生活垃圾填埋場填埋氣治理中冷凝水處理分析

上海躍昕環保科技有限公司 萬俊

在生活垃圾填埋場運行過程中，垃圾堆體內部有機物自然發酵產生填埋氣，產生的氣體在堆體中流動時，通常為飽和狀態。但通過氣體收集系統進行收集時，水汽溫度會逐漸冷卻，在管道中產生凝結水，即填埋氣的冷凝水。

上海老港固廢基地沼氣綜合利用項目主要承擔老港廢棄物處置基地生活垃圾填埋場中厭氧發酵產生的填埋氣，嚴格按照《生活垃圾填埋場填埋氣體收集處理及利用工程技術標準》和基地公司的要求，對填埋氣進行有組織收集及合規劃處理工作。本項目通過與生活垃圾填埋場作業人員緊密配合，對未作業面采取HDPE1.0mm土工膜長期覆蓋、對正在進行的作業面采取HDPE0.5mm土工膜臨時覆蓋的方式，通過交叉作業的方式，避免產生的填埋氣無組織散逸至空氣中，導致周邊區域環境惡臭、溫室效應加劇等問題。

一般情況下，填埋氣在生活垃圾填埋場填埋過程中就已產生，所以填埋氣采集應在填埋過程中就開始實施。通常收集填埋氣的方式主要有兩種：

（1）對于分層堆放的生活垃圾填埋場，可采用水平收集系統，但要注意收集管道的敷設不可影響垃圾的填埋作業。本項目填埋氣收集采用膜下水平收集的方式，通過在填埋場上敷設收集各分支管道，以抽氣設備負壓抽取的形式，將填埋氣引至生物質天然氣提純裝置預處理系統中，進行下道工序處理。

填埋氣在完成由填埋場輸送至提純處理設備區間，因管道施工敷設條件的局限性，僅可采取露天敷設，且管道呈U字形段施工較多。冷凝水匯集于氣體收集系統中的低凹點，可阻礙傳至抽氣設備的真空，影響填埋氣體收集系統的運行。因此填埋氣冷凝水的控制、收集對于填埋氣收集系統的正常運行至關重要。填埋氣冷凝井可以促進氣體收集管道中隨氣流一起流動的冷凝液形成液滴，并將冷凝水以一定方式從氣體中分離出來，匯集于固定地方，從而防止氣體收集管道的堵塞。

（2）對于已建成封場的生活垃圾填埋場，可采用表面收集或豎井收集的方式，但垃圾填埋深度大于20m時，應采用表面收集與豎井收集相結合的方式。根據現場實際情況，不利于使用豎井收集的方式，不過多闡述豎井收集的詳細方法。

一、原收集系統的概述

因上海老港綜合生活垃圾填埋場運行時間在前，填埋氣收集系統施工完成在后，考慮收集管道在敷設階段中的施工條件，以及與填埋作業存在交叉施工面的問題，在不影響填埋作業的情況下，將無組織散逸的填埋氣收集利用。經行業專家和設計單位共同協商確認，本項目收集系統采用常規模式下的膜下水平收集方式，通過在填埋庫區表層以縱橫交錯的方式，敷設分布收集各分支管道，管徑由小往大的依次改變，連接至庫邊收集主管道內，再通過抽真空的方法來控制氣體的流動方向，使填埋氣有組織收集、無害化處置。圖1所示為填埋氣收集系統平面布置圖；圖2所示為冷凝水管道過路段示意圖；圖3所示為冷凝水管道過路段立面圖。

圖1 收集系統平面布置圖

圖2 冷凝水導排平面圖

圖3 冷凝水導排立面圖

二、事故案例

收集系統于2017年11月份開始進入調試階段，填埋氣平均收集量為10萬Nm3/d，供于生物質天然氣提純裝置轉換使用及火炬應急燃燒。初期收集系統使用平穩，主收集管道內負壓穩定在-3KPa以內、管道無積水或少量積水。截止使用至2018年1月份，主收集管道內負壓由原先-3KPa緩慢降至-22KPa，抽氣設備持續超負荷運轉，填埋庫區上收集各分支管道可明顯聽見“嘩嘩”的水流聲。針對該異常現象的出現，立即展開調查分析，情況如下：

分析1：收集管道在三個月的投入時間，少量冷凝水無法隨填埋氣進入冷凝水收集排放裝置內集中處理，堆積于收集管道U字形內。冷凝水經過長期的日積月累，由少量變為大量，致使收集管道內負壓由原先-3KPa降至-22KPa，造成填埋氣抽氣設備持續性超負載運行；同時因氣中含水量過多，致使生物質天然氣提純裝置脫硫系統中氧化鐵和活性炭泡水失效、凝固板結等連鎖反應，引起沼氣壓縮機出口至脫硫系統進口填埋氣流通不順暢，壓力超高；

分析2：填埋氣日處理量過高，雖達到異味控制的目標，但填埋場產氣速率緩慢，填埋氣供應不足，故而導致該現象的發生；

分析3：填埋場產氣速率充足，收集管網各閥開度較小，氣體流通受阻較多，故而導致該現象的發生；

經調查，采用排除試驗的方式，最終確認問題根源為分析1，收集各分支管道內部均有或多或少的冷凝水積水現象。

最初收集系統關于冷凝水收集處置的設想為收集管道敷設采用由高至低的方式放坡，填埋氣在收集管道內通過冷凝反應后的冷凝水，可通過自流和抽氣設備自有的一定負壓的方式流至冷凝水收集排放裝置中，排放至滲瀝液調節池。

經實踐證明，填埋庫區上部各分支管道堵塞嚴重、積水量過多，未按照原設計方案中的冷凝水回流處置流程處理。主要問題有以下兩方面：

（1）填埋作業期間，生活垃圾運輸車輛及倒撥用挖機長時間在庫區上通行，對堆體完成由上往下的一個不均勻的壓實力，導致堆體表面凹凸不平面，冷凝水無法自流至冷凝水收集排放裝置中，故而導致填埋氣收集管道受堵嚴重，抽氣設備無法正常運轉。

（2）生活垃圾經倒撥挖機按一定比例填埋放坡后，垃圾堆體本身未經夯實，存在一定的不密實性，再由一定時間的自然沉降，引起堆體表面凹凸不平，冷凝水無法自流至冷凝水收集排放裝置中，故而導致填埋氣收集管道受堵嚴重，抽氣設備無法正常運轉。

三、整改方案

針對該事件，公司組織現場人員、行業內專家和相關專業設計人員共同參與研究分析，依據生活垃圾填埋場堆體一直處于填埋作業狀態和生活垃圾本身存在的不均勻沉降的性質，最終決定采用收集各分支管道局部凹凸面管底墊高和分段引流相結合的方式，將收集各分支管道內冷凝水去除。詳細做法如下：

（1）管道墊高：受垃圾堆體標高不一致的影響，無法做到絕對的坡度將收集各分支管道內的冷凝液流至冷凝水收集排放裝置中。通過外在的助力形式，使用堆體HDPE膜的壓石塊將低液位收集管道的高度高于氣流的方向，再加上抽氣設備自帶的一部分吸引力，可實現冷凝液的集中處置，且不影響收集系統的正常使用。

（2）分段引流：因垃圾堆體表面各處的標高存在一定程度的高低差，無法統一設置一條合理的冷凝水收集排放裝置，需要在多個面獨立完成部分區域的冷凝液收集工作。前期冷凝液的收集方式與a方案一致，后期再將N個a統一匯總至一條冷凝水收集排放裝置中，實施分區域冷凝水去除。

經改善后的收集管道的正常運行，氣溫的多次冷熱交替后，負壓未出現明顯的變化，說明該方案的設計和施工是合理的。實踐證明，這種冷凝水去除方式可行有效。

四、結論與建議

建議：冷凝水的去除方法需結合自身填埋場的實際情況，不可盲目截取。

（1）不同的生活垃圾填埋場所碰到的冷凝水去除的情況不同，需靈活采用不同的處理方式，可大大降低冷凝水的阻礙問題，確保抽氣設備在正常的工況下運行；冷凝水進入合規的處理點，嚴格按照現行環保條例處置。

（2）生產過程中，加強員工對生活垃圾填埋場的巡檢工作，定期對每位員工進行理論知識和應急處理方法的培訓，培養員工及時發現及時處理及時記錄的好習慣，理論與實踐的結合才能更好地完成本職工作。

五、結論

實踐證明，采用管道底部墊高與分段引流相結合的方法，可以很好地去除收集管道中冷凝液積存問題，為以后生活垃圾填埋場填埋氣中冷凝水的設計與施工提供了借鑒，具有很好的參考價值。