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基于LandGEM模型估算北京六里屯垃圾填埋场填埋气的产气量及分析

更新时间:2009-03-28

1 北京六里屯垃圾填埋场及其填埋气概况

1.1 垃圾填埋场概况

六里屯垃圾填埋场是海淀区惟一的生活垃圾填埋处理设施,它位于北京市海淀区西北旺镇境内,屯佃村东南侧。1995年开始建设,总占地面积为46.53 hm2,填埋区占地34.53 hm2,服务面积为海淀区426 km2,服务人口300万人以上[1]。六里屯填埋场工程分2期实施。设计处理规模为1 500 t/d,使用年限18 a。一期工程于1999年10月竣工投入使用,二期工程于2002年投入使用。

1.2 垃圾填埋量与填埋气处理情况

六里屯垃圾填埋场生活垃圾填埋量超过设计值37%,填埋场超负荷严重。此情况在2016年10月北京市海淀区循环经济产业园再生能源发电厂开始运行得以解决,大量垃圾陆续开始运往循环经济产业园再生能源发电厂进行焚烧。

填埋气处理方式前后有所不同,2012年11月之前,填埋场采用火炬燃烧方式处理填埋气。2012年7月对填埋气导排系统进行了综合治理,并购买5台“道依茨”燃气内燃机机组,建设了填埋气发电厂,同年11月开始采用填埋气发电方式处理填埋气。2016年6月又购买了1台“道依茨”燃气内燃机机组。

1.3 填埋气的组成

在六里屯垃圾填埋场内设定6个监测点,各监测点深度为10 m,进行检测分析。填埋气的主要组成和含量见表1。

 

表1 六里屯垃圾填埋场填埋气气体成分数据

  

注:NMOCs指非甲烷类有机物。

 

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2 填埋场产气量估算

2.1 LandGEM模型简介

目前,产气量估算模型包括缺省模型、化学模型和动力学模型。其中,动力学模型中的LandGEM模型是国际认可的填埋场产气量估算模型,该模型的估算结果具有较高的准确性[2-3]。而且据相关统计,我国26个垃圾填埋场CDM项目中选用LandGEM模型的占总数的42%左右,占有较大比例[4],所以本研究采用LandGEM模型。

估算年填埋气产生量的公式(1):

 

2010—2012年六里屯垃圾填埋场填埋气的处理采用的是填埋气燃烧方式,此方式对甲烷浓度要求低,负压收集时抽入的空气过多,甲烷浓度监测精度小、数据误差大,参考价值偏低。因此,选取了2013—2016年发电厂实际的填埋气收集量,作为验证LandGEM模型估算数据准确性的依据。从表3比较2013—2016年六里屯垃圾填埋场发电厂的实际收集量与模型估算的收集量,可以看出估算结果基本准确,表明模型和参数选择的准确性较好,估算结果也较为理想,可以为之后填埋气的经济效益估算提供可靠地数据支持。

2.2 主要计算参数

根据六里屯垃圾填埋场的地理位置、垃圾填埋情况等,参照《生活垃圾卫生填埋技术导则》的取值范围,本估算模型k取值0.06 L/a,非煤基填埋场L0取值70 m3/t;模型估算的收集效率为64%;甲烷浓度50%;模型的起始年限为2000年,因为填埋场1999年年底才开始填埋,填埋量很少,而且是试运行阶段,数据统计准确性较差;预计封场年份为2017年底;1999—2017年六里屯垃圾填埋场的垃圾填埋量见表2。

 

表2 1999—2017年六里屯垃圾填埋场垃圾填埋量

  

注:其中2017年数据是按照2017年1—5月每日垃圾量的平均数750 t/d计算出来的。

 

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2.3 估算结果与分析

2.3.1 基于LandGEM模型估算填埋气的结果

LandGEM模型估算填埋气产量及实际填埋气处理量见表3。

 

表3 用LandGEM模型估算填埋气产量及实际填埋气处理量

  

2000 485 721 507 835 438.63 280.72 2001 702 874 1 210 709 1 047.83 670.61 2002 599 667 1 810 376 1 528.36 978.15 2003 653 948 2 464 324 2 029.91 1 299.14 2004 649 209 3 113 533 2 497.97 1 598.70 2005 664 895 3 778 428 2 952.99 1 889.91 2006 804 779 4 583 207 3 507.76 2 244.97 2007 818 654 5 401 861 4 042.79 2 587.38 2008 880 434 6 282 295 4 602.40 2 945.53 2009 908 715 7 191 010 5 155.02 3 299.21 2010 861 929 8 052 939 5 633.20 3 605.25 2 959.69 52.54 33 2011 867 145 8 920 084 6 088.22 3 896.46 4 253.75 69.87 32 2012 869 887 9 789 971 6 519.20 4 172.29 3 812.97 58.49 35 2013 892 849 10 682 820 6 945.89 4 445.37 3 065.71 44.14 49 2014 917 857 11 600 677 7 370.27 4 716.98 3 580.87 48.59 50 2015 939 303 12 539 980 7 789.34 4 985.18 3 842.03 49.32 50 2016 847 822 13 387 802 8 101.32 5 184.85 4 384.83 54.12 51

 

续表3

  

2017 273 750 13 661 552 7 876.80 5 041.15 2018 0 13 661 552 7 418.08 4 747.57 2019 0 13 661 552 6 986.03 4 471.06 2020 0 13 661 552 6 579.27 4 210.73 2021 0 13 661 552 6 196.14 3 965.53 2022 0 13 661 552 5 835.30 3 734.59 2023 0 13 661 552 5 495.43 3 517.08 2024 0 13 661 552 5 175.37 3 312.23 2025 0 13 661 552 4 874.00 3 119.36 2026 0 13 661 552 4 590.18 2 937.72 2027 0 13 661 552 4 322.85 2 766.63 2028 0 13 661 552 4 071.10 2 605.50 2029 0 13 661 552 3 834.06 2 453.80 2030 0 13 661 552 3 610.80 2 310.91 2031 0 13 661 552 3 400.53 2 176.34 2032 0 13 661 552 3 202.47 2 049.58 2033 0 13 661 552 3 015.96 1 930.21 2034 0 13 661 552 2 840.34 1 817.82 2035 0 13 661 552 2 674.89 1 711.93 2036 0 13 661 552 2 519.13 1 612.24 2037 0 13 661 552 2 372.37 1 518.32 2038 0 13 661 552 2 234.29 1 429.95 2039 0 13 661 552 2 104.18 1 346.67 2040 0 13 661 552 1 941.83 1 242.77 2041 0 13 661 552 1 771.19 1 133.56 2042 0 13 661 552 1 618.88 1 036.08 2043 0 13 661 552 1 471.00 941.44 2044 0 13 661 552 1 332.17 852.59 2045 0 13 661 552 1 200.14 768.09

综上所述,以上原因可能导致填埋气实际收集率与理想收集率有出入。填埋场是一个开阔地,而且还有很多不可控的因素,因此填埋气不可能做到100%收集。从总体上来看,六里屯填埋场的实际收集率如果能针对这些问题进行改进,收集率会更高。

其实赵三完全不能明白,因为他还不曾听说什么叫做革命军,他无由得到安慰,他的大手掌快乐地不停地捋着胡子。对于赵三,这完全和十年前组织“镰刀会”同样兴致,也是暗室,也是静悄悄地讲话。

2000—2045年填埋气的估算产气量、收集量和2010—2016年的实际收集量见图1。

  

图1 填埋气产气量、收集量

式中:QM为最大预计填埋气产生量(m3/a);i为某年;n为计算时的年份-开始接收垃圾的年份;j为每1/10 a;k为甲烷产生率(1/a);L0为最终甲烷产生潜力(m3/t);Mi为第i年填埋的垃圾量(t);tij为第i年填埋的第j部分垃圾的年龄;CCH4为甲烷浓度(以体积算)。

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[1] 王艳秋.六里屯垃圾卫生填埋场填埋气产生量预测及资源化研究[J].环境卫生工程,2015,23(2):25-28.

从图1看出,2000—2016年填埋气产气量是逐年递增的趋势,在封场前1 a即2016年达到最高值(8 101.32 m3/h),然后开始逐年递减。预计从2013—2045年填埋气总产气量为1 233 159 200 m3,按实际收集率的平均值49%计算,2013—2045年甲烷收集利用量604248008m3,碳减排量4547812t,起到一定的保护环境、节能减排的作用。

从表3可以看出,2013—2016年实际收集率为44%~55%,模型的估算结果也算较为理想,但与估算出的收集率还有一定的差距。分析原因认为有以下几点:①根据发电厂2015年最新填埋气收集的图2可以看出,填埋区有大量区域没有打填埋气收集井,造成电厂实际使用的区域垃圾量小于估算使用的垃圾量所采用的数据,造成气体收集率低。②由于从2012年开始填埋场进行全密闭工程施工,大面积的填埋区处于作业状态,使得填埋气逸散比较严重,因此填埋气收集利用率偏低。③原有拉拔井因使用年限过长,垃圾沉降作用导致管道断裂、错位,部分拉拔井失效或收集效率下降。2015年以后填埋气收集途径主要是水气两用管网,这类系统收集范围比较小,收集效果差些。④现在填埋的高度太高(49~55 m),从投入产出比的角度打井一般也就打15 m,导致底下的气体收集比较困难,逸散较多。⑤填埋场的温度、湿度(如现在填埋场渗沥液水位在地上10 m左右,导致大部分堆体含水量太高,有机物的发酵活性受到抑制,造成甲烷产量较低。)、碳氮比、pH、填埋深度、垃圾成分等等,任何一项不在填埋气产气最适宜的条件下,都可能会造成甲烷产气量偏低。

3)提高六里屯垃圾填埋场填埋气收集率的要点:①加强垃圾填埋作业管理,严格按规划进行填埋作业,控制填埋作业面,做好堆体的覆盖,完善填埋气体收集系统,减少作业过程中集气系统的损坏,以达到最佳的资源化利用水平。②采用适当的工程技术手段,及时抽出垃圾堆体中的渗沥液,使垃圾堆体的含水率保持在50%~80%[5],有利于微生物发挥其活性。③合理设计和布置气体导排设施、采用适当的技术手段有效地提高填埋气体收集率。④定时定点监测填埋气,以便更好、更合理地利用填埋气。

  

图2 填埋区管道收集井分布

2.3.2 模型估算结果分析

3 结论

1) 采用LandGEM模型对六里屯垃圾填埋场进行产气量估算,结果表明模型和参数选择的准确性较好。

2) 应用 LandGEM模型估算结果,2000—2016年产气量是逐年递增的趋势,在2016年产气量达到最高值,然后开始逐年递减。填埋气预计从2013—2045年总产气量为1 233 159 200 m3,甲烷收集利用量为604 248 008 m3

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参考文献:

2.3.3 收集率偏低的原因分析

[2] Maciel F J,Juca J F T.Evaluation of landfill gas generation and emissions in a MSW large-scale experimental cell in Brazil[J].Waste Manage,2011,31(5):966-977.

爱与惧并生,反抗夹杂依赖,而这种“恐惧”和“弱”成为了卡夫卡面对世界的直接感受,也成为了卡夫卡荒诞精神世界的组成。“父亲/上帝”这一意象就如同卡夫卡笔下神秘的难以接近的城堡,让他深感压迫,永远无法得到庇护,成为永远的失败者和囚犯。父亲的强大显然击败了卡夫卡,让卡夫卡永远以弱者自居,在精神上最终还是无法成长为一个成熟者和决定者。在他不长的人生旅途中,他不由自主地在许多问题上摇摆不定,恐惧逃避,自相矛盾。越是长大,对自己弱者的情状的认识越清楚,卡夫卡就越陷入这种矛盾和彻底的绝望中……而这种精神上未长成的痛苦不堪也贯穿了卡夫卡的所有作品。

[3] 刘书俊.垃圾渗滤液污染处理的现状及对策[J].长江建设,2001,37(3):36-37.

[4] 孟了,熊向陨,马箭.我国垃圾渗滤液处理现状及存在的问题[J].给水排水,2003,29(10):26-27.

因此,绿色针灸的实践和策略对改善中国城市公共空间的问题有相当的借鉴和引导作用。相较于其他的城市针灸类型,绿色针灸着重于创造性地采用绿色植物来塑造和激活城市公共空间,对于大规模、高密度的中国城市有很强的针对性改善作用。合理地安排项目的规模、周期和组织,充分地考虑和利用绿色植物的生理、生态和文化特性,能经济有效而快速灵活地在城市内创造多样化的、物种丰富的、可达性和停留性强的绿色公共空间,对城市整体的活化和健康发展做出持续的贡献。

[5] 潘涛,王刚.废水处理工程技术手册[M].北京:化学工业出版社,2010.

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其中tr为距离向快时间,ta为方位向慢时间,σ为散射点的后向散射系数,f0为载频,c为光速,TL为合成孔径时间,μr为距离向调频斜率,v为SAR平台行进速度,Yj(ta)=Raj(ta)+Rjs+Ras(ta)为任意ta时刻散射波干扰信号的传播距离.设方位向间歇采样信号p(ta)为矩形包络脉冲串,其表达式为

 
张静
《环境卫生工程》 2018年第02期
《环境卫生工程》2018年第02期文献

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