從垃圾填埋氣中凈化回收甲烷的技術

【摘要】在當前我國社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中，人們?yōu)榱斯?jié)約資源、護環(huán)境，就采用相關的工藝手段，從垃圾填埋氣中來對甲烷氣體進行回收。本文通過對垃圾填埋氣中凈化回收甲烷技術的相關內(nèi)容進行簡要的介紹，討論了該回收技術的工藝化應用情況，以供參考。

【關鍵詞】垃圾填埋氣；凈化；甲烷回收

在當前我國城市經(jīng)濟建設的過程中，垃圾填埋氣中含有的成分比較復雜，其中主要包括了甲烷、二氧化碳、氮氣以及水等。如果直接排出不僅對周圍環(huán)境有著嚴重的影響，而且還存在著一定的安全隱患，這就給人們的生活帶來了嚴重的影響。因此我們就采用凈化回收甲烷技術，來對垃圾填埋其進行相應的回收處理，這樣不僅使其經(jīng)濟效益、環(huán)境效益以及生態(tài)效益等方面的問題得到進一步的提高，還滿足了人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?。而且隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們也開始將垃圾填埋氣的凈化回收技術進行工業(yè)化生產(chǎn)，進而有利于我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。下面我們就對垃圾填埋氣中凈化回收甲烷技術的相關內(nèi)容進行介紹。

一、垃圾填埋氣的產(chǎn)氣規(guī)律和特點

1、產(chǎn)氣條件

(1)廢物的組成。垃圾中有機成分產(chǎn)生甲烷，因此，必須有大量的有機物存在，通常甲烷氣體濃度達到38%以上，才有利用的價值。

(2)厭氧環(huán)境。在厭氧環(huán)境中，借厭氧微生物菌的作用垃圾總的有機物才能分解。垃圾填埋場必須嚴密壓實，才能有效的產(chǎn)生甲烷氣體。

(3)濕度。濕度對于有機物厭氧腐爛、發(fā)酵過程是重要的，水為厭氧微生物菌的成長和新陳代謝提供了介質(zhì)，并且提供了厭氧菌營養(yǎng)和傳輸?shù)那馈穸热Q于垃圾最初的水分含量、地表和地下水資源滲透范圍和有機物腐爛產(chǎn)生的水分。

(4)酸度。垃圾發(fā)酵產(chǎn)生沼氣的反應，對土壤酸度pH值(酸度測量值)敏感;產(chǎn)生甲烷的最佳pH值是在6.8～7.2之間。甲烷產(chǎn)量在pH值低于6.5時，急劇下降。

(5)溫度。厭氧微生物菌的作用受溫度的影響也很大;在50～60℃產(chǎn)生甲烷氣的速率最大。但是，在垃圾填埋氣中，有機物降解過程可以為甲烷的生成提供足夠的熱量。

(6)其它因素。垃圾堆實的密度、垃圾填埋場的設計和其它地理條件都會影響甲烷氣體的生成數(shù)量和速度。垃圾填埋量至少在一百萬噸以上，才適合填埋氣的回收利用。

2、特點與作用

填埋氣的成分主要是由甲烷和二氧化碳組成，通常混合比是55%甲烷和45%二氧化碳，但同時還含有不少于1%的其它揮發(fā)性有機物。填埋氣在大氣中排放是有害的，不僅揮發(fā)性有機物對空氣造成毒性，而且影響周圍居民的生存，增加大氣溫室效應。甲烷是易燃氣體，在有限空間里，當空氣中甲烷含量在5%以上，則會發(fā)生爆炸，使周圍建筑和人身安全受到威脅。

填埋氣會在土壤中水平遷移，引起垃圾填埋場以外的地方發(fā)生爆炸。填埋氣還會影響地下水水質(zhì)，溶于水的二氧化碳，增加了地下水的硬度和礦物質(zhì)的成分。

二、凈化回收甲烷工藝原理和流程

1、基本原理

通過相關的統(tǒng)計分析，我們可以發(fā)現(xiàn)垃圾填埋氣中存在的成分十分的復雜，其中處理還有氧氣、氮氣、甲烷以及二氧化碳以外，還存在著一些有毒的氣體。因此如果將其直接排出，那么不僅對周圍環(huán)境造成嚴重的污染，而且具有一定的安全隱患，時刻威脅著周圍居民的生命財產(chǎn)安全，因此我們就采用相應的凈化回收工藝，來對甲烷進行回收。

在對垃圾填埋氣中的甲烷進行凈化回收的過程中，人們首先要對填埋氣體中存在的有毒氣體，因此就通過對這些有毒氣體進行相關分析，采用冷凍液化的方式，來將對這些有毒氣體進行除去。其次通過變壓吸附法在對垃圾填埋氣中的二氧化碳和其他氣體進行去除，這樣就使得混合氣體中的甲烷的濃度大幅度的提升。而且根據(jù)相關的實驗分析，我們發(fā)現(xiàn)在對甲烷進行凈化回收處理的過程中，如果對其壓力進行相應的提升，那么混合氣體中個成分的吸附能力就會變遷，這就使得甲烷回收的純度大幅度的提升。

2、工藝流程

在對垃圾填埋氣進行凈化回收的過程中，人們?yōu)榱丝梢詫⑻盥衿渲写嬖诘挠卸酒渌M行去除，我們就采用預冷分離的方法，來對其進行處理。而且通常情況下，垃圾填埋氣中也存在著一些硫化物，我們就可以采用脫硫系統(tǒng)來對其進行處理，從而使得整個系統(tǒng)中存在的有害物質(zhì)得到很好的處理。在對垃圾填埋氣中存在的有害物質(zhì)進行處理完成以后，我們就開始準備甲烷的吸附處理，從而對垃圾填埋其中的甲烷氣體進行相應的回收凈化。

再生用的氣體來自變壓吸附系統(tǒng)排出的解吸氣。解吸氣加熱后進入處于加熱再生步驟的吸附器將吸附材料中吸附的雜質(zhì)組分解吸出來。

對于垃圾填埋過程中產(chǎn)生的氣體，必須要經(jīng)過處理，只有進行脫硫等處理后才能保障對環(huán)境的危害降到最低，對于氣體中的二氧化碳以及其他烴類物質(zhì)也需要通過吸附系統(tǒng)才能有效凈化，目前我國在這方面與國際水平還有一定差距，應該積極借鑒國外先進技術和相關理念才能讓我國的垃圾處理水平得到提升，尤其是處理工藝流程方面更應該將先進技術因地制宜的應用到實際當中。

3、污水處理

系統(tǒng)中所排出的污水集中到污水池，經(jīng)過污水凈化處理后的凈化水循環(huán)用于凈化系統(tǒng)的冷卻及填埋場的細菌液發(fā)酵。污水處理中產(chǎn)生的廢渣去閉式火炬完全燃燒后排空。整個系統(tǒng)除補充少量新鮮水外，其余公用工程系統(tǒng)完全自給。

三、工業(yè)化應用

為了有效地處理城市產(chǎn)生的垃圾，由香港政府投資在新界東北建設3500萬m3垃圾填埋場，總投資8．75億港元。每天垃圾廢物的接收量為2300t，高峰段每發(fā)酵產(chǎn)生垃圾填埋氣15000m3/h～20000m3/h。該凈化項目總投資(含進口燃氣壓縮機、3000KW發(fā)電機、19公里產(chǎn)品甲烷輸送管線)約2．5億港元，裝置設計壽命20年，設計生產(chǎn)85％甲烷城市煤氣8000m3/h。由此可見，該項目不僅具有良好的環(huán)境效益，也具有較好的經(jīng)濟效益。

四、結(jié)束語

總而言之，在當前我國社會經(jīng)濟發(fā)展的過程中，隨著城市化進程的不斷加快，人口數(shù)量也在不斷的增多，這就給我國城市規(guī)劃建設帶來了巨大的壓力。而對垃圾填埋氣進行有效的處理，不僅可以使得人們的生活環(huán)境得到有效的保障，還有著良好的經(jīng)濟效益。為人們的日常生活和生產(chǎn)提供大量的能源和資源。而且隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們?yōu)榱耸沟美盥駳鈨艋厥盏男Ч玫竭M一步的提高，就將許多先進的處理技術應用到其中，從而使得垃圾填埋其中甲烷氣體回收的純度和效率得到有效的提升，進而促進了我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，為人們提供了一個良好的生活環(huán)境。

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