年开工建设,2002年5月投入运行,设计日处理量为1500吨,总库容量为710万m3,项目总投资2.4亿元,主要担负青岛市主城区的生活垃圾处理任务,目前已累计填埋垃圾量约为1015万吨,已填埋库容600万m3。
 
在垃圾焚烧发电厂一期工程项目运行之前,填埋场日处理量约为3000吨,焚烧厂运行之后,日处理量约为1000吨(包括焚烧厂飞灰35吨),剩余使用年限大约为5年。是建设部首批认定的无害化填埋场之一。 
小涧西垃圾填埋场沼气利用工程于2008年建设,装机容量为三台1063 kW颜巴赫内燃发电机组,以及一台1500m3/h火炬一台。由于气体收集技术不足以及与填埋运行缺乏有机结合,气量不足,仅少量燃烧火炬,一直到2010年7月正式并网发电,2011年3月起实现三台机组满负荷运行。 
2、填埋场规范运行是保证沼气收集的前提
1)先进管理体系,是填埋的制度保证。小涧西填埋场先后通过了ISO9001、ISO14001和OHSAS18001质量、环境和职业健康三体系认证,其中,涉及ISO9001的,主要有填埋场的设计和填埋作业工艺规范;涉及ISO14001的,主要是填埋场重要环境因素的管理措施;涉及OHSAS18001的,是填埋场危险源的识别、评价,对重大危险源的控制措施和管理手段。并制定了《小涧西填埋场作业方案与管理规程》。 
2)规范填埋作业是填埋场运行的关键,也是保证沼气收集量的关键。实际运行过程中,填埋场作业方考虑成本等因素,往往采取不压实或部分压实,减薄覆盖土层等办法。只有严格履行双方合同,严格按照相关标准作业,是保证尽可能多的收集填埋气,实现客观经济效益的前提。小涧西垃圾填埋场采取了土覆盖和膜覆盖相结合的办法,更好地帮助了沼气回收利用。 
3)渗沥液的处理。2003年10月,填埋场配套污水处理厂运行,日处理规模是200吨/日,由于小涧西填埋场实际垃圾处理量比设计填埋量翻了一番,日处理量200吨的原污水处理厂不能满足生产需要。因此,2009年进行了扩容改造,设计处理能力为:900m3/d,采用MBR+反渗透工艺。工程于2011年10月正式投入运行。处理标准执行《城镇污水处理厂综合排放标准》(GB18918-2002)标准中A标准,出水排至距离厂区3.5处的桃源河下游。 
3、不断完善的沼气收集技术是填埋场运行的有力保障
 沼气收集系统主要由气井(有竖井和横井)、抽气管路、气体处理系统组成。 
1)气井结构:小涧西填埋场主要采用横井结构。主要有井内集气段和井头密封段两个部分组成。其中井内集气段为碎石包裹的PE多孔管,井头密封段为粘土包裹的无孔PE管。井头接入气体收集系统,中间加阀门进行单井的控制。 
2)气体收集系统:所有的气体回收井通过支管连接再汇总至总管,气体收集系统应考虑冷凝水排放装量和检测取样口,整个气体收集系统设计为负压操作。如下图。 
3)气井密封:气井密封不严会导致空气抽入气井的垃圾体内,不仅影响收集的气体质量也会破坏垃圾体的厌氧环境。当井内的PE管和碎石均放置完毕后,进行垃圾回填时要将垃圾压实,气井上部垃圾层厚不小于3m,表面用粘土密封,井头部位的粘土也要压实。 
4)施工的关键点:该填埋气收集井的大特点在于气水同向,填埋气可以通过负压将其抽走,但渗滤液的外排则需要保证一定的坡度3%~4%,让其自流至气井低点(井头),如无法保证坡度,气井在施工完毕后将出现,无法正常使用或使用时间降低的情况。
 5)气体处理系统:一是设置过滤器,出去沼气中的灰尘杂质等,二是根据含硫情况决定是否增设脱硫装置,三是利用制冷机去掉大部分水分。 
6)涧西垃圾场建设的填埋气收集横井,根据所抽检的气井情况看,其单井产气量均大于150m3/h(受抽气试验装置大流量限制)。下表是小涧西填埋气收集横井,单井抽气试验的数据汇总: 
4、结语
 
垃圾填埋场导入先进管理体系,严格执行作业规范,采用土覆盖和膜覆盖等创新方式,既能保证填埋场的运行,又为垃圾填埋气的回收利用创造了良好的条件;同时,不断创新、提高气体收集技术,提升垃圾填埋气利用率,也为填埋场的运行提供了有力保障,二者相辅相成。

来源:@沼气圈



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