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有机固废厌氧发酵气体对三峡库区大气环境影响

作者:鲜学福 徐龙君  来源:互联网  发布时间:2008-6-6 10:21:43
省2004年年鉴,三峡库区2003年饲养猪1100万头,大牲畜100万头,家禽6000万只,羊110万只。根据公式(2),三峡库区人畜禽粪尿每年的产生量为(900×40+1100×150+100×1200+110×170+6000×5)×10000=36.97×108kg≈37×108kg。
3三峡库区固体有机物厌氧发酵产生的气体量的分析
3.1城镇垃圾填埋厌氧发酵产生的气体量估算
理论上,固体有机物厌氧发酵产生的气体量可用被降解物质的分子式通过化学方程式计算而出,也可以通过实验提出经验数学模型。由于固体废物成分种类繁多、含量变化频繁、环境条件变化大等原因,到目前为止,还没有令人十分满意的理论或经验公式来进行气体量的计算。
目前,计算城镇垃圾填埋厌氧发酵产生的甲烷气体使用比较多的方法是IPCC(the Intergovemental Panelon Climate Change)1995年推荐的经验公式,计算公式如下:

式中ECH4为固体有机物的甲烷排放量;MSW为城镇垃圾,t;η为城镇垃圾填埋率,%;DOC为城镇垃圾中可降解有机物的含量,%。
IPCC推荐DOC值发展中国家为15%,发达国家为22%;η为填埋垃圾占生活垃圾总量的百分比;r为垃圾中可降解有机碳的分解百分率,推荐为77%(定为常数);比值(16/12)为CH4和C的转换系数;数值0.5为CH4中的碳与总碳的比率。
基于三峡库区的实际,根据IPCC推荐,本文DOC值取15%,η取85%,r取77%,按此公式(3)计算1吨填埋垃圾产生甲烷气的量为:ECH4=1×15%×85%×77%×(16/12)×0.5×1000=65.45kg,整个三峡库区每年填埋垃圾平均产生的甲烷气的量为65.45×4380000=2.86671×108≈2.9亿kg。
城镇垃圾填埋厌氧发酵产生的其他气体量可以根据其与甲烷的比例进行换算,此略。
3.2人畜禽粪尿厌氧发酵产生的气体量估算
三峡库区人畜禽粪尿厌氧发酵主要是农村地区户用沼气池、畜禽养殖场及一部分小城镇化粪池产生的。截至2003年底,三峡库区已累计建设小型户用沼气池约35万座,按每座接纳4口人计算,厌氧发酵的比例为4×35/1000=12.5%,畜禽养殖场及一部分小城镇化粪池为中或大型厌氧发酵池,显然接纳的人畜禽粪尿比小型户用沼气池要多的多,因此,三峡库区人畜禽粪尿厌氧发酵的比例取20%来进行计算。
公式(3)主要是针对填埋垃圾的经验公式,对于人畜禽粪尿厌氧发酵,也可以使用该公式,只不过人畜禽粪尿中可降解有机物的含量要比垃圾高得多,本文DOC值取60%,因此,三峡库区人畜禽粪尿厌氧发酵产生的甲烷量为38×108×60%×20%×77%×(16/12)×0.5=2.3408×108≈2.3亿kg。
此外,在三峡库区农村,堆肥比较普遍,在堆肥的某些阶段,也可能发生厌氧发酵,产生的甲烷初步估计为沼气池的1/10,即2.3×107亿kg。
同样,人畜禽粪尿厌氧发酵产生的其他气体量也可以根据其与甲烷的比例进行换算,此略。
4固体有机物厌氧发酵产生的气体对三峡库区大气环境影响效应
4.1固体有机物厌氧发酵产生的甲烷对三峡库区大气环境影响
甲烷和二氧化碳一样,吸收短波的能力弱,能使大部分太阳辐射的高能短波通过,但是其吸收长波辐射的能力却比较强,所以,甲烷是一种比较重要的温室气体。在所有温室气体中,甲烷对温室效应的贡献仅次于二氧化碳。目前,甲烷气体对温室效应的贡献已占18%左右,而且在等质量的情况下它的温室效应是二氧化碳的20倍左右。大气中甲烷气体的浓度正在急剧地上升,每年以0.6%的速度增加,在过去的200年时间里浓度增加了一倍。此外,甲烷气体和二氧化碳相比,稳定性相对较差,在大气中的寿命比较短,大约为11年,而二氧化碳在大气中的寿命为120年,正因为甲烷气体的强温室效应和短大气寿命,其减排对减缓气候变暖具有很明显的作用。甲烷主要来源是沼泽、稻田、牲口反刍、固体有机废物等,其甲烷排放分别约占大气甲烷总来源的22%、21%、15%及18%。一般说来,沼泽、稻田及牲口反刍排放的甲烷很难控制,而对于有机固体废物厌氧发酵而言,其产生的甲烷则比较容易利用,因此,固体有机物厌氧发酵产生的甲烷进行有效利用是减少甲烷排放的最有效途径。
4.2其它气体对三峡库区大气环境影响
固体有机废物厌氧发酵产生的气体当中,二氧化碳占30%-50%,二氧化碳是大气中正常的组分,是大气循环不可缺少的成分,但大气中二氧化碳过

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