垃圾填埋场沼气（Landfill Gas, LFG）是垃圾在填埋场中经过微生物厌氧分解产生的混合气体，主要成分包括甲烷（CH₄，约占50%~60%）和二氧化碳（CO₂，约占30%~40%），同时含有少量硫化氢（H₂S）、氮气（N₂）、挥发性有机物（VOCs）等。由于其成分特性和环境影响，沼气的管理与利用是垃圾处理领域的重要课题。

沼气产生原理

厌氧分解过程：垃圾中的有机质（如食物残渣、纸张、草木等）在缺氧条件下，被产甲烷菌分解，生成甲烷和二氧化碳。

影响因素：温度、湿度、垃圾成分、填埋场覆土结构等均会影响分解速率和产气量。产气高峰通常出现在填埋后的1~3年，可持续数十年。

2. 沼气的主要应用

沼气的资源化利用是减少温室气体排放和能源回收的重要途径：

发电：通过燃气内燃机或涡轮机发电，并入电网或供场区自用。

热能利用：直接燃烧供热，或用于热电联产（CHP）。

提纯制天然气：去除CO₂等杂质后，可压缩成生物天然气（Bio-CNG），用于车辆燃料或工业用途。

火炬燃烧：无法利用时，通过焚烧将甲烷转化为CO₂（温室效应降低约25倍）。

3. 环境与安全问题

温室效应：甲烷的全球增温潜势（GWP）是CO的28~36倍（100年尺度），填埋场是全球第三大人为甲烷排放源（占约11%，IPCC数据）。

污染与健康风险：硫化氢和VOCs可能导致异味、空气污染，甚至引发呼吸道疾病。

爆炸风险：甲烷在空气中浓度达5%~15%时遇火源易爆炸，需严格监测填埋场及周边区域。

4. 沼气管理技术**

收集系统：通过垂直气井、水平管道网络抽气，结合真空泵控制气体流动。

覆盖层控制：使用黏土、HDPE膜等覆盖垃圾层，减少气体逸散并促进收集。

监测技术：安装气体传感器实时监测CH₄浓度、气压等参数。

政策法规：许多国家要求大型填埋场必须安装沼气收集处理设施（如欧盟《垃圾填埋指令》）。

5. 全球实践与趋势

发达国家案例：美国EPA推广“垃圾填埋场甲烷推广计划”（LMOP），2020年全美已有500多个沼气利用项目；德国通过《可再生能源法》支持沼气发电。

发展中国家挑战：受限于资金和技术，沼气收集率低，多直接排放或焚烧处理。

技术创新：利用生物反应器填埋场（加速产气）、膜分离提纯甲烷等技术提高效率。

6. 经济效益

碳交易收益：通过减少甲烷排放获得碳信用（如CDM项目）。

能源收入：发电或供气可带来长期收益。例如，一个日处理1000吨垃圾的填埋场，年发电量可达约2000万度，减排CO₂当量数万吨。

未来展望

随着碳中和目标的推进，垃圾填埋场沼气的高效收集与利用将成为废弃物管理的关键环节。未来发展方向包括：

- 智能化监测与自动化控制系统；

- 小型化、分布式沼气利用设备；

- 与碳捕集技术结合，实现负排放。

通过技术升级和政策支持，垃圾填埋场沼气可从环境负担转变为可持续能源，助力循环经济发展。