1前言

　　垃圾填埋氣（LFG）是填埋場(chǎng)的最終產(chǎn)物之一。作為一種新興的清潔能源，世界上20多個(gè)國(guó)家每年從中回收的能量約相當(dāng)于200萬噸原煤資源[1]。除用作發(fā)電，鍋爐燃料，管道供氣外，較新的LFG利用途徑還包括用作汽車的替代燃料，生產(chǎn)甲醇或者燃料電池等[2]。除主要組分CH4、CO2、N2等外，Young等[3]在英國(guó)3個(gè)填埋場(chǎng)的空氣中，共檢測(cè)出154種微量揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs），其總體積濃度小于1％，有116種在各填埋場(chǎng)中均可檢到。鄒世春等[4]對(duì)廣州大田山填埋場(chǎng)LFG的測(cè)定結(jié)果表明，在檢測(cè)出的氯代烴類、苯系物、氯代烴等60多種VOCs中，有17種屬于USEPA優(yōu)先控制的污染物。實(shí)踐表明，這些含量低、毒性大的微量VOCs不僅會(huì)造成二次污染、危害人類健康[5]；其中的鹵代烴和硫化物等還能引起的腐蝕，降低鍋爐和內(nèi)燃機(jī)的操作壽命，并對(duì)填埋氣的燃燒特性施加不利影響[6]。近年來，發(fā)達(dá)國(guó)家頒布了不少法令，限制VOCs的排放，并積極需求有效的凈化技術(shù)；我國(guó)新近頒布的《填埋氣利用國(guó)家行動(dòng)方案》中，基于保護(hù)環(huán)境和回收資源考慮，也明確提出了控制填埋氣中微量VOCs的要求。

　　2填埋氣中VOCs凈化的常規(guī)技術(shù)

　　依據(jù)其存在形式，填埋氣中的VOCs可分為兩部分：少部分未經(jīng)收集、即從垃圾填埋表面散逸到空氣中，這可通過改善覆蓋材料、增加收集井、采用植被吸收等預(yù)防性措施減少或消除；絕大部分VOCs經(jīng)濃縮后與CH4一起貯存、需通過深度冷凝、吸附凈化、溶劑吸收、膜分離、生物過濾、催化燃燒等一種或多種物理、化學(xué)或生化工藝進(jìn)行末端治理。目前，圍繞填埋氣中微量有害的VOCs，國(guó)內(nèi)外采用的常規(guī)凈化技術(shù)主要有：

　　2.1深度冷凝

　　冷凝是利用各種VOCs在不同溫度和壓力下具有不同的飽和蒸氣壓，通過降低溫度或增加壓力，使某些有機(jī)物首先凝結(jié)出來。該法常作為凈化填埋氣中VOCs前處理，以降低有機(jī)負(fù)荷。冷凝法在理論上可達(dá)到很高的凈化程度，但是當(dāng)其濃度低于約4.5×10-7mol/L時(shí)，需采取深度冷凍，這將使運(yùn)行成本大大提高。硅氧烷是可引起內(nèi)燃機(jī)嚴(yán)重磨損的雜質(zhì)組分，Martin等[7]將過濾后的LFG冷卻到-23℃，使其蒸汽發(fā)生深度冷凝，經(jīng)干燥和凈化分離后，硅氧烷即可除去。Markbreiter等[8]先將填埋氣壓縮至一臺(tái)加壓罐，通過等焓膨脹冷凝其中的水蒸氣；然后向氣體中注入甲醇，使其深度制冷；在甲醇冷凝液中，即包含有從深度制冷的填埋氣中脫除的VOCs雜質(zhì)組分，經(jīng)雜質(zhì)分離脫除后的氣體，則可作進(jìn)一步處理。

　　2.2吸附凈化

　　吸附凈化是通過吸附劑對(duì)氣體組分的選擇性吸附來實(shí)現(xiàn)的?？蓛艋疺OCs的吸附劑有活性炭、硅膠、分子篩等，其中活性炭因其價(jià)廉易得、較大的表面積、良好的微孔結(jié)構(gòu)、多樣的吸附效果、較高的吸附容量和高度的表面反應(yīng)性等特征，應(yīng)用最為廣泛[9]。該技術(shù)具有凈化效率高、可回收有用成分、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于處理低濃度（≤5000mg/m3（標(biāo)））的VOCs廢氣[10]。吸附效果取決于吸附劑性質(zhì)、VOCs種類、濃度、性質(zhì)和吸附系統(tǒng)的操作溫度、濕度、壓力等因素，常與吸收、冷凝、催化燃燒等方法聯(lián)合使用。存在的問題主要是：在吸附劑定期再生和更換的過程中，VOCs有散逸的可能；吸附操作對(duì)進(jìn)氣濕度有較高要求，當(dāng)相對(duì)濕度超過60％時(shí)，苯系化合物等VOCs的穿透時(shí)間和吸附容量迅速下降[11]；由于全過程的復(fù)雜性，吸附操作費(fèi)用相對(duì)較高，且會(huì)有廢棄吸附劑和再生廢液等引起的二次污染問題[12]。

　　2.3溶劑吸收

　　溶劑吸收是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)溶劑對(duì)VOCs進(jìn)行吸收，再利用有機(jī)分子和吸收劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行分離的VOCs控制技術(shù)，吸收效果主要取決于吸收劑的吸收性能和吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征。存在的問題主要是：對(duì)吸收劑和吸收設(shè)備要求較高，而且吸收劑需要定期更換，過程較復(fù)雜，費(fèi)用較高。Troost等[13]在0℃以下將填埋氣通過四乙醇二甲醚溶液，使其中的VOCs被溶液吸收，使用過的溶劑可通過加熱脫除其中的揮發(fā)性有機(jī)物，得以再生。另?yè)?jù)報(bào)道[14]，NHD(聚乙二醇二甲醚)溶劑具有良好的脫硫脫碳性能，對(duì)填埋氣中的部分VOCs有較好的脫除效果。