垃圾填埋气体的安全隐患及其对策

安剑峰

摘 要：我国很多城市在很早以前就开始利用填埋场来销毁垃圾，很多填埋场的选址、设计和运行管理都没有执行现行城市生活垃圾卫生填埋技术规范。城市内周边企业和社区都受到垃圾产生的渗漏液体和填埋气体的污染，同时还存在气体爆炸的危险。文章针对垃圾处理填埋场的运行管理机封场施工提出了存在的问题集处理方式。

关键词：垃圾填埋；甲烷气体；气体迁移；封场施工；抽气；导排

1 填埋气体特性分析

垃圾填埋产生填埋气体的成分是甲烷和CO2，还包括一些微量气体，如NH4、CO、H2、HS、N2和O2等。通常甲烷和二氧化碳占百分之九十以上的比例，剩余是其他气体。

甲烷的特点是无色、无味但易燃易爆，与其他有毒气体混合后产生恶臭气味。在空气中，如果甲烷气体体积达到百分之五至百分之十五，遇到明火便会爆炸。放置在填埋场里的垃圾体内没有氧气和火源，因而不会发生爆炸。然而，填埋气体扩散到填埋场范围边缘或者室内，同时与外界空气混合就会形成高浓度爆炸性气体，随时有爆炸的危险。

2 垃圾填埋场运行安全隐患

填埋垃圾过程中，垃圾产生可生物降解有机物，这种有机物产生填埋气体，厌氧状态下的甲烷产气期是在填埋半年左右发生。填埋气体在填埋的前两年可以达到产生的最高点，之后逐渐回落，回落期很长，有的可以达到20多年甚至更久。填埋垃圾的过程中，整个过程存在填埋气体火灾爆炸危险的隐患。

垃圾填埋场扩散出来的填埋气体易于引起爆炸和火灾，通过这些事故可以发现，必须加强对垃圾填埋场运行管理力度，尤其是针对填埋气体的注意，加强其安全上的管理。对那些没有严格按照现行的《生活垃圾卫生填埋技术规范》进行设计、规划及施工管理的垃圾填埋场和没有达到安全稳定期的垃圾填埋场，需要提高对填埋气体的认识，加强对气体的安全管理工作。因为旧的垃圾填埋场没有设置专门的填埋气体导排系统，有的垃圾填埋是自然堆积，没有经过压实处理，垃圾在自然沉降后，有的地方形成空洞，经过长时间的填埋气体积聚，甲烷气体浓度很容易达到爆炸极限范围，遇到明火或自燃物自燃，就会发生气体爆炸。因此，在垃圾填埋场的运行管理中还必须加强对火源的控制，其中包括运输机械火源、施工机械火源和各类明火、烟火的控制。有的垃圾填埋场设置了气体导排管道系统或石笼，这种导排井和石笼口都是甲烷气体自然排放，浓度适于燃烧爆炸的地方，对这种甲烷气体排放口要有专门的防火防爆管理制度和安全管理技术措施，不能处于无人管理的自由状态。应该将这种排气口规定成禁区，防止火源进入。

3 气体迁移安全

填埋垃圾产生的填埋气体产生后流动着和运动着，主要是源于填埋气体内部有一定压力梯度和气体密度存在，填埋气体受其影响而流动和运动。通常有三种不同类型迁移运动发生在填埋气体运动和流动中：一，填埋垃圾产生的填埋气体向上空迁移；二，填埋垃圾产生的填埋气体向地面方向迁移；三，填埋垃圾产生的填埋气体横向迁移。遇到地质断层、洞穴、疏松层、旧通风道、人造管道等适合迁移的路径时，填埋气体能够向远距离迁移，如果不加以控制，最高可以迁移四百多米。

在填埋场填埋垃圾过程中产生的填埋气体总是顺着缺少阻力的方向疏散，导致封场前大部分填埋气体都扩散到了大气中；封场之后，大气通道被覆盖抑制向上扩散，引起填埋气体体内的压力梯度和密度梯度，导致填埋气体提高横向迁移的速度、距离和氛围。

城市化的进程加速，之前垃圾填埋场都位于城市的边缘区域，那里的填埋气体严重威胁到市区的发展和建设进程，由于垃圾填埋场内的甲烷气体随时有引发爆炸的可能，通过地下裂缝扩散到公共管道或室内，或是集中聚集在地下某管道里，一旦填埋气体浓度扩大到爆炸点，遇到货源便会引发爆炸事故，严重威胁了城市的建设和社会的安定。所以开始监测垃圾填埋场内气体扩散情况十分有必要。有些因素会影响到填埋气体的迁移，其中环境气候和地质构成条件是主要因素。

垃圾分解速度受到环境气候因素的影响，同时填埋气体密度、压力也同样受到环境气候的影响，随着温度的不断升高，垃圾降解的速度也会不断提高，气体产量随之增多，因此，往往填埋气体受到夏季高温影响，产生气体量也是最高的。受到来自天气和气候的变化，填埋气体的迁移速度也会变化；另外，地质结构因素是就垃圾填埋场周围的地质条件和地下设施情况而言，由于气体具有流动性和运动鞋，当气体产生后，可以沿各个路径向各处迁移。这也要求对填埋气体的监测工作持续时间较长。

针对气体迁移带来的问题，如给环境带来污染，存在火灾爆炸的隐患等等，必须加强对垃圾填埋场填埋气体的监测力度，分析气体可能扩散方向，做好预防措施，如截断迁移通道，修建帷幕墙阻止气体前行，做好安全保障工作。

4 垃圾填埋场封场施工安全

4.1 垃圾填埋场为了给垃圾提供覆盖保护，填埋场会做终场的覆盖，这也是在保护土地，为了恢复和利用土地打下基础。覆盖的方式有很多种，可以是单一的用土壤覆盖，也可以实施工程化的方式，包括利用水机气控系统等设施。填埋场的最终覆盖具有很重要的实际意义：第一，可以有效的阻止雨水和其他外来水渗入到垃圾中，这样有利于减少垃圾渗漏液，从而减少污染；第二，在一定程度上可以抑制垃圾散发恶臭及有害气体散发到空气中，从而可以控制污染程度；第三，覆盖的同时可以将垃圾填埋场进行景观美化，利于植被的生长，土地得到再利用。

4.2 垃圾填埋场在封场施工中存在不可忽视的施工安全问题

4.2.1 垃圾体的平整和排水沟的开挖安全。垃圾体的平整和排水沟的修建都涉及到要对填埋垃圾进行开挖，而垃圾填埋体顶部是填埋气体向大气扩散的主要通道，如施工机械与坚硬物碰撞产生火花，足以点燃填埋气体，引发火灾或爆炸。如果开挖过程中遇到甲烷气体涌出则发生爆炸的可能性更大。因此，在开挖中必须做好对甲烷气体的适时监测，当发现有甲烷气体涌出或甲烷气体达到报警浓度时，用事先准备好的鼓风机进行吹风，将达到一定浓度的甲烷气体稀释吹散，施工中更要注意防止火源。

4.2.2 抽气导排井的钻井施工安全。目前，垃圾填埋场的抽气井施工常采用桩管法和钻孔法。钻孔法的弊端是施工时空气容易进入钻孔内，与垃圾填埋气体中的甲烷气混合而形成达到爆炸浓度和氧气含量的爆炸性气体，当钻头遇到石块等坚硬物时，一旦产生火花就会引起爆炸，且该工艺不易采取防护措施。与钻孔法相比，桩管法具有施工速度快、成本低等优点，具有一定优势。但传统的桩管施工工艺也存在桩管内因填埋气体而引发爆炸的可能性。填埋气体有可能从桩尖与桩管之间的缝隙进入桩管内，与桩管内的空气混合而达到爆炸浓度范围，在桩锤击打桩头或桩管时，也可能产生火花，引起桩管中的混合气体发生爆炸。如因桩管强度偏低，不足以抵抗管内气体爆炸所产生的压力，就会发生桩管爆裂事故，造成设备损坏和人员伤亡。但是桩管成井法的安全隐患可以采取不让填埋气体进入桩管中的方法加以根除，其方法是用黏土加水填入桩管中，堵住垃圾填埋体中的甲烷气体进入桩管的路径，使桩管中不能形成气体爆炸的条件，保证桩管成井施工的安全。

4.2.3 抽气管网的装配安全。在抽气管网的铺设连接中，特别是准备用来发电的抽气管网连接，因为甲烷流量较大，且甲烷浓度处于燃烧爆炸的浓度范围，发生火灾爆炸的可能性更大，因此，在每个抽气井上应安装1个流量控制阀门，以便于安全检修和安装操作。

参考文献

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[2]J A E Godson，P J Witherington，Evaluation of risk associated with hazardous ground gases，Proceedings of Fourth.Intemational Conference an Re-use of Contaminated land Landfills. London，1996.