垃圾填埋气的净化技术进展

国外开发了一种生物洗涤塔，用以处理填埋气中的硫化物。如图2所示，填埋气由底部进入气-液接触塔，被曝气池的活性污泥所洗涤；包含有硫化物的污泥溶液返回至曝气池后，在池中被硫氧化细菌如硫杆菌（Thiobacillus）等氧化为硫酸盐。在实际规模的填埋气处理过程中，H2S的去除效率很高，可从2000×10-6降至20×10-6。
2.5膜分离
膜分离技术具有分离效率高、能耗低、设备简单、工艺适应性强等特点，近年来，性能优异的新型膜材料不断涌现，使得气体膜分离技术在填埋气净化上获得了广泛应用。如图3所示，它是利用填埋气中各种气体组分对渗透膜选择透过速率的不同而将CH4与其它杂质气体分离。

图3膜分离流程原理图
由于气体分离效率受膜材料、气体组成、压差、分离系数以及温度等多种因素的影响，且对原料气的清洁度有一定要求，膜组件价格昂贵，因此气体膜分离法一般不单独使用，常和溶剂吸收、变压吸附、深冷分离、渗透蒸发等工艺联合使用。
2.6吸附分离
吸附分离是通过吸附剂对气体组分的选择性吸附来实现的。可净化填埋气的吸附剂有活性炭、硅胶、分子筛等，其中活性炭因其较大的表面积、良好的微孔结构、多样的吸附效果、较高的吸附容量和高度的表面反应性等特征，应用最为广泛。
近年来，变压吸附已发展成为一种新型高效的气体分离技术，其特点是通过改变被吸附组分的分压，使吸附剂得到再生，而分压的快速变化又是靠改变系统总压或使用吹扫气体来实现的。如图4所示，在填埋气的净化操作中，CO2及杂质气体在加压下的吸附单元中被选择性吸附，使其与CH4分离，随后于再生单元中减压后解吸，使其排出系统，吸附剂得到再生。美国对填埋气中CO2和CH4分离有成熟经验。据介绍CO2脱除率大于95％。但该工艺操作程序复杂，设备易损坏，投资费用和维护费用高。

图4变压吸附净化填埋气示意图
3填埋气净化的联合工艺
从减轻环境污染、回收清洁能源的角度出发，近年来，填埋气净化的单一工艺、新型工艺和联合工艺层出不穷，这些工艺大都是从天然气净化工艺及传统的化工工艺发展而来的。典型的联合工艺有物理分离-化学氧化洗涤-催化吸附、深冷-溶剂吸收-膜分离、生物过滤-变压吸附-分子筛过滤等等，它们不仅使填埋气的净化效率大大提高，且工艺经济性也越来越接近实用化的水平。
我国南京、杭州、鞍山等地对填埋气的回收利用项目已经启动，通过联合工艺对填埋气进行收集、储存和净化处理后的气体，完全可用作发电、生产汽车燃料等用途。图5和图6为鞍山填埋气利用方案示意图：

图5填埋气发电示意图

图6填埋气制备汽车燃料示意图
4结语
LFG是有机物在厌氧细菌的作用下，在代谢过程中产生的以甲烷为主的可燃气体，它既会引起二次污染、造成温室效应，经净化处理后，又是一种潜在的清洁能源。本文通过对国内外LFG净化工艺的研究认为：
（1）LFG在回收利用之前，应脱除其中的惰性气体（如CO2、N2等）和有害的微量组分（H2S、硅氧烷、卤代烃等），以增加燃烧热值、降低集输费用，更适用于后续的能源回收。
（2）LFG的净化步骤包括：颗粒与水脱除的预处理、深冷脱氮、酸性气体和微量组分的脱除等，涉及到的单元操作有：过滤、深冷、吸收、生物净化、吸附、膜分离等。
（3）LFG因其组分复杂多变、有害组分浓度低危害大等特点，需要联合多种工艺进行净化处理，国内外在LFG的回收利用上，已有相关经验可供借鉴。
参考文献略