摘要：填埋气体是城市生活垃圾填埋场产生的一种主要污染物和易爆危险物，同时它也是一种能源。因此对填埋气体进行有效地收集和导排，不仅可有效防止凑理气体对周围环境的污染、避免爆炸事故发生，而且还可以利用其能源获得一定经济效益。本文从工程实际的角度探讨了填埋气体的计算方法和工程设计方法，提出了填理气体收集利用工程设计中应考虑的一些问题。
关键词：填埋场、填埋气体、产生速率、收集导排
1概述
填埋气体是城市生活垃圾填埋场产生的一种主要污染物和易爆危险物，同时它也是一种能源。对填埋气体进行有效地疏导、收集和利用，不仅可有效防止填埋气体对周围环境的污染、避免爆炸事故发生，而且还可以利用其能源获得一定经济效益。中国目前80%以上的城市生活垃圾是用填埋方法处理的，垃圾填埋场的气体导排、收集与利用设施普遍比较简单，气体导排效果差，亟待需要设计合理的气体导排、收集与利用工程。
2垃圾填埋气体的几个阶段
根据有机物的厌氧分解过程，填埋场内垃圾填埋气体的产生可分为四么阶段：
第Ⅰ阶段为好氧阶段气该阶段发生于固体垃圾填埋的初期。该阶段的特点是：原存垃圾中氧气逐渐被耗尽，并伴随有CO2产生。当垃圾中无氧气存在时，垃圾发酵过程进人第Ⅱ阶段，这一阶段是厌氧发酵，伴有H2和CO2产生并逐渐达到最大浓度，但无甲烷产生。在第二阶段之后，甲烷开始产生，并且浓度逐渐增大，甲烷菌活性有所提高，并耗尽垃圾中产生的H2。该阶段CO2的浓度逐渐下降，并逐渐趋于稳定值，这一阶段是第Ⅲ阶段。随后，当甲烷和CO2均趋于稳定后，垃圾发酵即进人了第Ⅳ阶段，这一阶段中产气成分基本稳定。
实际上，上面所述的垃圾分解的四个过程，在填埋场内不是统一的按顺序进行的。对于每天填埋的垃圾，其具有上述四个产气过程。对于正在填埋的单元，由于每天都在填垃圾，因此上述四个产气阶段同时存在。对于已封场的填埋单元，大约在封场半年到一年后就进人第四阶段，即稳定产气阶段。一般来讲前三个过程所用时间不大于一年，而第Ⅳ个过程可持续十几年甚至几十年。
3垃圾填埋气体产气量的工程计算
由于垃圾填埋场的厌氧发酵是一个比较复杂的过程，因此要精确计算填埋气体产生量是很困难的，在工程设计上只能采用估算的方法预测填埋场的填埋气体产生量。
3.1产气速率计算模型的选择
目前计算填埋气体产气速率的数学模型有多种，其中一种叫做SchollCanyon模型（以下简称产气速率模型）比较简单，用于工程设计比较方便。
产气速率模型是基于这样的假设：垃圾进人填埋场后有机物厌氧发酵的产气速率很快达到高峰，随后产气速率以指数规律逐渐下降。数学表达式可写为：

式中：L－填埋气体产气速率，m3/t•a;
k-产气速率常数，1/a;
t－时间，a;
L0-垃圾厌氧最大产气量，m3/t。
3.2产气速率模型在填埋场气体产生量估算中的应用
由于垃圾在填埋场中厌氧产气要持续几十年，而产气速率达到高峰的时间不超过1年，因此应用产气速率模型估算填埋气体产生量可以把产气速率达到最高峰的时间可忽略不计。
应用产气速率模型可以方便的得出垃圾填埋场填埋气体产气量随时间的变化关系。通常工程设计需要预测填埋气体的逐年产气量，因此一般以年为一时间段来估算填埋气体产气量的叠加。因此某年填埋气体的产生量可用下式表示：

式中Lt——第1年的填埋气体产气量，m3/a；
L0——垃圾厌氧发酵最大产气量，m3/t;
Rt－填埋场封场前（从开始运行）第t年的垃圾填埋量，t;
Tt－垃圾填埋场开始运行至第t年的时间,a；
k－所填垃圾产气速率常数，1/a；
n－垃圾填埋场的运营年限，a。
上式的计算可用图1表示
上述SchollCanyon模型的应用需要确定垃圾厌氧发酵最大产气量L0和产气渡率常数k值。L0与垃圾的成分有关，有机物含量高的垃圾其L0大，有机物含量小的垃圾其L0小。k值与垃圾的特性、填埋场的条件以及当地气象条件有关毛因此对于不同城市的不同填埋场，Lo和k值不同。在工程设计前需要根据垃圾成分和工程试验确定L0和k值，然后根据每年的垃圾填埋量和确定的产气量公式计算出各年的填

图1垃圾填埋场填埋气体产气速率计算示意图

图2填埋气体导排盲沟管结构示意图
3.3垃圾厌氧发酵最大产气量L0的确定。
垃圾厌氧发酵最大产气量L0是指垃圾中所含可降解有机物完全发酵产生的气体总量。由于可降解有机物厌氧发酵产生的气体绝