生活垃圾填埋场气体控制系统数值模拟及其应用研究

摘要

填埋气是由于场内垃圾的不断降解而产生，其主要成分是CH4、CO2气体，是一种温室效应很强的气体，同时由于填埋气主要成份CH4作为可利用的能源，具有回收价值，现代卫生填埋场常设有填埋气体收集控制系统。但是目前在抽气系统的设计中，由于缺乏可靠的填埋场气体控制系统效果预测和评价的依据，设计时常根据经验确定相关参数，难以实现抽气系统的最优化布置。而CFD数值模拟的方法可弥补这个缺憾。 填埋气在垃圾体内的迁移可看作是气体在多孔介质中的渗流运动，本文在对填埋场气体产生及迁移规律分析的基础上，将填埋气视作具有固定组分的单相流体，对场内气体迁移的进行动力学分析，并利用CFD软件的流体分析计算能力对填埋气体在具体填埋场内的渗流运动进行了稳态模拟，得到以下主要结论： 1) 填埋场内压力在自然排放条件下场内压力可达700Pa以上； 2) 对两种不同抽气方式的运行模拟表明，在该填埋场竖井系统在能耗上较横管系统具有优势。 3) 竖井抽气系统各井若用相同负压抽气，边缘较浅区域竖井抽出气体中O2含量较中间竖井多； 4) 根据模拟结果对竖井井群布置进行分区优化，在较浅边缘区域使用低负压小流量的竖井，可使系统抽气效率提高至90.1％，抽出气体含氧率减小到0.6％，抽气效果相对优化前有明显提高； 5) 模拟结果表明，系统抽气效率随覆盖层渗透性的增加而减少。