天津市环境监测中心天津300191
1、填埋气体的组成和性质
垃圾填埋场的主要输入项为垃圾和水，主要的输出项为渗滤液和填埋气体，二者的产生是填埋场内生物、化学和物理过程共同作用的结果。填埋气体主要是填埋垃圾中可生物降解有机物在微生物作用下的产物，其中主要含有氨气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、硫化氢、甲烷、氮气和氧气等，此外，还有很少量的微量气体。填埋气体的典型特征为：温度达43-49℃，相对密度约为1.02-1.06，为水蒸气所饱和，高位热值为15630-19537KJ/m?。
填埋场释放气体中的微量气体的量虽然很小，但是成份却很多。国外通过对大量填埋释放气体的取样分析，在其中发现了多达116种有机成份，其中许多可以归为挥发性有机成分，这些气体可能有毒，并对公众健康造成严重威胁。
填埋场气体中的主要成分是甲烷和二氧化碳。这两种气体不仅是影响环境的温室气体，而且也是易燃易爆气体。甲烷和二氧化碳等在填埋场地面上聚集过量会使人窒息。同时填埋气体中含有少量的有毒气体，如硫化氢、硫化氨等，对人畜和植物均有毒害作用。填埋气体也会影响地下水水质，溶于水中的二氧化碳，增加了地下水的硬度和矿物质的成分。因此，填埋气体对周围啊安全始终存在着威胁，必须对填埋气体进行有效的控制。
2、埋场产气量的预测
填埋气产气量因垃圾成份、填埋区容积、填埋深度、填埋场密封程度、集气设施、垃圾体温度和大气温度等因素不同而异。一般来说，垃圾组分中的有机物含量越多、填埋区容积越大、填埋深度越深、垃圾场密封程度越好、集气设施设计越合理，气体产量越高；当垃圾含水量略超过垃圾干基质量时，气体产量较高；垃圾体的温度在30℃以上时，产气量较大；大气温度可以影响垃圾体温度，从而影响产气量。填埋产气量的确定方法有三种，即理论计算法，经验公式计算法和实测法。
2.1理论计算法
（1）化学计量计算法
有机城市垃圾厌氧分解的一般反应可写为：
有机物质（固体）+H2O→可生物降解有机物质+CH4+CO2+其他气体
假如在填埋废物中除废塑料外的所有有机组分可用一般化的分子式CaHbOcNd来表示，假设可生化降解有机废物完全转化为CO2和CH4，则可用下式来计算气体产生总量。
CaHbOcNd+[(4a-b-2c-3d)/4]H2O→[(4a-b-2c-3d)/8]CH4+[(4a-b+2c+3d)/8]CO2+dNH3
在使用此方法计算填埋废物潜在气体产生量的方法和步骤如下：①制定一张确定废物主要元素百分比组成的计算表，并确定迅速分解和缓慢分解有机物的主要元素百分比组成；②忽略灰分，计算元素的分子组成；③建立一张确定归一化摩尔比的计算表格，分别确定无硫的迅速分解和缓慢分解有机物的近似分子式；④计算城市垃圾中迅速分解和缓慢分解有机组分产生的CH4和CO2的气体量，体积和理论气体产量。我国垃圾中有机物的经验分子式和产气参数如表2-1所示。
表2-1我国垃圾中有机物的经验分子式和产气参数
（2）化学需氧量法
假如填埋场释放气体产生过程中无能量损失，有机物全部分解，生成CH4和CO2。则有机物所含有的能量均转化为CH4。而物质所含能量与该物质完全燃烧所需氧气量（COD）成特定比例，因而有“COD有机物=CODCH4”，根据甲烷燃烧化学计算式“CH4+2O2=CO2+2H2O”，可导出“1gCOD有机物=0.25gCH4”，再将CH4的衡量单位转化为体积（L），得到“1gCOD有机物=0.35LCH4”，便可计算出填埋场的理论气CH4产量。
2.2经验公式法
根据实验研究，产气量可用于以下经验公式确定:
G=L(1-10-kt)
式中：G为t时间内总产气量，m?/Kg；
L为最大可能产气量，m?/Kg；
K=0.015a-1。
2.3实测法
填埋垃圾中的有机物不仅能够全部分解，分解后的有机物，也不可能完全变成沼气，而且有相当一部分沼气还透过覆盖土，散逸到大气里去。因此，可收集利用的沼气量较低。在美国，有人估计，填埋场产生的实际沼气量，约为用化学量法求得的1/2。经验统计表明，一般一个两百英亩的填埋场，在合适的条件下，每天产生的填埋气超过14万m3。
3.垃圾填埋气的处理
3.1填埋气体的净化
填埋气体中含有惰性气体（二氧化碳、氮气）和许多有害的微量气体（硫化氢、卤化氢、氯、氟等）。如果有害成分过高高，则需要对气体进行净化。气体的净化可采用吸附过程，在固定床反应器里填充合适吸附微量气体的活性炭，可以将气体中的硫、氯、氟除掉。
3.2填埋气体的资源化利用
通过填埋气体的燃烧，我们可以完全地或是部分地利用垃圾中的能量。燃烧产生的能量可以用于加热锅炉，生产热水以及特殊用途的过程加温，也可用于产生机械能活电能。
4.填埋气体排放控制要求
生活垃圾填埋场的填埋气需要进行收集和处理，处理后需达到《城市垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008的规定的标准。甲烷排放控制要求：填埋工作面上2m以下高度范围内甲烷的体积百分比应补大于0.1%。生活垃圾填埋场应采取甲烷减排措施；当通过导气管道直接排放填埋气体时，导气管排放口的甲烷的体积百分比不大于5%。
生活垃圾填埋场在运行中应采取必要的措施防止恶臭物质的扩散。在生活垃圾填埋场周围环境敏感点方位的场界的恶臭污染物浓度应符合GB14554-93的规定，恶臭污染物厂界标准限值如表4-1所示。
本标准恶臭污染物厂界标准值分为三级。
排入GB3095中一类区的执行一级标准，一类区中不得建新的排污单位。
排入GB3095中二类区的执行二级标准。
排入GB3095中三类区的执行三级标准。
表4-1恶臭污染物厂界标准值