垃圾填埋气效率。方案、说明

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效率与料堆气体。无线电电子电气工程百科全书

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一个垃圾填埋场产生的气体可为超过200万套公寓提供电力，成为一种取之不尽、用之不竭的新能源。垃圾填埋场气体有什么问题？为什么垃圾大王不急于从垃圾填埋场提取气体？

垃圾填埋气效率

从生产历史

生活垃圾 最近才开始被用作能源。第一个使用特殊工程设施的实验性垃圾填埋场于 1937 年在加利福尼亚州启用。 1965年固体废物处置法通过后，美国对垃圾填埋气的研究和利用得到加强。 1970 世纪 1980 年代石油危机期间，垃圾填埋气利用工作加速。自1985年起，美国政府开始向垃圾填埋气生产商提供税收优惠。早在 30 年，美国就有超过 XNUMX 家工厂使用来自垃圾填埋场的沼气进行运营。

美国目前在垃圾填埋气生产方面处于世界领先地位。在 1812 个垃圾填埋场中，427 个有天然气发电项目。其中大多数集中在中西部和加利福尼亚州。从美国垃圾填埋场生产天然气的项目数量与该国所有垃圾填埋场的数量并不相关。南部地区垃圾填埋场数量领先，但天然气项目却落后。重工业骨干的中西部地区处于领先地位。湖滨各州的工业发展使得实施从垃圾填埋场提取气体并进一步利用的复杂技术项目成为可能。西部各州70%以上的项目都在加州。这并不奇怪，因为它的废物产生量位居第一——每年36万吨。

垃圾填埋气如何获得？

垃圾填埋气效率

垃圾填埋场中的废物由于厌氧（在没有氧气的情况下）分解会释放垃圾填埋气体。废物腐烂发生在属于两大家族的细菌的影响下：产酸菌和产甲烷菌。产酸菌主要将垃圾分解成挥发性脂肪酸，即从脂肪中获得最大产量的甲烷。产甲烷菌将挥发性脂肪酸转化为甲烷 CH₄ 和二氧化碳CO₂. 因此，垃圾填埋气含有大约 50% 的甲烷 CH₄，50％CO₂, 包括小杂质 H₂S等有机物。

垃圾填埋场设计

为了从垃圾填埋场获取气体，需要对垃圾填埋场进行特殊设计，不仅可以收集气体以供进一步使用，而且还要在不污染土壤和地下水的情况下达到环境标准。

挖好的坑底铺上土工膜，再覆盖一米厚的粘土。土工膜是一种现代防水材料，同时还具有排水功能。建立这种保护是为了防止浸出产物渗透到土壤和地下水中。垃圾被分层运入，每天结束时用滚筒压实，并覆盖一层日常涂层（一层 15-30 厘米厚的粘土）。这对于减少恶臭并防止碎片被风和鸟类吹散是必要的。用碎片填满坑后，用屋顶和保护层覆盖。屋顶由压实粘土组成，比日常屋顶和土工膜更重地覆盖在碎片顶部。保护层是一层土壤和植被覆盖层。

该坑配备了用于去除废物分解的液态和气态产物的工程结构。坑体内铺设井、管道，安装抽水设备。垃圾分解形成的甲烷从垃圾填埋场收集并进入洗涤器——一种气体净化装置，用于清除各种化学和技术过程中气态介质中的杂质。清洁来自垃圾填埋场的气体的方法是用液体（通常是水）清洗气体。这种方法可以去除气体中的灰尘和气溶胶颗粒。

在洗涤器中清洗后，气体进入压缩机，之后就可以使用了。垃圾填埋气直接用于产生热量和蒸汽，也可用作车辆燃料。产生的气体也可以用作发电的燃料。为此，使用燃气轮机和燃气活塞装置。

垃圾填埋气的负面影响

垃圾填埋气效率

垃圾填埋气的广泛使用及其使用具有明显的积极方面，但这种气体也有许多缺点。它含有大量有毒有害物质，对人类健康和生命极为危险。垃圾填埋场沼气对垃圾填埋场周围和上面的植被有不利影响。如果对其形成和收集缺乏适当的管理，垃圾填埋场的主体会由于其内部气体压力的释放而遭到破坏。最后，垃圾填埋气是一种温室气体。

城市固体废弃物填埋场的填埋气形成问题及其对环境影响的最小化是非常相关的。从环境和经济角度来看，生产和进一步利用垃圾填埋场的气体是最可接受、最有前途和最合理的解决方案。垃圾填埋气的开发需要一整套昂贵的提取、净化和运输措施。

全球垃圾填埋气产量

年产气量见表 1，由此可见，全球垃圾填埋气的利用量约为每年 1,2 亿立方米，相当于 429 万吨甲烷或全球排放量的 1%。提取气体的体积与其形成的体积相比可以忽略不计。目前，将垃圾填埋气作为一种新的 替代燃料. 然而，大量垃圾堆积物的存在以及垃圾填埋气提取和净化技术的改进表明，垃圾填埋场的重要性将在未来增长。

作者：莫斯科国立大学地理学院 Lyubov Melnikova

信息来源

1. 国际能源署 iea.org
2.worldenergyoutlook.org
3. Gonopolsky A.M.关于垃圾填埋场产生的沼气的市场利用问题

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