生活垃圾填埋场填埋气治理中冷凝水处理分析

上海跃昕环保科技有限公司 万俊

在生活垃圾填埋场运行过程中，垃圾堆体内部有机物自然发酵产生填埋气，产生的气体在堆体中流动时，通常为饱和状态。但通过气体收集系统进行收集时，水汽温度会逐渐冷却，在管道中产生凝结水，即填埋气的冷凝水。

上海老港固废基地沼气综合利用项目主要承担老港废弃物处置基地生活垃圾填埋场中厌氧发酵产生的填埋气，严格按照《生活垃圾填埋场填埋气体收集处理及利用工程技术标准》和基地公司的要求，对填埋气进行有组织收集及合规划处理工作。本项目通过与生活垃圾填埋场作业人员紧密配合，对未作业面采取HDPE1.0mm土工膜长期覆盖、对正在进行的作业面采取HDPE0.5mm土工膜临时覆盖的方式，通过交叉作业的方式，避免产生的填埋气无组织散逸至空气中，导致周边区域环境恶臭、温室效应加剧等问题。

一般情况下，填埋气在生活垃圾填埋场填埋过程中就已产生，所以填埋气采集应在填埋过程中就开始实施。通常收集填埋气的方式主要有两种：

（1）对于分层堆放的生活垃圾填埋场，可采用水平收集系统，但要注意收集管道的敷设不可影响垃圾的填埋作业。本项目填埋气收集采用膜下水平收集的方式，通过在填埋场上敷设收集各分支管道，以抽气设备负压抽取的形式，将填埋气引至生物质天然气提纯装置预处理系统中，进行下道工序处理。

填埋气在完成由填埋场输送至提纯处理设备区间，因管道施工敷设条件的局限性，仅可采取露天敷设，且管道呈U字形段施工较多。冷凝水汇集于气体收集系统中的低凹点，可阻碍传至抽气设备的真空，影响填埋气体收集系统的运行。因此填埋气冷凝水的控制、收集对于填埋气收集系统的正常运行至关重要。填埋气冷凝井可以促进气体收集管道中随气流一起流动的冷凝液形成液滴，并将冷凝水以一定方式从气体中分离出来，汇集于固定地方，从而防止气体收集管道的堵塞。

（2）对于已建成封场的生活垃圾填埋场，可采用表面收集或竖井收集的方式，但垃圾填埋深度大于20m时，应采用表面收集与竖井收集相结合的方式。根据现场实际情况，不利于使用竖井收集的方式，不过多阐述竖井收集的详细方法。

一、原收集系统的概述

因上海老港综合生活垃圾填埋场运行时间在前，填埋气收集系统施工完成在后，考虑收集管道在敷设阶段中的施工条件，以及与填埋作业存在交叉施工面的问题，在不影响填埋作业的情况下，将无组织散逸的填埋气收集利用。经行业专家和设计单位共同协商确认，本项目收集系统采用常规模式下的膜下水平收集方式，通过在填埋库区表层以纵横交错的方式，敷设分布收集各分支管道，管径由小往大的依次改变，连接至库边收集主管道内，再通过抽真空的方法来控制气体的流动方向，使填埋气有组织收集、无害化处置。图1所示为填埋气收集系统平面布置图；图2所示为冷凝水管道过路段示意图；图3所示为冷凝水管道过路段立面图。

图1 收集系统平面布置图

图2 冷凝水导排平面图

图3 冷凝水导排立面图

二、事故案例

收集系统于2017年11月份开始进入调试阶段，填埋气平均收集量为10万Nm³/d，供于生物质天然气提纯装置转换使用及火炬应急燃烧。初期收集系统使用平稳，主收集管道内负压稳定在-3KPa以内、管道无积水或少量积水。截止使用至2018年1月份，主收集管道内负压由原先-3KPa缓慢降至-22KPa，抽气设备持续超负荷运转，填埋库区上收集各分支管道可明显听见“哗哗”的水流声。针对该异常现象的出现，立即展开调查分析，情况如下：

分析1：收集管道在三个月的投入时间，少量冷凝水无法随填埋气进入冷凝水收集排放装置内集中处理，堆积于收集管道U字形内。冷凝水经过长期的日积月累，由少量变为大量，致使收集管道内负压由原先-3KPa降至-22KPa，造成填埋气抽气设备持续性超负载运行；同时因气中含水量过多，致使生物质天然气提纯装置脱硫系统中氧化铁和活性炭泡水失效、凝固板结等连锁反应，引起沼气压缩机出口至脱硫系统进口填埋气流通不顺畅，压力超高；

分析2：填埋气日处理量过高，虽达到异味控制的目标，但填埋场产气速率缓慢，填埋气供应不足，故而导致该现象的发生；

分析3：填埋场产气速率充足，收集管网各阀开度较小，气体流通受阻较多，故而导致该现象的发生；

经调查，采用排除试验的方式，最终确认问题根源为分析1，收集各分支管道内部均有或多或少的冷凝水积水现象。

最初收集系统关于冷凝水收集处置的设想为收集管道敷设采用由高至低的方式放坡，填埋气在收集管道内通过冷凝反应后的冷凝水，可通过自流和抽气设备自有的一定负压的方式流至冷凝水收集排放装置中，排放至渗沥液调节池。

经实践证明，填埋库区上部各分支管道堵塞严重、积水量过多，未按照原设计方案中的冷凝水回流处置流程处理。主要问题有以下两方面：

（1）填埋作业期间，生活垃圾运输车辆及倒拨用挖机长时间在库区上通行，对堆体完成由上往下的一个不均匀的压实力，导致堆体表面凹凸不平面，冷凝水无法自流至冷凝水收集排放装置中，故而导致填埋气收集管道受堵严重，抽气设备无法正常运转。

（2）生活垃圾经倒拨挖机按一定比例填埋放坡后，垃圾堆体本身未经夯实，存在一定的不密实性，再由一定时间的自然沉降，引起堆体表面凹凸不平，冷凝水无法自流至冷凝水收集排放装置中，故而导致填埋气收集管道受堵严重，抽气设备无法正常运转。

三、整改方案

针对该事件，公司组织现场人员、行业内专家和相关专业设计人员共同参与研究分析，依据生活垃圾填埋场堆体一直处于填埋作业状态和生活垃圾本身存在的不均匀沉降的性质，最终决定采用收集各分支管道局部凹凸面管底垫高和分段引流相结合的方式，将收集各分支管道内冷凝水去除。详细做法如下：

（1）管道垫高：受垃圾堆体标高不一致的影响，无法做到绝对的坡度将收集各分支管道内的冷凝液流至冷凝水收集排放装置中。通过外在的助力形式，使用堆体HDPE膜的压石块将低液位收集管道的高度高于气流的方向，再加上抽气设备自带的一部分吸引力，可实现冷凝液的集中处置，且不影响收集系统的正常使用。

（2）分段引流：因垃圾堆体表面各处的标高存在一定程度的高低差，无法统一设置一条合理的冷凝水收集排放装置，需要在多个面独立完成部分区域的冷凝液收集工作。前期冷凝液的收集方式与a方案一致，后期再将N个a统一汇总至一条冷凝水收集排放装置中，实施分区域冷凝水去除。

经改善后的收集管道的正常运行，气温的多次冷热交替后，负压未出现明显的变化，说明该方案的设计和施工是合理的。实践证明，这种冷凝水去除方式可行有效。

四、结论与建议

建议：冷凝水的去除方法需结合自身填埋场的实际情况，不可盲目截取。

（1）不同的生活垃圾填埋场所碰到的冷凝水去除的情况不同，需灵活采用不同的处理方式，可大大降低冷凝水的阻碍问题，确保抽气设备在正常的工况下运行；冷凝水进入合规的处理点，严格按照现行环保条例处置。

（2）生产过程中，加强员工对生活垃圾填埋场的巡检工作，定期对每位员工进行理论知识和应急处理方法的培训，培养员工及时发现及时处理及时记录的好习惯，理论与实践的结合才能更好地完成本职工作。

五、结论

实践证明，采用管道底部垫高与分段引流相结合的方法，可以很好地去除收集管道中冷凝液积存问题，为以后生活垃圾填埋场填埋气中冷凝水的设计与施工提供了借鉴，具有很好的参考价值。