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垃圾填埋气甲烷 一、垃圾填埋气的产生 垃圾填埋气体指的是在垃圾填埋场中, 被堆积或填埋的城市生活垃圾中所含的大量有机物, 被微生物厌氧消化、 降解所生成的气体。填埋气体的主要成分为 CH4 和 CO2 , 此外还有一些恶臭物质等。CH4和 CO2 是主要的温室气体, 其产生的温室效应对全球环境将造成很大的影响, 而其中 CH4 的当量体积的温室效应潜在值是 CO2 的21倍。 一、垃圾填埋气的产生 （一）第1阶段：好氧发酵阶段 固体废物进入填埋单元的开始的几个星期，由于在填埋作业过程中，空气充分进入垃圾内，垃圾体供氧充分，处于好氧发酵状态。此时，垃圾的降解过程与好氧发酵相似，垃圾中气体的主要成分为N2、O2和CO2。 第1阶段也是产酸阶段，酸性条件为后续厌氧分解创造了条件。此阶段所产生的渗滤液含有高浓度的有机物质。 一、垃圾填埋气的产生 （二）第2阶段：厌氧发酵初始阶段 当垃圾体中的氧气消耗完后，垃圾进入厌氧发酵初始阶段，该阶段持续时间约为11～14天。垃圾中气体的主要成分为N2、H2和CO2，随着厌氧分解的进行，pH值和填埋气产量都开始上升，此时也会产生高浓度的有机渗出液。 （三）第3阶段：甲烷产生的初始阶段 第3阶段为CH4产生的初始阶段，垃圾体开始产生CH4气体，并且不断增加；随着厌氧分解的进行，pH值和填埋气产量都开始上升，此时也会产生高浓度的有机渗出液。 一、垃圾填埋气的产生 （四）第4阶段：甲烷稳定产气阶段 第4阶段为CH4稳定产气阶段，气体的主要成分为CH4和CO2；CH4稳定产气阶段持续7～15年左右。在此阶段，pH上升到最大值，有机渗滤液的浓度下降，填埋气产量和产气中的甲烷浓度升高到最大值。 （五）第5阶段：降解终止阶段 第5阶段为降解终止阶段，CH4和CO2的产生量不断下降，大气渗入填埋场的垃圾层中。由于该阶段厌氧降节速度减缓，垃圾体内有机物基本降解完毕，垃圾体也趋于稳定。 一、垃圾填埋气的产生 填埋气的产生过程 二、产气量的主要决定因素 对于某一固定填埋场影响填埋气体产生速率的因素包括垃圾组分、垃圾含水率、垃圾体内温度和缺氧状态等等 （1）垃圾体含水量与渗滤液回灌 填埋场中多数有机物必须经过经过水解成为溶于水的颗粒才能被微生物利用产生甲烷，填埋场中水分的运移有助于营养物质、微生物的运移，加快产气。适宜产生甲烷垃圾体湿度范围在50%~70% 渗滤液回灌增加填埋场堆体内的湿度，不仅可以改善渗滤液的水质，降低渗滤液中BOD、COD及重金属的浓度，而且可以加速填埋堆体的稳定 二、产气量的主要决定因素 （2）垃圾体内温度 填埋场中微生物的生长对温度比较敏感，因此，填埋场产气速率与温度也有一定关联。大多数产甲烷菌是嗜中温菌，在15~45?C可以生长，最适宜温度范围是32~35?C，温度在10~15?C以下时，产气速率会显著降低。 （3）垃圾中的营养物质成分 填埋场中微生物的生长代谢需要足够的营养物质，包括C、O、H、N、P及一些微量营养?物质，通常填埋垃圾的组成都能满足要求。研究指出，当垃圾的C/N比在20/1~30/1之间时，厌氧微生物生长状态最佳，即产气速率最快。 垃圾中的有机质越多，生物气体的产量就越高。食品垃圾分解时，生物气体的甲烷含量达70%以上。有毒垃圾和工艺垃圾会降低甲烷的产量。 二、产气量的主要决定因素 （4）微生物量 填埋场中与产气有关的微生物主要包括水解微生物、发酵微生物、产乙酸微生物和产甲烷微生物四类[34]，大多为厌氧菌，在氧气存在状态下，产气会受到抑制。大量研究表明，将污水处理厂污泥与垃圾共同填埋，可以引入大量微生物，显著提高产气速率，缩短产气之前的停滞期。 （5）pH值 填埋场中对产气起主要作用的产甲烷菌适宜于中性或微碱性环境，因此，产气的最佳pH范围为6.6~7.4。当pH值在6~8范围以外时，填埋产气会受到抑制。 三、填埋气体产量预测 按照LFG产生方式的不同，产气量计算方法有化学平衡法、生物降解法、总有机碳法和纤维素含量估算法等。 目前应用最多的是美国环保总署（USEPA）提出的经验公式： L0 为最大理论产气量，m3/t； R 为垃圾填埋场的平均处理能力，t/a； k 为产生率常数，1/a； c 为垃圾填埋场使用年限，a； t 为垃圾填埋场运行以来的时间，a。 甲烷发酵： 理论产气量和原料碳氮比计算 理论产甲烷量E= 0.37A +0.49B+ 1.04C L/g发酵原料 理论产CO2量D= 0.37A+ 0.49B+ 0.364C L/g发酵原料 每克发酵原料中脂类化合物的重量，g 每克发酵原料中碳水化合物的重量，g 每克发酵原料中蛋白质的