填埋场作业面恶臭气体覆膜收集-蓄热式净化系统研究*

袁文祥

（1.上海环境卫生工程设计院，上海 200232；2.上海市环境工程设计科学研究院有限公司，上海 200232）

目前针对填埋场作业过程中产生恶臭气体的控制措施包括：缩小作业区域或采取快速高效作业方式，减小臭气散发面；用沙、土和覆盖膜等及时覆盖，隔断散发路径；向垃圾堆体喷洒除臭药剂，掩蔽或中和臭气成分；通过在作业面覆膜及铺设管道收集臭气，进行集中处理等［1］。采用臭气掩蔽、防止其扩散的方式，未能从根本上去除恶臭物质成分，而生物净化和直接氧化焚烧等方式的经济成本太高，如何经济有效控制填埋作业面的恶臭污染散发是目前环保工作的难点之一，笔者通过对填埋场大型面源收集的恶臭气体开展特性研究，提出了一种针对含低浓度甲烷臭气的蓄热式自氧化净化工艺方案。

1 填埋场作业面覆膜收集气体试验

待垃圾填埋作业面停止压实作业后，在选定的区域铺设臭气收集管道，如图1所示，3根Ф60 mm的螺纹加强型管道上布设0.5 cm×2 cm的矩形通气孔，布设角度为120°，用HDPE膜覆盖，在Ф150 mm管道出口排风机排风管道口处进行气体的采样监测。

图1 覆膜下管道布置

本研究采用表1中分析方法对填埋场作业面覆膜下抽送的恶臭气体进行了分析，该臭气具有一些填埋气的特征，含有低浓度可燃组分，同时也混合了部分新鲜垃圾的恶臭排放特征，气体成分如表2所示，以甲烷计的有机物浓度为1 428～7 142 mg/m3，CO浓度为2 500～10 000 mg/m3，气体的热值为100～400 kJ/m3，完全放热可使燃烧烟气升温60～200℃。

2 作业面覆膜收集气体处理方法分析

目前的恶臭气体处理技术包括吸收法、吸附法、生物法、非热平衡等离子法、燃烧法等。其中，燃烧法的净化效率最高，燃烧温度820℃，停留时间1 s时对恶臭的氧化率可达99%。吸收法在强化化学吸收的条件下也可以达到90%以上的净化效率，但需消耗大量化学药品，且产生污水二次污染问题。吸附法主要适合于一些入口浓度不高，污染物负荷不重且排放要求高的应用场合，对NH3的净化效率不高。非热平衡等离子体净化方法主要适用于一些低浓度的应用场合，净化效率一般。生物法运行成本低、易操作，但在高负荷应用场合下，所需占地面积和设置规模较大，此外，该法受气候影响较大，易出现性能不稳定情况［2］。

除燃烧法外，其余方法均无法彻底去除CH4、CO及其他产生臭味的挥发性有机物质。常规的燃烧法尽管效率很高，但填埋场作业面覆膜收集的恶臭气体所含甲烷气体较低，采用直接热力燃烧需补充燃料，造成运行成本很高。近20 a来，随着换热技术的发展，蓄热式燃烧装置的燃烧热回收效率可达95%，大大降低了燃烧运行成本，从而在工业有机气体净化中得到广泛应用［3］。由于填埋场作业面覆膜收集的恶臭气体（含约1%低浓度甲烷）具有200～400 kJ的热值，通过回收臭气的氧化热量，预热待处理的臭气，在系统稳定运行后，无需添加燃料便可实现对膜覆盖收集的填埋场作业面恶臭气体的蓄热氧化净化处理。

表1 主要测试项目分析方法及仪器参数

表2 填埋场作业面恶臭气体组成

3 臭气蓄热式净化工艺方案

3.1 臭气移动式覆膜收集

通过在填埋场作业面周围沟渠预铺设的固定式排气主管路，主管上间隔设置带管帽的支管连接口，穿孔支管按一定间距平行铺设在暂停填埋作业（日覆盖或中间覆盖等阶段）的作业区表面，然后将隔离膜铺盖在支管上方，实现在垃圾作业区上方形成一个带穿孔集气管的围合的空间；利用主管路末端抽风设备的负压作用下，作业区臭气经过主管和穿孔支管收集，并进行集中后续处理，以防止作业区填埋垃圾的恶臭向周围环境散发。臭气支管和隔离膜可拆卸、组装和移动，方便进行下一个作业流程或将其移动至下一个作业面，见图2。

图2 填埋场臭气移动式覆膜收集示意

3.2 臭气蓄热式氧化净化

通过将作业面收集的臭气加热氧化升温至850℃以上，停留时间为1 s，其中有机可燃组分氧化分解为CO2和H2O；氧化产生热量被蓄热体贮存起来，用于预热新进入的臭气，从而节省升温所需要的燃料消耗，降低运行成本。笔者将以二室蓄热式氧化装置（RTO） 进行分析，由2个蓄热室、1个氧化室组成，2个蓄热室在阀门切换下，依次进行预热-氧化-蓄热3个阶段，完成臭气的热力燃烧过程，净化处理效果一般可达90%（见图3～4）。

图3 二室RTO装置运行过程1

图4 二室RTO装置运行过程2

1）预热。待处理臭气进入蓄热室A的陶瓷介质层（该陶瓷介质贮存了上一循环的热量），臭气自下而上通过蓄热室A的蓄热陶瓷，陶瓷释放热量，同时臭气吸收热量，温度升高，臭气被蓄热陶瓷加热到设定温度，此时蓄热室A称为“预热室”；臭气随后离开蓄热室后以较高温度进入氧化室，此时臭气温度的高低取决于陶瓷体体积、气体流速和陶瓷体的几何结构。

2）氧化。含低浓度甲烷高温臭气进入氧化室后彻底氧化，升温至设定的氧化模是25 t/d，设计清水产生率是90%以上，经过连续运行，设备可以达到较好的处理效果，其运行费用见表2。

表2 MVC技术处理渗沥液的运行成本核算

3 结论与建议

1）MVC工艺处理垃圾中转站渗沥液的清水产生率达到90%以上，清水中SS低于检测限，CODCr为 158～784 mg/L， TOC 为 14～200 mg/L，NH3-N为2.20～3.10 mg/L，TN为4～133 mg/L，TP为0.01～0.67 mg/L，去除率依次为：99.9%、95.39%～99.15%、96.18%～99.83%、76.35%～82.56%、91.41%～99.52%和91.2%～99.9%，对污染物有较好的去除效果，尤其是SS、NH3-N、TP水质指标达到GB 16889—2008中表3的要求。MVC工艺比膜处理法具有更大的工程推广应用优势。

2）单独使用MVC技术不能使渗沥液完全达标排放，应该进一步研究MVC技术与离子交换、化学氧化、物理吸附等组合工艺，使渗沥液达到相应的排放标准或回用标准。MVC工艺产生的少量含高浓度有机物的浓缩液需要进行专门的处理，也需要研究者进行深入研究。

［1］王彩虹，陈伟雄，谭润宇，等.机械蒸发-离子交换铵回收工艺在垃圾渗滤液处理中的应用［J］.环境工程，2010，36（11）：40-42.

［2］汪梅.垃圾填埋场渗滤液的MVC蒸发处理工艺介绍［J］.广东化工，2011，38 （7）：122.

［3］张立奎.热泵蒸发及其在浓缩垃圾渗滤液中应用的初探［J］.环境工程，2011（S1）：294-297.