覆膜垃圾填埋场甲烷产生速率和排放规律研究

In recent years, the total production of municipal solid waste has been increasing by an annual rate of 10% in China, and sanitary landfill is its main disposal method. The development of technology and the requirements of environment protection made technology of HDPE membrane to be the trend of sanitary landfill. Research on methane generation rate and its impact on mechanisms of landfill laminating membrane from municipal solid waste could contribute to compile the greenhouse gas emissions inventory, support the methane collection treatment and resource utilization technically. Further, this can also provide the authorities for making relevant policies and laws in the future. Based on comprehensive analysis of the research status at home and broadened previous works, combining with drilling work of Beijing we assume vertical gas collecting well. Here we intend to make an experimental analysis and research on the content of degradable organic carbon (DOC) and the species and abundance of methane bacteria in different depth of the landfill. Meanwhile, sampling points will be set on each processing stage of the landfills, such as sealing field, laminating, leach ate treatment system, the torch burning and power line. In addition, we static box method will be used to monitor and analyze methane emission and related meteorological factors. Finally, from field sampling, monitoring and experimental analysis, methane generation rate of landfill laminating processing will be determined and further calculate the process of methane emission.

我国城市生活垃圾产生总量近几年以每年10%的速度持续增加，卫生填埋是主要处理形式。随着技术进步和环境保护的要求，表面覆盖HDPE 膜技术是发展趋势。覆膜后的甲烷产生和排放途径显然发生了变化，对覆膜垃圾填埋处理甲烷产生速率和排放规律的研究能够为我国温室气体排放清单编制，为甲烷收集处理及资源化利用、我国制定相关的政策和标准提供技术支持和依据。本项目拟综合分析国内外研究现状和已有工作基础，结合北京阿苏卫垃圾填埋场打填埋气收集井，进行现场分层取样，对不同填埋时间垃圾可降解有机碳的含量(DOC)和甲烷菌的种类及丰度的实验分析研究，确定甲烷产生时间和产生速率。同时对封场区域、覆膜漏点、渗滤液处理系统、火炬燃烧和发电管路等各处理过程设置采样点，用静态箱法进行甲烷和二氧化碳排放量和相关气象要素的现场监测和实验室分析。通过现场采样、监测和实验室分析等手段研究覆膜垃圾填埋处理甲烷产生速率，确定甲烷排放规律。

按照基金委资助项目计划书设置的研究内容和研究目标，在项目执行期间（2016-1018年）完成了各年度主要任务，达到了预期的目标。通过对北京阿苏卫垃圾填埋场开展实地采样分析和调研，进行实验室分析，开展阿苏卫覆膜垃圾填埋场各处理过程和环节的甲烷产生和排放量以及相关气象因素的现场监测，通过对比分析和实验，研究覆膜垃圾填埋处理甲烷产生速率，确定影响因素和甲烷排放规律，并进行了覆土层甲烷氧化因子分析及覆土层氧化性质研究。.项目得出的核心结论可概括如下：.（1）可降解有机碳和氧化因子是确定垃圾填埋处理CH4产生速率最关键的参数。通过对阿苏卫不同深度的垃圾现场三次采样分析结果可知，DOC分别为15.67%、12.78%和6.4%； 15.38%、12.57%和11%；15.75%、12.7%和12.5%，由此可知，深层的垃圾可降解有机碳含量减少明显。. 进一步分析阿苏卫垃圾填埋场垃圾降解半衰期t1/2为7.6年，和IPCC推荐值7.7年相接近。. 根据反演模型法和CH4/CO2比率法，甲烷氧化因子全年变化范围为0.01~0.82，平均值为0.42，该值高于IPCC的缺省值（0.1）。. 根据覆盖层CH4氧化原位测试方法，垃圾填埋场边坡封场区全年平均氧化率为33%，即研究所在垃圾填埋场边坡封场区CH4氧化因子为0.33，大于IPCC推荐值0.1。.（2）CH4释放通量与大气压力呈极显著正相关； CH4释放通量与温度呈显著负相关；有机质、总碳和土壤全氮在4个不同点位不同深度处所测垃圾层样品中含量与深度之间变化规律明显，都随着垃圾深度的增加而减少。不同深度的甲烷氧化菌与理化性质的相关性不显著，甲烷菌含量越高，甲烷释放通量越多。.（3）不同处理过程的CH4排放量的监测结果为：2017年总产量为19.93 Gg C，其中边坡封场区CH4排放量为1.66 Gg C，覆盖层CH4氧化量为0.82 Gg C，HDPE膜覆盖区CH4排放量为0.003 Gg C，渗滤液溶解CH4量为0.91 Gg C，CH4回收发电和火炬点燃处理量为16.54 Gg C。可见，绝大部分的产生量被处理利用，覆盖层氧化也很重要。.（4） CH4的释放通量随温度的变化规律趋势很明显，且具有较高的相关性，CH4释放通量的最高值出现在11月，最低值出现5月。