垃圾填埋场的甲烷释放及其减排

(7) 填埋场构造及环境地质条件。填埋场构造及环境地质条件影响垃圾填埋气的释放途径[5] 。垃圾填埋气的释放途径可以向上释放，还可能向下或在地下横向运动。填埋场中的二氧化碳和甲烷可以通过对流和扩散释放到大气圈中。二氧化碳的密度是空气的1.5 倍，甲烷的2.8 倍，有向填埋场底部运动的趋势，最终可能在填埋场的底部聚集。LFG通过填埋场周边可渗透地质介质的横向水平迁移，可使LFG迁移到离填埋场较远的地方才释放进入大气。
3 垃圾填埋场释放甲烷的减排技术
随着城市化进程的加快、人口的增加以及生活消费水平的稳步提高，我国城市生活垃圾产量每年以8 %～10 %的比例递增。目前中国每年城市生活垃圾产生量在114 亿吨左右，并以每年5 %～8 %的速度增长[11 ] 。垃圾填埋量的增加使甲烷释放量呈上升趋势，从而加剧温室效应。随着京都议定书于2005 年2 月16 日的正式生效，垃圾填埋场温室气体减排技术正在成为国内外竞相研究开发的热点[2 ] ：
(1) 收集LFG用于锅炉供热或并网发电。在垃圾填埋场产气活跃期，LFG中CH4 含量高达50 %以上，是一种良好的可再生能源，利用LFG发电和供热是国际上应用最广泛的温室气体减排技术[12 ] 。
(2) 作为管道气。采用有效的预处理手段，将垃圾填埋气中的CH4 浓度提高到95 % ，同时去除灰尘及酸性气体，可以制备性能卓越的管道气，作为城市煤气的替代产品，从而控制垃圾场甲烷的无控释放[12 ] 。
(3) 作为运输工具的动力燃料。全球环境基金(GEF) 在我国鞍山市建设了垃圾填埋沼气制取汽车燃料的示范工程，其产品为净化垃圾填埋气压缩气(CLFG) ，可用作汽车燃料，开辟了垃圾填埋气利用的新途径[13 ] 。
(4) 经火炬燃烧后排放。对于小型垃圾填埋场及封场多年的垃圾场，LFG 利用没有经济可行性。鉴于CH4 的GWP ( Global Warming Potential ， 全球变暖潜势) 是CO2 的21 倍，通过火炬燃烧将CH4 转化为CO2 可以大大降低LFG的温室气体排放强度[14 ] 。
(5) 生物覆盖层。垃圾填埋气在通过填埋场表面覆盖层时，通过甲烷氧化微生物的作用下，可以将CH4 氧化为CO2 ，CH4 氧化率达12 %～60 %[15 ] 。通过设计安装垃圾填埋场生物覆盖层，强化甲烷氧化微生物的活性，加快CH4 的氧化速度，有望实现填埋场运营后期不适宜资源化的填埋气通过火炬焚烧达到低浓度CH4 填埋气的减排。
(6) 可持续填埋技术。近年来在欧洲兴起的可持续填埋技术，在垃圾进入填埋场前进行好氧预处理，在进入填埋场后使其快速稳定化，实现填埋场的交替使用，同时减少垃圾填埋场的CH4 释放[16 ] 。
(7) 生物反应器填埋技术。生物反应器填埋是US EPA 推荐的第三代垃圾填埋技术，该技术在填埋场内交替使用好氧/ 厌氧两种工况，通过控制填埋场内的温度和水分状况，加速填埋场的稳定化，提高LFG的产气速率和CH4 浓度，改善LFG利用的经济价值，为减少垃圾填埋场温室气体减排创造便利条件[17] 。
4 垃圾填埋场甲烷减排的契机
2005 年2 月16 日《京都议定书》正式生效。作为一种有效的温室气体减排措施，清洁发展机制(CDM) 项目及其相关的二氧化碳减排指标(CERs)交易已经成为国际社会所关注的焦点。CDM 是指工业化国家的政府或企业，以资金和技术投入的方式，帮助发展中国家实施具有减少温室气体排放项目的一种合作机制。工业化国家通过CDM 项目产生的CERs 抵偿自己在公约中规定的减排份额，由此形成了一个年交易额高达140～650 亿美元的国际温室气体贸易市场。CDM 既可以帮助发达国家实现减限排温室气体的承诺，又促进发展中国家的可持续发展，是一种共赢的国际合作机制《京都议定书》的生效为这一合作机制提供了法律基础。
我国开展垃圾填埋气回收利用的CDM 项目能够利用国外资金和先进技术，提高我国垃圾填埋场管理水平，降低填埋场火灾和爆炸风险，控制填埋场有害气体释放，减少甲烷向大气的排放，提高周围居民的生活和健康水平，改善全球气候变化，促进区域的可持续发展。目前，我国的首个垃圾填埋气CDM项目(北京市安定生活垃圾卫生填埋场) 已经获得了国家发展与改革委员会的审批，同时，世界银行、日本、荷兰、意大利等国家和金融机构均对我国的垃圾填埋气CDM项目表现出极大的兴趣。
5 结语
垃圾填埋场释放的CH4 和CO2 是最重要的温室气体，特别是CH4 在未来仍将呈增长趋势。我国是世界上人口最多的国家，也是全球经济最活跃的国家之一。随着我国经济、人口的增长，垃圾填埋场释放的CH4 将占越来越大的比重。在可以预见的将来，中国必将承担起温室气体减排的责任。开发适合中国国情的垃圾填埋场温室气体减排技术对于未来我国履行温室气体减排义务具有重大意义。
参考文献：略