固體廢物處理與處置課程設(shè)計(jì)-城市生活垃圾填埋場填埋氣收集和能源化利用設(shè)計(jì)

PAGE7-課程設(shè)計(jì)課程名稱固體廢物處理與處置題目名稱城市生活垃圾填埋場填埋氣收集和能源化利用設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院目錄第1章緒論 AUTONUM\*Arabic1.1設(shè)計(jì)背景 11.2城市概況 11.2.1地理位置 11.2.2氣候環(huán)境 21.3項(xiàng)目設(shè)計(jì)原始資料 21.3.1設(shè)計(jì)目的 21.3.3設(shè)計(jì)要求 21.4設(shè)計(jì)規(guī)模計(jì)算 3第2章總體設(shè)計(jì) 42.1方案的確定 42.1.1衛(wèi)生填埋概述 42.1.2填埋工藝概述 52.2填埋工藝的選擇 52.3場址選擇及論證 52.3.1場址選擇的原則 52.3.2場址的確定 62.4場區(qū)組成 62.5規(guī)劃布局 6第3章填埋場工程設(shè)計(jì) 73.1垃圾壩設(shè)計(jì) 73.2場區(qū)防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì) 73.3滲濾液的收集與導(dǎo)排處理 73.4填埋氣的收集與導(dǎo)排處理 73.4.1填埋氣的組成及性質(zhì) 73.4.2填埋氣體產(chǎn)生量的預(yù)測 93.4.3填埋場氣體的收集系統(tǒng) 103.4.4填埋場的導(dǎo)排方式及選擇 133.4.5填埋場氣體收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 133.4.6填埋氣的利用 133.5終期封場 15第4章設(shè)計(jì)總結(jié) 184.1設(shè)計(jì)內(nèi)容整理 184.2個(gè)人體會(huì)與建議 18第1章緒論1.1設(shè)計(jì)背景隨著人民生活水平的提高，城市生活垃圾的合理處置已經(jīng)越來越嚴(yán)重地影響著人們的生活。而在所有的生活垃圾處理方式中，衛(wèi)生土地填埋發(fā)揮著不可替代的重要作用。從國際來看，衛(wèi)生土地填埋大約占到生活垃圾處理方式的70%左右，特別是在各發(fā)達(dá)國家應(yīng)用非常廣泛。例如加拿大1989年衛(wèi)生填埋處置量占82%，1991年英國、意大利年衛(wèi)生填埋處置量占其總處置量的90%，美國處置量為72%，西班牙處置量為75%，德國1993年衛(wèi)生填埋處置量占73%而在我國,由于人口基數(shù)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平等因素的影響，填埋所占的比例更高，達(dá)到90%以上。雖然隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)比例可能會(huì)緩慢下降。但是，毫無疑問的是相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，衛(wèi)生填埋依然會(huì)作為一種最重要的、最主要的處理方式而存在。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平日益提高，城市人口的不斷增長，城市生活垃圾越來越多，垃圾成份日益復(fù)雜多樣,一種是生活垃圾，包括居民生活垃圾、商業(yè)垃圾、集市貿(mào)易垃圾、街道垃圾、公共場所垃圾和機(jī)關(guān)、學(xué)校、廠礦等單位的生活垃圾；一種是建筑廢棄物，包括建筑殘土、磚瓦石陶瓷等殘碎物、廢水泥及水泥制品殘碎物和廢砂及其它建材殘棄物。其中生活垃圾含有有機(jī)物。為了防止垃圾對(duì)環(huán)境造成污染，必須對(duì)垃圾進(jìn)行處理如衛(wèi)生填埋、堆肥及焚燒等。但填埋場在一定的條件下會(huì)產(chǎn)生填埋場氣，該氣體具有易燃易爆的性質(zhì)，同時(shí)還蘊(yùn)藏著豐富的能量。為保證填埋場的安全和盡可能的回收能源，變廢為寶，因而有必要對(duì)填埋場氣加以收集，進(jìn)行處理和利用。本課程設(shè)計(jì)所選地區(qū)為廣東省西部地區(qū)的陽江市。1.2城市概況1.2.1地理位置陽江地處廣東西南沿海，扼粵西要沖。即北緯21°28'45"至22°41'02"，東經(jīng)111°16'35"至112°21'51"之間，東西長112.5公里，南北距132.75公里。國土面積8005.2平方公里。陽江丘陵面積占25.57%，山地面積占41.97%，平原面積占21.77%。東與恩平市、臺(tái)山市交界，北同云浮市的羅定市、新興縣及茂名市的信宜市接壤，西接茂名市的高州市、電白縣，南臨南海。地勢由北向南傾斜，依山傍海，東北有天露山屏障，西北有云霧山環(huán)繞。境內(nèi)最高山峰為望夫山脈的鵝凰嶂(粵西第二高峰)。海岸線長341.5千米，主要島嶼有30個(gè)，島岸線長49.3千米。海拔1337米，最長河流為漠陽江（廣東六大江河之一），全長199千米，南北貫穿陽江，自北向南流入南海。1.2.2氣候環(huán)境陽江位于回歸線以南，屬亞熱帶氣候，雨量充沛，氣候溫和。年平均氣溫22.0攝氏度左右，年平均降雨量一般在2040毫米左右，雨水分布不均勻，夏秋季多臺(tái)風(fēng)雨，全年無霜期約350天，偶有低溫霜凍。1.3項(xiàng)目設(shè)計(jì)原始資料1.3.1設(shè)計(jì)目的通過本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握目前城市垃圾主要處理方法，衛(wèi)生填埋法的相關(guān)設(shè)計(jì)的一般方法，使學(xué)生能綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)、基本技能及專業(yè)知識(shí)分析問題，解決工程設(shè)計(jì)問題。培養(yǎng)學(xué)生查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊、進(jìn)行工程基本計(jì)算、圖紙繪制及撰寫技術(shù)文件的能力。1.3.2設(shè)計(jì)任務(wù)完成廣東省西部地區(qū)的陽江市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工藝設(shè)計(jì)。1.3.3設(shè)計(jì)要求（1）垃圾成分現(xiàn)狀根據(jù)某城市環(huán)衛(wèi)部門提供的資料及生活垃圾成份的調(diào)查分析，其垃圾成份有如下特點(diǎn)：該城市屬于中等發(fā)展水平的工業(yè)城市，垃圾成分以廚余、果皮、樹木、糞便為主；玻璃、塑料、金屬、織物、廢電池等可回收物質(zhì)的比例相對(duì)較大；城市周圍部分居民燒柴或煤，垃圾中煤灰比例相對(duì)不高。按以上垃圾成份特點(diǎn)，經(jīng)以其他同類城市的垃圾成份進(jìn)行類比分析，設(shè)計(jì)該城市生活垃圾成分為：玻璃、塑料、金屬、織物、廢電池等廢品占25％，煤渣土砂石等無機(jī)物為35％，廚余物等有機(jī)物為40％左右。本設(shè)計(jì)以上述資料為基礎(chǔ)進(jìn)行技術(shù)分析。（2）垃圾成分變化趨勢根據(jù)目前國內(nèi)外城市垃圾的一般規(guī)律，隨著生活水平的提高和環(huán)境保護(hù)知識(shí)的進(jìn)一步普及，城區(qū)生活垃圾的成分還會(huì)發(fā)生變化，即有機(jī)物含量會(huì)提高，無機(jī)物含量相應(yīng)下降；紙、塑料、金屬等可回收物的含量會(huì)逐年上升；垃圾量呈現(xiàn)上升→下降→上升趨勢。（3）填埋場服務(wù)人口及面積該城市現(xiàn)狀城市用地20km2，根據(jù)城市總體規(guī)劃城市規(guī)劃用地35km2，總?cè)丝诩s20萬人，本設(shè)計(jì)按照現(xiàn)有人口為依據(jù)，按照每年增加服務(wù)人口2000人計(jì)算。（4）垃圾產(chǎn)率根據(jù)中國環(huán)境科學(xué)研究院對(duì)我國五百多個(gè)城市生活垃圾產(chǎn)生量的統(tǒng)計(jì)分析，目前我國中小城市人均垃圾產(chǎn)生量1kg/人.d，垃圾密度一般為0.5t/m3，現(xiàn)狀城區(qū)垃圾產(chǎn)生量約200t／d。（5）該衛(wèi)生填埋場處于廣東省西部地區(qū)的陽江市，自行查找相關(guān)氣象資料作為設(shè)計(jì)依據(jù)，該衛(wèi)生填埋場設(shè)計(jì)服務(wù)年限為15年。以此為背景，設(shè)計(jì)該市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理系統(tǒng)。1.4設(shè)計(jì)規(guī)模計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求和原始數(shù)據(jù)，計(jì)算得到工程規(guī)模，見表1-1.表1-1垃圾總量

第2章總體設(shè)計(jì)2.1方案的確定2.1.1衛(wèi)生填埋概述衛(wèi)生填埋是“利用工程手段，采取有效技術(shù)措施，防止?jié)B濾液及有害氣體對(duì)水體和大氣的污染，并將垃圾壓實(shí)減容至最小，填埋占地面積也最小。在每天操作結(jié)束或每隔一定時(shí)間用土覆蓋，使整個(gè)過程對(duì)公共安全及環(huán)境均無危害”的一種土地處理垃圾方法。固體廢物填埋場的構(gòu)筑方式和填埋方式與地形地貌有關(guān)，可分為山谷型填埋和平地型填埋方式。平地型填埋又可分為地上式、地下式和半地下式。圖2-1山谷型填埋場圖2-2地上式填埋場圖2-3半地上半地下式填埋場2.1.2填埋工藝概述生活垃圾衛(wèi)生填埋工藝按照垃圾大發(fā)酵反應(yīng)過程可以分為好氧性填埋、準(zhǔn)好氧性填埋和厭氧性填埋。好氧性填埋需要?jiǎng)恿╋L(fēng)，垃圾好氧發(fā)酵，分解速度相對(duì)較快，滲瀝液中的污染物濃度下降較快，氨氮濃度較低。但是，滲瀝液中的重金屬離子、硫酸根離子和硝酸根離子的濃度居高不下。厭氧性填埋垃圾分解速率較小，滲瀝液中的污染物濃度長期在一個(gè)較高的水平，難以處理。氨氮的濃度也較高，但后期的重金屬離子、硫酸根離子和硝酸根離子的濃度都會(huì)降低到很低的水平。厭氧性填埋可以產(chǎn)生沼氣，沼氣引出可以燃燒發(fā)電，產(chǎn)熱，是垃圾中的有機(jī)能量的到利用。厭氧性填埋穩(wěn)定化時(shí)間長，封場后仍需要較長時(shí)間的維護(hù)管理。準(zhǔn)好氧性填埋只是在填埋場的下部進(jìn)行自然通風(fēng)供氧，在不利用外界動(dòng)力消耗的條件下，加快垃圾降解，使填埋層加速達(dá)到穩(wěn)定期。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選擇準(zhǔn)好氧性填埋方案。2.2填埋工藝的選擇城市生活垃圾在衛(wèi)生填埋之前需要進(jìn)行預(yù)處理，以達(dá)到減小垃圾體積，增大垃圾密度的目的，同時(shí)對(duì)需要回收的有用成分進(jìn)行分選回收。其全部工藝流程見圖2-4.垃圾收集轉(zhuǎn)運(yùn)計(jì)量卸料垃圾收集轉(zhuǎn)運(yùn)計(jì)量卸料滲濾液和氣體處理滲濾液和氣體處理進(jìn)入填埋場進(jìn)入填埋場壓實(shí)鋪平分選壓實(shí)鋪平分選覆土滅蟲終場生態(tài)恢復(fù)回收利用覆土滅蟲終場生態(tài)恢復(fù)回收利用圖2-4城市生活垃圾處理工藝流程圖2.3場址選擇及論證2.3.1場址選擇的原則填埋場的選址總原則是應(yīng)以合理的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案，盡量少的投資，達(dá)到最理想的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的。必須加以考慮的因素有：運(yùn)輸距離、場址限制條件、可以使用的土地容積、入場道路、地形和土壤條件、氣候、地表和水文條件、當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件以及填埋場封場后場地是否可被利用。（1）運(yùn)輸距離：運(yùn)輸距離是選擇填埋場地的重要因素，對(duì)廢物管理系統(tǒng)起著重要作用。盡管運(yùn)輸距離越短越好，但也要綜合考慮其他各個(gè)因素。（2）場址限制條件：場址至少應(yīng)位于居民區(qū)1km（參照德國標(biāo)準(zhǔn)）以外或更遠(yuǎn)。（3）可用土地面積：填埋場場地應(yīng)選擇具有充足的可使用面積的地方，以利于滿足廢物綜合處理長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃的需要，應(yīng)有利于二期工程或其他后續(xù)工程興建使用。盡管沒有填埋場大小的法律規(guī)定，填埋場地也要有足夠的使用面積，包括一個(gè)適當(dāng)大小的緩沖帶，并且一個(gè)場地至少要運(yùn)行五年。（4）出入場地道路：由于通常適合填埋場的場地不再城市已建的道路附近，因此，建設(shè)出入填埋場的道路和使用長距離的運(yùn)輸車成為填埋場選址的重要因素。（5）地形、地貌及土壤條件：不宜選址在地形坡度起伏變化大的地方和低洼匯水處，原則上的地形的自然坡度不應(yīng)大于5%。（6）氣候條件:填埋場場址的選擇應(yīng)考慮在溫和季節(jié)的主導(dǎo)風(fēng)向。（7）地表水水文:所選場地必須在百年一遇的地表水域的洪水標(biāo)高泛濫區(qū)或最大洪泛區(qū)之外，或應(yīng)在可預(yù)見的未來建設(shè)水庫或人工蓄水淹沒和保護(hù)區(qū)之外。填埋場的場地必須是位于飲用水保護(hù)區(qū)、水體和洪水區(qū)之外，并且必須在春潮區(qū)之外、泥炭沉積超過1m的沼澤區(qū)之外。還應(yīng)建在地下水位以上。最佳的填埋場場址位置是在封閉的流域內(nèi)，這對(duì)地下水資源造成的風(fēng)險(xiǎn)最小。（8）地質(zhì)和水文地質(zhì)條件：場址應(yīng)選在滲透性弱的松散巖層基礎(chǔ)上，天然地層的滲透性系數(shù)最好能達(dá)到10-8m/s（9）但地環(huán)境條件：填埋場場地位置選擇，應(yīng)在城市工農(nóng)發(fā)展規(guī)劃區(qū)、風(fēng)景規(guī)劃區(qū)、自然保護(hù)區(qū)之外；印在供水水源保護(hù)區(qū)和供水遠(yuǎn)景規(guī)劃區(qū)之外；應(yīng)具備較有利交通條件。（10）地方公眾：可通過自發(fā)的協(xié)議來達(dá)到，也可在廢物處理合同中加以規(guī)定。2.3.2場址的確定本設(shè)計(jì)場址選擇方案只有一種。綜合考慮以上選址原則，該方案可行。2.4場區(qū)組成設(shè)計(jì)場區(qū)主要包括填埋工作區(qū)、滲瀝液導(dǎo)排與處理設(shè)施、填埋氣導(dǎo)排與處理設(shè)施、供電房、檢測及化驗(yàn)室、設(shè)備檢修室、辦公室、寢室及其他構(gòu)筑物。2.5規(guī)劃布局因場區(qū)常年受到西南季風(fēng)影響，為避免垃圾填埋過程及填埋完成維護(hù)中對(duì)工作人員的健康威脅，應(yīng)將辦公室等構(gòu)筑物設(shè)在場區(qū)西南方向，并與主填埋區(qū)保持適當(dāng)?shù)木嚯x。

第3章填埋場工程設(shè)計(jì)3.1垃圾壩設(shè)計(jì)3.2場區(qū)防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3滲濾液的收集與導(dǎo)排處理3.4填埋氣的收集與導(dǎo)排處理3.4.1填埋場氣的產(chǎn)生、主要成分和特性（一）填埋場氣的產(chǎn)生填埋場氣的產(chǎn)生與很多因素有關(guān)，包括垃圾的成分、ＰＨ值及其堆積量、填埋場的水分、溫度及填埋年份等。在一定的條件下，如適當(dāng)?shù)乃?、溫度及酸堿度，垃圾中的有機(jī)物經(jīng)過生物化學(xué)反應(yīng)后，使填埋場產(chǎn)生大量的氣體，通常稱為填埋場氣。國外資料一般稱為LFG（landfillgas）。由于其主要成分和熱值近似于沼氣，也有文章稱其為“沼氣”。據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料介紹，產(chǎn)生填埋場氣的生物化學(xué)反應(yīng)分為以下四個(gè)階段。第一階段為好氧生物分解，可能持續(xù)幾周，主要成分是氮、氧和二氧化碳。氧氣是從周圍大氣被垃圾帶入填埋場的，經(jīng)過一段時(shí)間的生物化學(xué)反應(yīng)后而被逐漸被耗盡。二氧化碳將隨時(shí)間的推移而迅速產(chǎn)生。第二階段為厭氧生物分解，為不產(chǎn)甲烷期，氮特別是氧的百分?jǐn)?shù)下降很快，直到氧氣耗盡進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)階段。本階段的主要成分是氫、氮和二氧化碳。第三階段為厭氧生物分解，為產(chǎn)甲烷的不穩(wěn)定期，二氧化碳和氮的百分?jǐn)?shù)顯著下降，氫和氧的濃度趨于零，甲烷的百分?jǐn)?shù)很快上升。第四階段為厭氧生物分解，為產(chǎn)甲烷的假穩(wěn)定期。這個(gè)階段的甲烷、二氧化碳和氮的百分?jǐn)?shù)達(dá)到了穩(wěn)定的數(shù)值。甲烷的百分?jǐn)?shù)在達(dá)到了高峰值后開始下降。經(jīng)過較長的一段時(shí)間后，當(dāng)垃圾中的有機(jī)物被消耗完后，便不再產(chǎn)生任何氣體。（二）填埋場氣的主要成分填埋場氣的成分是隨著填埋場氣產(chǎn)生的不同階段而變化的，換句話說是隨著填埋年份而變化的；同時(shí)填埋場氣的成分還與垃圾的成分有關(guān)，是一個(gè)變數(shù)，從理論上來說是一個(gè)非常難確定的數(shù)值。一九九三年四月所作《深圳市下坪垃圾衛(wèi)生填埋場初步設(shè)計(jì)說明書》中填埋場氣主要成分見表1.1。填埋場氣的熱值（40℃時(shí)）為18900kJ／m3?！端娍萍歼M(jìn)展》一九九七年四月錢學(xué)德和郭志平合著的“填埋場氣體收集系統(tǒng)”一文中的氣體主要成份見表1.2。建設(shè)部同濟(jì)大學(xué)環(huán)衛(wèi)機(jī)械研究所與深圳市衛(wèi)生管理處于一九九六年七月所作的《深圳市玉龍坑垃圾填埋場安全防范研究》中的氣體成份見表1.3。表1.1表1.2組成成份干燥體積（％）甲烷（CH4）40二氧化碳30～40氮10～20氧1硫化氫0.1～0.5氨0.5氫0.1一氧化碳0.1微小成分微量組成成份干燥體積（％）甲烷（CH4）45～60二氧化碳40～60氮2～5氧0.1～1.0硫（硫酸）等0～1.0氨0.1～1.0氫0～0.2一氧化碳0～0.2微小成分0.01～0.6表1.3組成成份干燥體積（％）甲烷（CH4）50～60二氧化碳40硫化氫硫醇微量成分一般的填埋場氣的氣體成份隨時(shí)間而變化的規(guī)律見圖1──填埋場氣成分隨時(shí)間變化圖。一般而言，填埋場氣的熱值約在18850kJ／m3(4500kcal/m3)上下。（三）填埋場氣的特性1、易燃易爆性：由于氣體中甲烷含量較高，為可燃?xì)怏w。如不加以收集和控制，就很容易引起火災(zāi)和爆炸。2、有毒有惡臭氣味：是由于沼氣中含有硫化氫、一氧化碳和硫醇等。3、甲烷、二氧化碳和氮?dú)鈺?huì)使人窒息。填埋場的主要?dú)怏w包括氨、二氧化碳、一氧化碳、氫、硫化氫、甲烷、氮和氧等，其中以甲烷和二氧化碳的含量最高。其典型特征為溫度約43-49℃，相對(duì)密度約1.02-1.06，水蒸氣含量達(dá)到飽和，高位熱值為15630-19537KJ/m33.4.2填埋氣體產(chǎn)生量的預(yù)測填埋垃圾在第t年的產(chǎn)氣速率可以根據(jù)公式3-1得到。Gt=MtL0ke-kt（3-1）式中：Gt—第t年垃圾的產(chǎn)氣速率，m3/a;Mt—第t年所填垃圾量，t;L0—?dú)怏w產(chǎn)生潛力，m3/t;一般取140—180m3/t，設(shè)計(jì)取160m3K—?dú)怏w產(chǎn)氣常數(shù)，1/a，一般取0.05—0.1，設(shè)計(jì)取0.06；t—年份，a。e—取2.72第1年產(chǎn)氣量：G1=MtL0ke-kt=73000×160×0.06×2.72—0.06=659963.5636m3/a第2年產(chǎn)氣量：G2=G1+MtL0ke-kt=659963.5636+73730×160×0.06×2.72—﹙0.06×2﹚=1287685.345m3/a第3年產(chǎn)氣量：G3=G2+MtL0ke-kt=1287685.345+74460×160×0.06×2.72﹙—0.06×3﹚=1884681.951m3/a第4年產(chǎn)氣量：G4=G3+MtL0ke-kt=1884681.951+75190×0.06×2.72﹙—0.06×4﹚=2452402.718m3/a第5年產(chǎn)氣量：G5=G4+MtL0ke-kt=2452402.718+75920×160×0.06×2.72﹙—0.06×5﹚=2992232.401m3/a第6年產(chǎn)氣量：G6=G5+MtL0ke-kt=2992232.401+76650×160×0.06×2.72﹙—0.06×6﹚=3505493.781m3/a第7年產(chǎn)氣量：G7=G6+MtL0ke-kt=3505493.781+77380×160×0.06×2.72﹙—0.06×7﹚=3993450.181m3/a第8年產(chǎn)氣量：G8=G7+MtL0ke-kt=3993450.181+78110×160×0.06×2.72﹙—0.06×8﹚=4457307.909m3/a第9年產(chǎn)氣量：G9=G8+MtL0ke-kt=4457307.909+78840×160×0.06×2.72﹙—0.06×9﹚=4898218.612m3/a第10年產(chǎn)氣量：G10=G9+MtL0ke-kt=4898218.612+79570×160×0.06×2.72﹙—0.06×10﹚=5317281.545m3/a第11年產(chǎn)氣量：G11=G10+MtL0ke-kt=5317281.545+80300×160×0.06×2.72﹙—0.06×11﹚=5715545.775m3/a第12年產(chǎn)氣量：G12=G11+WG0ke-kt=5715545.775+81030×160×0.06×2.72（—0.06×12）=6094012.289m3/a第13年產(chǎn)氣量：G13=G12+MtL0ke-kt=6094012.289+81760×160×0.06×2.72﹙—0.06×13﹚=6453636.044m3/a第14年產(chǎn)氣量：G14=G13+MtL0ke-kt=6453636.044+82490×160×0.06×2.72﹙—0.06×14﹚=6795327.923m3/a第15年產(chǎn)氣量：G15=G14+MtL0ke-kt=6795327.923+83220×160×0.06×2.72﹙—0.06×15﹚=7119956.637m3/a3.4.3填埋場氣體的收集系統(tǒng)收集填埋氣體的作用是控制填埋氣體的無序遷移，減少填埋氣體向大氣的排放量，并為填埋氣體的回收利用做準(zhǔn)備。收集系統(tǒng)可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。被動(dòng)式收集系統(tǒng)利用垃圾體內(nèi)的氣體壓力來收集填埋氣體，主動(dòng)收集系統(tǒng)則是采用抽真空的方法來控制氣體的流動(dòng)。主動(dòng)氣體收集系統(tǒng)主要由抽氣井、集氣管、冷凝水收集井和泵站、真空源、氣體處理站（回收或焚燒）以及氣體監(jiān)測設(shè)備等組成。被動(dòng)收集設(shè)施根據(jù)設(shè)置方向分為豎向收集方式和水平收集方式兩種類型。被動(dòng)收集系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是費(fèi)用較低，而且維護(hù)保養(yǎng)也比較簡單。若將排氣口與帶閥門的管子連接，被動(dòng)收集系統(tǒng)即可轉(zhuǎn)變成主動(dòng)收集系統(tǒng)。（一）收集系統(tǒng)的作用首先，填埋場氣是填埋場的必然產(chǎn)物，如不有效地加以收集和控制，極易發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故，造成損失。因而填埋場必須設(shè)置氣體收集和輸導(dǎo)等控制系統(tǒng)，以保證填埋場的安全。其次，控制氣體成份，提高甲烷的含量，為填埋場氣的有效利用提供基礎(chǔ)。（二）收集系統(tǒng)主要設(shè)備填埋場內(nèi)的氣體由于壓力不平衡而產(chǎn)生流動(dòng)，經(jīng)過收集井的吸收進(jìn)入收集管，并通過匯流中轉(zhuǎn)器進(jìn)入輸氣管后，集中送入收集站。填埋場氣在站內(nèi)進(jìn)行凈化和加壓處理后，送入燃?xì)獍l(fā)電站進(jìn)行發(fā)電或進(jìn)行其他利用。1、垂直式收集井：較水平式收集井施工方便，造價(jià)低，是目前通常采用的收集形式。豎井通常設(shè)計(jì)為直徑在0.6～1.2m之間接，長3m；井內(nèi)為多孔管，直徑在150～200mm范圍內(nèi)，其管材采用耐腐蝕和耐久性的材料如PVC或HDPE，其頂部用蓋板密封。收集井的結(jié)構(gòu)見圖2──收集井結(jié)構(gòu)示意圖。垂直式收集井的作用半徑為40～50m，井間距則在80～100m，需要注意的是，收集井的定位要使其影響區(qū)域相互交迭，如果豎井建在正六邊形的角上，則可以得到100%的交迭，其影響區(qū)域則可覆蓋整個(gè)填埋場。2、匯流中轉(zhuǎn)器：單獨(dú)有效地管理和控制該區(qū)域內(nèi)的填埋場氣的收集。每個(gè)匯流中轉(zhuǎn)器控制５個(gè)收集井，匯流５個(gè)收集井的氣體直接輸送至收集站，從而使整個(gè)收集系統(tǒng)更易控制和調(diào)節(jié)。各匯流中轉(zhuǎn)器也可以是互相連通的，以便在事故或檢修時(shí)互為備用。通常把匯流中轉(zhuǎn)器設(shè)計(jì)成８個(gè)接差頭，５個(gè)作為填埋場氣入口，一個(gè)大的作為出口，一個(gè)與其它的匯流中轉(zhuǎn)器相連，一個(gè)作為備用。匯流中轉(zhuǎn)器詳見圖3──匯流中轉(zhuǎn)器示意圖。3、收集管和輸氣管：為了區(qū)別，把收集井到匯流中轉(zhuǎn)器之間的管道稱為收集管，把匯流中轉(zhuǎn)器到收集站之間的管道稱為輸氣管。為減少阻力和各管道之間阻力的不平衡的影響，氣流速度采用低值。管徑由流量和流速確定。收集系統(tǒng)詳見圖4填埋場氣收集系統(tǒng)示意圖。3.4.4填埋場的導(dǎo)排方式及選擇在選擇填埋場氣體控制方式時(shí)，應(yīng)立足于填埋場的實(shí)際情況，進(jìn)行綜合考慮，確定最佳方案。由于該設(shè)計(jì)為新建填埋場，初期產(chǎn)氣量不大，而后會(huì)迅速增加，因此該設(shè)計(jì)在收集方式的選擇上，采用在垃圾填埋初期通過被動(dòng)方式控制氣體釋放，當(dāng)產(chǎn)氣量提高到具有回收利用價(jià)值之后，開始對(duì)氣體進(jìn)行主動(dòng)回收利用。主要以主動(dòng)導(dǎo)排方式為主。目前，國內(nèi)收集垃圾沼氣的垃圾填埋場較少，其收集方式基本是參照國外的經(jīng)驗(yàn)。填埋沼氣的收集主要有兩種方式，即垂直收集與水平收集。垂直收集是在垃圾填埋封場后在其上打垂直井，以收集填埋場內(nèi)的沼氣；而水平收集是在垃圾填埋過程中，在垃圾填埋作業(yè)面上水平鋪設(shè)沼氣收集管來收集沼氣。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，垂直收集適合在已封場的垃圾填埋場或已封頂?shù)睦盥駟卧M(jìn)行沼氣的收集，其特點(diǎn)是封頂后打井易于操作，垃圾覆蓋較好利于集氣，集氣半徑較大，但一般不能邊填埋邊集氣。而水平收集則比較適用在未封場的垃圾場上或者正在進(jìn)行作業(yè)的垃圾填面上，其特點(diǎn)是可在邊填埋邊集氣，利于沼氣的及時(shí)收集，缺點(diǎn)是易與填埋作業(yè)發(fā)生沖突，集氣半徑相對(duì)小一些。經(jīng)對(duì)比上述兩種收集方式的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇豎向收集井方式。即主動(dòng)導(dǎo)排豎向收集方式。3.4.5填埋場氣體收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算抽氣井井距可用下式來計(jì)算：X=2Rcos30°式中，X—三角形布置井的間距；R—影響半徑。本設(shè)計(jì)為主動(dòng)導(dǎo)排，根據(jù)規(guī)范井距為90~100m，取90m，則則單個(gè)集氣井集氣影響面積為8490.56m2，全場所需設(shè)置集氣井8.1個(gè)，考慮工程安全和意外情況，共設(shè)置10個(gè)集氣井。3.4.6填埋氣的利用根據(jù)《城市垃圾的處理與利用技術(shù)》中介紹，垃圾填埋量超過50萬噸就可以對(duì)填埋氣進(jìn)行發(fā)電處理和利用，本設(shè)計(jì)垃圾填埋量符合該要求，故對(duì)填埋氣采用發(fā)電處理利用。但在初期的兩年之內(nèi)及填埋場封場之前的兩三年內(nèi)，填埋場產(chǎn)生的氣體沒有多少利用價(jià)值，只做放空處理或就地燃燒。（一）作為城市燃料從填埋場氣的成份中我們可以知道，填埋場氣是有毒性、有腐蝕和有惡味的氣體；從其產(chǎn)生的過程中可知道，產(chǎn)氣量和品質(zhì)是隨垃圾成份和填埋年份而變化波動(dòng)的，這給填埋場氣的收集特別是處理和利用帶來困難。由于填埋場總是距居民生活區(qū)較遠(yuǎn)從而造成管線較長，以及產(chǎn)氣量和氣體品質(zhì)的不穩(wěn)定，還需要進(jìn)行嚴(yán)格的凈化處理和加壓，一般而言，作為城市燃料其可行性不高。但對(duì)于大型的填埋場氣是否回收利用則需通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來決定。如其能量可在合適的成本下回收，填埋場氣作為城市燃料也不失為一種利用途徑。（二）發(fā)電根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電普遍運(yùn)用于一般的填埋場，技術(shù)成熟，應(yīng)為優(yōu)先考慮的利用方式。參見圖5──填埋場氣收集和利用原則性流程圖。以下為臺(tái)灣某垃圾填埋場的利用情況。1、填埋場概況該填埋場分兩期建設(shè)。第一期從1993年至2002年，累計(jì)垃圾量為294.82萬噸；第二期（含第一期，下同）從2002年至2017年，累計(jì)垃圾量為649.88萬噸。根據(jù)公式（1）和（3）計(jì)算得，第一期產(chǎn)氣量的最小值和最大值分別為693和926百萬立方米；第二期產(chǎn)氣量的最小值和最大值分別為1527和2041百萬立方米；折合每小時(shí)氣量，第一期的最小值和最大值分別為3300m3／h和7300m3／h；第二期產(chǎn)氣量的最小值和最大值分別為6300m3／h和11900m3／h。填埋場氣的收集率為10%到30%。估計(jì)該填埋場氣的熱值為4500kcal/m3=5.23kWh/m3。2、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電第一期：最小值3300m3／h×0.1×5.23=1727kW；最大值7300m3／h×0.1×5.23=11454kW；取其平均值6500kW，燃?xì)廨啓C(jī)效率為0.3，機(jī)械效率為0.95，發(fā)電機(jī)功率因數(shù)為0.8，則燃?xì)廨啓C(jī)功率為6500×0.3=1950kW取2000kW需2臺(tái)1000kW機(jī)組；發(fā)電機(jī)功率為1950×0.95/0.8=2316kva取2400kva需2臺(tái)1200kva；計(jì)劃于1993年建設(shè)第一套，于1998年建設(shè)第二套。第二期：最小值6300m3／h×0.1×5.23=3295kW；最大值11900m3／h×0.1×5.23=18671kW；取其平均值11000kW，則燃?xì)廨啓C(jī)功率為11000×0.3=3300kW扣除第一期后為1350kW取1400kW則第二期需2臺(tái)700kW機(jī)組；發(fā)電機(jī)功率為3300×0.95/0.8=