CN101945713B - 气液提取系统和方法 - Google Patents
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Abstract
用来有效捕获有机物分解产生的气体的气液提取系统和方法，通常这里有机物指存在于填埋物中的生物质。所述系统和方法考虑存有的大量的水并提出可以从填埋物中含有的每吨生物质中高效捕获尽可能大量的气体的填埋技术，所述生物质在性质上是非均匀的、各向异性的且在流体流动行为上是不稳定的。
Description
技术领域
本发明通常涉及气液提取(gas and liquid extraction)。更具体来说，本发明的实施方式涉及提取有机物厌氧分解(anaerobic decomposition)产生的气体的系统和方法，以及涉及从有机物和冷凝物中存在的水份(watercontent)、雨水中提取液体的系统和方法。
背景技术
有机物厌氧分解产生气体是在全世界范围内发生的一个天然过程。
在近几十年里作为人类活动副产品产生的有机物被存储在大细胞中，通常以膜下(under membrane)和覆盖膜(overlaying membrane)来进行区分。覆盖膜可以描述为日覆盖(daily cover)和终场覆盖(final cover)。
捕获的有机物被缓慢地干燥，这是因为没有雨滴可以渗透不可渗透的有机物体。即使在干燥过程中，有机物可以产生作为厌氧分解的副产品的气体，但是其进行一段限定的时间达到限定的程度，这是因为上述分解需要水的存在。
产生气体的微生物循环需要尽可能高的湿分(moisture)和温度以激活和加速有机物在厌氧条件下的微生物分解。
在该发现之前，已知即使在底部和顶部包括不可渗透的膜，向填埋物(landfill)的生物质中人工引入水可以改善有机物生成气体的量和持续时间。这通常被称为生物反应器填埋系统(bioreactor landfill system)。
但是，填埋物的生物质的表面下存有的静止水通常妨碍使用垂直井(vertical well)来捕获填埋气(landfill gas)的效率。因此，通过传统方法有效提取生物质中存在的液体和有机物分解产生的气体是更为困难的。
也已观察到，在填埋物中的内部压力分布按照高和低的正压力循环变化，从而产生具有变化的振幅和变化的频率的压力波(pressure wave)。
压力波频率和振幅随废弃物体的内在性质而变化，例如废弃物类型、废弃物密度、废弃物湿含量(moisture content)、废弃物孔隙率、废弃物层以及废弃物年龄(waste age)。因为废弃物层的这些性质和组成在填埋物内部不是恒定的它产生各向异性的且非均匀的条件。这些内在条件和填埋物温度、湿含量、有机物含量的内在变化以及废弃物与周围环境(atmosphere)的距离共同导致，在给定点上压力波振幅和频率随时间(overtime)是不稳定的。这意味着预测任一压力波的振幅和频率是困难的。
然而，观察显示出：
依次的如下过程从根本上导致了压力波的形成：有机物的分解致使填埋物中的压力积累(build-up)，接着通过微孔和/或大孔形成的通路(pathway)将压力释放到周围环境(最低正压力的区域)中，该微孔和/或大孔形成的通路确保填埋气溢出到环境中，不论该环境区域位于上方或侧方(upwards or sideways)。
在预先确定的废弃物密度、深度和孔隙率下，高温、高有机物含量、和高湿含量且年龄较短的废弃物(younger waste)将具有较高的压力波频率(见图1)。
在预先确定的废弃物密度、深度和孔隙率下，低温、低有机物含量、和低湿含量且年龄较长的废弃物(older waste)将具有较低的压力波频率(见图2)。
年龄较长的废弃物也可以具有比年龄较短的废弃物的振幅更小的振幅，这是因为随着时间，微孔和大孔的网络形成了朝向周围环境的优选路径从而导致较少的压力积累(见图3)。
同样，在预先确定的废弃物密度、深度和孔隙率下，湿分、温度、有机含量或它们的组合的缺失或消耗会产生低频率/小振幅压力波以及显示出填埋气流速势能(flow rate potential)的减少。
发明内容
第一方面，本发明描述了一种安装在填埋物中以从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取系统，其包括：设置成允许气体和液体通过其表面以及在生物质中并使其具有约2度的向下的倾斜度的穿孔井；所述穿孔井包括设置有穿孔，以及具有约10英寸的直径的常规圆柱型管；
与穿孔井连接的倾斜管道，所述倾斜管道具有向下的倾斜度；所述倾斜管道包括用来从倾斜的管道中提取液体的液体提取机械装置；所述液体提取机械装置包括：
设置在所述倾斜管道上的，位于生物质下游的浸出液和气体阀；
与所述倾斜管道、所述浸出液和气体阀的下游连接从而通过重力排出液体的第一J字形虹吸管；设置在所述倾斜管道上的，位于所述第一J字形虹吸管下游的多管气阀；
与所述倾斜管道，所述多管气阀连接从而通过重力排出液体的第二J字形虹吸管；
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第二J字形虹吸管下游的主阀；以及
包括真空泵并且与所述倾斜管道、所述主阀的下游连接的真空源；
其中可操作性地打开所述主阀和所述多管气阀以使所述真空源选择性地向倾斜管道和穿孔井施加真空以从倾斜的管道中提取气体，并且一旦在所述穿孔井中形成负压就将其关闭；
其中在形成负压时，可操作性地逐渐打开所述浸出液和气体阀以起动所述倾斜管道和调节倾斜管道中的气体流动，同时使液体经过所述第一J字形虹吸管排出；以及
其中没有经所述第一J字形虹吸管排出的多余的液体在打开所述多管气阀时经所述第二J字形虹吸管排出。
第二方面，本发明描述了一种安装在填埋物中以从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取系统，所述气液提取系统包括：
多个设置成允许气体和液体通过其表面以及在生物质中并使其具有约2度的向下的倾斜度的穿孔井；每个穿孔井包括设置有穿孔的并具有约10英寸的直径常规圆柱型管；
包括真空泵的真空源；
具有多个倾斜管道的管道系统，各个倾斜管道相互连接相应的穿孔井至所述真空源；各个倾斜管道具有向下的倾斜度；所述管道系统包括用来从倾斜的管道中提取液体的液体提取机械装置；所述液体提取机械装置包括，在各个倾斜管道上：
设置在所述倾斜管道上的，位于生物质下游的浸出液和气体阀；
与所述倾斜管道，所述浸出液和气体阀的下游连接从而通过重力排出液体的第一J字形虹吸管；
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第一J字形虹吸管下游的多管气阀；
与所述倾斜管道，所述多管气阀连接从而通过重力排出液体的第二J字形虹吸管；
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第二J字形虹吸管下游的主阀；
在穿孔井附近设置的传感装置；
设置用来控制阀的驱动和接收来自传感装置的数据的接收器-控制器；
其中接收器-控制器根据接收来自传感装置的数据来确定所述浸出液和气体阀，所述多管气阀和所述主阀的驱动，因此对于各个倾斜管道和各个相应的穿孔井：
可操作性地打开所述倾斜管道的主阀和多管气阀以使所述真空源选择性地向倾斜管道和穿孔井施加真空以从倾斜的管道中提取气体，并且一旦在所述穿孔井中形成负压就将其关闭；
在形成负压时，可操作性地逐渐打开所述浸出液和气体阀以起动所述倾斜管道和调节倾斜管道中的气体流动，同时使液体经过所述第一J字形虹吸管排出；以及
没有经所述倾斜管道的第一J字形虹吸管排出的多余的液体在打开所述多管气阀时经所述第二J字形虹吸管排出。
第三方面，本发明描述了一种从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取方法；该提取方法包括：
在第一生物质层的上部安装设置成允许气体和液体通过其表面的穿孔井；安装所述穿孔井从而使其具有约2度的向下的倾斜度，所述穿孔井包括设置有穿孔以及具有约10英寸的直径的常规圆柱型管；在第一生物质层的顶部设置第二生物质层；
通过具有向下的倾斜度并且包括液体提取机械装置的倾斜管道连接穿孔井和真空源；所述液体提取机械装置包括：
设置在所述倾斜管道上的，位于生物质下游的浸出液和气体阀；
与所述倾斜管道，所述浸出液和气体阀的下游连接从而通过重力排出液体的第一J字形虹吸管；
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第一J字形虹吸管下游的多管气阀；
与所述倾斜管道，所述多管气阀连接从而通过重力排出液体的第二J字形虹吸管；以及
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第二J字形虹吸管下游的主阀；
打开所述主阀和所述多管气阀以使与所述主阀的倾斜管道的下游连接的真空泵选择性地向倾斜管道和穿孔井施加真空以在穿孔井中形成负压，从而从生物质中提取气体；
一旦形成负压就关闭所述主阀和所述多管气阀；
在形成负压时，逐渐打开所述浸出液和气体阀以起动所述倾斜管道和调节倾斜管道中的气体流动，并使液体经过所述第一J字形虹吸管通过重力从倾斜管道排出；以及
打开所述多管气阀以使没有经所述第一J字形虹吸管排出的液体通过重力经所述第二J字形虹吸管排出。
第四方面，本发明描述了一种从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取方法，该提取方法包括：
在第一生物质层的上部安装第一穿孔井；安装所述的第一穿孔井从而使其具有约2度的向下的倾斜度，所述第一穿孔井包括设置有穿孔以及具有约10英寸的直径的常规圆柱型管；
相邻第一生物质层设置第二生物质层；
通过具有向下的倾斜度并且包括液体提取机械装置的第一倾斜管道连接第一穿孔井和真空源；所述液体提取机械装置包括：
设置在所述第一倾斜管道上的，位于生物质下游的浸出液和气体阀；
与所述第一倾斜管道，所述浸出液和气体阀的下游连接从而通过重力排出液体的第一J字形虹吸管；
设置在所述第一倾斜管道上的，位于所述第一J字形虹吸管下游的多管气阀；
与所述第一倾斜管道，所述多管气阀连接从而通过重力排出液体的第二J字形虹吸管；以及
设置在所述第一倾斜管道上的，位于所述第二J字形虹吸管下游的主阀；
打开所述主阀和所述多管气阀以使与所述主阀的第一倾斜管道的下游连接的真空泵选择性地向所述第一穿孔井施加真空从而从生物质中提取气体；
一旦形成负压就关闭所述主阀和所述多管气阀；
在形成负压时，逐渐打开所述浸出液和气体阀以起动所述第一倾斜管道和调节第一倾斜管道中的气体流动，并使液体经过所述第一J字形虹吸管通过重力从第一倾斜管道排出；
打开所述多管气阀以使没有经所述第一J字形虹吸管排出的液体通过重力经所述第二J字形虹吸管排出；
当第二生物质层达到预先确定的尺寸时：
相邻第一穿孔井安装补充穿孔井；
相邻第二生物质层设置第三生物质层；
通过补充倾斜管道连接补充穿孔井和真空源；
选择性地向补充穿孔井施加真空从而从生物质中提取气体；
从补充倾斜管道中提取液体。
附图说明
在附图中：
图1是随时间的年龄较短的废弃物的压力波振幅和频率的示意图；
图2是随时间的年龄较长的废弃物的压力波振幅和频率的示意图；
图3是随时间的具有小振幅的年龄较长的废弃物的压力波振幅和频率的示意图；
图4是根据第一说明性实施方式的气体提取系统所提供的填埋物的侧视图；
图5是与管道连接的倒置的虹吸管(siphon)的截面图，如图4系统中所使用的；真空泵未供能；
图6是在真空泵供能时图5的倒置的虹吸管的截面图；
图7示出了无流体排出管道的填埋物；
图8示出了嵌入在图7的填埋物中的流体排出管道；
图9示出了流体从填埋物中排出的结果；
图10是根据第二说明性实施方式的气体提取系统提供的填埋物的侧视图；
图11是第三说明性实施方式的正视图(front elevational view)；
图12是第四说明性实施方式的正视图；
图13是根据第五说明性实施方式的气体提取系统提供的填埋物的侧视图；
图14是水平井阶段充填的第一阶段的正视截面图(frontcross-sectional view)；
图15是水平井阶段充填的第二阶段的侧视截面图；
图16是水平井阶段充填的第三阶段的正视图；
图17是示出在相邻的水平井之间设置的压力计的示意图；
图18是示出向井施加真空时随着时间的压力波振幅和频率的示意图；
图19在截面图中示出设置有九个井和六个压力计的填埋物。
图20与图18类似示出向所有井施加真空时的模式；
图21与图18类似示出向九个井中的其中六个井施加真空时的模式；
图22与图18类似示出向九个井中的其中三个井施加真空时的模式；
图23与图18类似示出以交错的方式向九个井中的其中五个井施加真空时的模式；
图24与图18类似示出以交错的方式向九个井中的其中四个井施加真空时的模式；
图25在截面图中示出设置有第一排井的填埋物；
图26在截面图中示出设置有三排井的填埋物；
图27在截面图中示出设置有以交替结构(alternate configuration)排列的三排井的填埋物。
具体实施方式
根据第一说明性的实施方式，本发明提供安装在填埋物中以从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取系统；该提取系统包括：
设置在生物质中并使其具有向下的倾斜度的穿孔井(perforated well)；
与穿孔井连接的管道，所述管道具有向下的倾斜度；所述管道包括用来从倾斜的管道中提取液体的液体提取机械装置(mechanism)；
与管道连接的真空源，所述真空源用来选择性地向管道和附着的穿孔井施加真空以从倾斜的管道中提取气体。
根据第二说明性的实施方式，本发明提供安装在填埋物中以从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取系统；该提取系统包括：
多个设置在生物质中并使其具有向下的倾斜度的穿孔井；
真空源；
通过独立的驱动阀(actuating valve)连接多个穿孔井和真空源的管道系统；该管道系统具有向下的倾斜度以及包括用来从倾斜的管道中提取液体的液体提取机械装置；
在穿孔井附近设置的传感装置；
设置用来控制阀的驱动和接收来自传感装置的数据的接收器-控制器；
其中接收器-控制器根据接收来自传感装置的数据来确定阀的驱动。
根据第三说明性的实施方式，本发明提供安装在填埋物中以从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取系统；该提取系统包括：
在第一生物质层的上部安装的穿孔井；安装穿孔井使其具有向下的倾斜度；
在第一生物质层的顶部设置的第二生物质层；
通过包括液体提取机械装置的管道连接穿孔井和真空源；
选择性地向穿孔井施加真空从而从生物质中提取气体；且
从管道中提取液体。
根据第四说明性的实施方式，本发明提供安装在填埋物中以从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取系统；该提取系统包括：
在第一生物质层的上部安装的第一穿孔井；安装所述的第一穿孔井使其具有向下的倾斜度；
相邻第一生物质层设置的第二生物质层；
通过包括液体提取机械装置的管道连接第一穿孔井和真空源；
选择性地向第一穿孔井施加真空从而从生物质中提取气体；
从第一管道中提取液体；
当第二生物质层达到预先确定的尺寸时：
相邻第一穿孔井安装补充穿孔井；
相邻第二生物质层设置第三生物质层；
通过补充管道连接补充穿孔井和真空源；
选择性地向补充穿孔井施加真空从而从生物质中提取气体；
从补充管道中提取液体。
在权利要求书和/或说明文中当术语“一个”和术语“包括”一起使用时可以表示“一个”，但是也符合意思“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”。类似地，术语“另一个”可以表示至少一个第二个或更多。
在本说明文和权利要求书中，术语“包括”及其任何形式、“具有”及其任何形式、“包含”及其任何形式或“含有”及其任何形式是包括的或开放的(open-ended)并且不排除额外的、未陈述的要素或方法步骤。
术语“约”用于表示一个数值包括设备或用于检测该数据的方法的误差的固有变化。
需要注意的是，在本文和在附属权利要求中将术语“穿孔井”解释为任何设置成管状从而可以允许气体和液体通过其表面的部件。
需要注意的是，在本文和在附属权利要求中将术语“相邻井”解释为在空间上和另一个井是相隔的井，可以是水平地、垂直地或对角地相间隔。
需要注意的是，在本文和在附属权利要求中将术语“相邻井”解释为和另一个井具有一段距离的井，所述距离可以根据填埋物的特性变化。
类似地，在本文和在附属权利要求中将和术语“生物质”或“生物质层”一起使用的术语“相邻”解释为水平地、垂直地或对角地相邻。
还需要注意的是，术语“负压”、“减压”和“真空”在本公开文本中是可相互替换的。
在阅读对下述非限制性的说明性实施方式的描述的基础上，本发明的其他目的、优点和特点将会更为显而易见，所述实施方式仅参考附图通过实施例的方式提供。
通常声明如下，说明性的实施方式公开了有效地捕获有机物分解生成气体的气液提取系统，通常有机物在此指存在于填埋物中的生物质；说明性实施方式考虑存有的大量的水以及提出了可以从填埋物中含有的每吨生物质中高效捕获尽可能大量的气体的填埋技术。
水平井技术
附图中的图4示出了第一说明性实施方式的拥有气液提取系统12的填埋物10。
气液提取系统12包括与管道16连接的微倾斜的穿孔井14、两个倒置的虹吸管18形式的液体提取机械装置、通过主阀(main valve)21连接管道16和真空泵20，所述主阀位于虹吸管18的下游。多管气阀(manifold gasvalve)23设置在两个虹吸管18之间，浸出液和气体阀(leachate&gasvalve)25设置在填埋物10和虹吸管18之间。
由于液体可以进入微倾斜的穿孔井14且如下所述可以通过虹吸管18排出，位于所述井14以上的生物质是不饱和生物质(unsaturatedbiomass)22，而位于所述井14以下的生物质是饱和生物质(saturatedbiomass)。
作为非限制性实施例，微倾斜的穿孔井14可以是设置有穿孔(perforation)的10英寸(约25厘米)的常规圆柱形中空管并安装在生物质中使其呈现出约2度的倾斜度。任选地，穿孔井14可以被多孔可排液材料包围从而增加穿孔井14的标称直径。
在如图4所示的具体实施方式中，示出了一种安装在填埋物10中以从存在于填埋物10中的生物质22中提取气体和液体的气液提取系统12。在该其气液提取系统12中，穿孔井14允许气体和液体通过其表面，并且在生物质中设置成使其具有约2度的向下的倾斜度的。所述穿孔井14包括设置有穿孔，以及具有约10英寸的直径的常规圆柱型管。倾斜管道16连接于穿孔井14，并且所述倾斜管道16还具有向下的倾斜度。所述倾斜管道16包括用来从倾斜管道16中提取液体的液体提取机械装置；所述液体提取机械装置包括阀、虹吸管和真空源。具体来说，浸出液和气体阀25设置在所述倾斜管道上的，位于生物质下游。第一J字形虹吸管18连接于所述倾斜管道16、所述浸出液和气体阀25的下游，从而通过重力排出液体。多管气阀23设置在所述倾斜管道16上，位于所述第一J字形虹吸管18的下游。第二J字形虹吸管18连接于所述倾斜管道16，位于所述多管气阀23的下游，也通过重力排出液体。主阀21设置在所述倾斜管道16上的，位于所述第二J字形虹吸管18的下游。包括真空泵的真空源20与主阀21下游的倾斜管道16连接。打开主阀21和多管气阀23以使所述真空源20选择性地向倾斜管道16和穿孔井14施加真空以从倾斜管道16中提取气体，并且一旦在所述穿孔井14中形成负压就将其关闭。在形成负压时，逐渐打开浸出液和气体阀25以起动所述倾斜管道16和调节倾斜管道16中的气体流动，同时使液体经过所述第一J字形虹吸管18排出。没有经所述第一J字形虹吸管18排出的多余的液体在打开所述多管气阀23时经所述第二J字形虹吸管18排出。
在另一个具体实施方式中，图4中的气液提取系统12能够用于从存在于填埋物10中的生物质22中提取气体和液体的气液提取方法。设置成允许气体和液体通过其表面的穿孔井104安装在生物质22第一层的上部(图中没有明确显示出该层，但是该层通常在穿孔井104的下方)。所述穿孔井104包括设置有穿孔以及具有约10英寸的直径的常规圆柱型管，并安装所述穿孔井从而使其具有约2度的向下的倾斜度。在第一生物质层的顶部设置第二生物质层。通过具有向下的倾斜度并且包括液体提取机械装置的倾斜管道16连接穿孔井104和真空源20。所述液体提取机械装置包括阀、虹吸管和真空源。具体来说，浸出液和气体阀25设置在所述倾斜管道16上的，位于第一和第二生物质层的下游。第一J字形虹吸管18连接于浸出液和气体阀25下游的倾斜管道16。多管气阀23设置在位于所述第一J字形虹吸管18下游的倾斜管道16上。第二J字形虹吸管18连接于多管气阀23下游的倾斜管道16。主阀21设置在第二J字形虹吸管18下游的倾斜管道16上。打开所述主阀21和所述多管气阀23以使与所述主阀21的倾斜管道16的下游连接的真空泵20选择性地向倾斜管道16和穿孔井104施加真空以从生物质中提取气体。一旦形成负压就关闭所述主阀21和所述多管气阀23。在形成负压时，逐渐打开所述浸出液和气体阀25以起动所述倾斜管道16和调节倾斜管道16中的气体流动，并使液体经过所述第一J字形虹吸管18通过重力从倾斜管道16排出。然后，打开所述多管气阀23以使没有经所述第一J字形虹吸管18排出的液体通过重力经所述第二J字形虹吸管18排出。
下面参考图5，对其中一个倒置的虹吸管18进行说明。虹吸管18是包括向下笔直部分23和完整弯曲部分(integral curved portion)24的J字形管。通常已知的是，笔直部分23的液面26和虹吸管18的自由开口端30的液面28是一样的。需要注意的是，真空泵20是未运行的。
图6示出了当真空泵20处于供能状态且从填埋物运输气体和液体时图5的虹吸管18。在这种情况下，笔直部分23的液面26由于来自管道16的液体的注入和在管道16中引起的真空而升高。液面26的额外升高使得完整弯曲部分的液体通过开口端30(见箭头32)离开虹吸管18。因此浸出液通过重力可以从虹吸管中排出。
操作时，真空泵20在管道16中引起真空从而可以抽吸在填埋物中生成的气体通过微倾斜的穿孔井14和管道16。然后可以将该气体供给到破坏该气体或者使该气体转化为热能和/或能量的系统中。相信这些破坏和转化系统对于本领域技术人员是已知的，因此不在本文中进行详细讨论。
填埋物10中存在的在穿孔井14上面的液体在重力和真空泵20产生的吸力的影响下通过穿孔井14、管道16和倒置的虹吸管18排出从而在穿孔井14的水平面(level of the perforated well)以上留下不饱和生物质。
由此，通过穿孔井14进入管道16的液体和气体通过虹吸管18和真空泵20的结合作用来分离。
主阀21安装在管道16上，通常位于后一个虹吸管18的下游。该阀21从真空泵分离填埋气和液体。仅当在穿孔井14引起减压使得气体和液体更快速地从填埋物中溢出时打开阀21。在被动的条件(passive condition)下，阀21和23是关闭的，留下阀25经过虹吸管排出填埋物的多余的水。一旦决定从填埋物中提取气体，阀21和23完全打开，并且阀25通过真空泵20施加的吸力缓慢地起动(prime)管道16并调节管道16中的气体流动。通常在气体提取的开始时进行起动，穿孔井14和管道16运输的额外液体截留在井14的周围。在起动过程中，管道16满流液体(flow full ofliquid)一段时间以在整个穿孔井的纵向距离上清空穿孔井的周围区域，对于横向距离上则取决于多孔质的水力传导性(hydraulic conductivity)。起动通常缓慢且小心地实施，这是因为通常真空泵向虹吸管18施加真空增加了管道16中的流体速度并可以导致流体绕过(bypass)虹吸管并到达真空泵，这会损坏泵。通常安装第二虹吸管以克服绕过第一虹吸管。
当然，本领域技术人员理解倒置的虹吸管18的数量可以随填埋物的结构和尺寸变化。
应当理解的是，利用在说明性实施方式中使用的通常水平放置的穿孔井14是有意义的，这是因为水平井和饱和生物质具有更大的接触面会使得液体的提取更为高效，并且因为水平井和不饱和生物质更多的接触会使得气体的提取更为高效。
下面对使用在填埋物10中安装气液提取系统12的方法的实施例进行说明。
当约3～5米的废弃生物质材料已安放在填满物10后布置微倾斜的穿孔井14。然后用废气材料掩埋井14从而可以启动气液提取系统12。
换言之，穿孔井安装在第一生物质层的上部并且第二生物质层设置在穿孔井的顶部。
图7～9是示出向液体饱和填埋物50引入穿孔井14的正视图。更具体地说，图7示出了引入井14之前的填埋物50。图8示出了引入井14时的填埋物。引入井14引发液体从生物质22排出，即在起动井的过程中排放的有机生物质废弃材料逐渐降低了液体饱和生物质的水平面(level)。图9说明引入井14充足的时间之后的填埋物50。该充足的时间至少部分取决于多孔生物质的自然水力传导性。
还需要注意的是，任何在生物质中流动的流体(例如雨水或在已排干的生物质的上面放置的额外的生物质中存有的液体)和气态流体一起排出并通过上述的虹吸管分离。
还需要注意的是，如果真空在井中停止一段足够长的时间，可能必须如上所述重新起动所述井。
相信本领域的技术人员将负责确定采用真空泵20向运输管道16施加的真空水平(level)。确定真空水平时可以参考如下需要考虑的事项：
·真空泵的真空水平应当补偿管中的摩擦压头损失；
·井的进口的标定真空水平(nominal vacuum level)应当是填埋物中平均压力的约5倍(higherthan about five time)以补偿在多孔生物质基体里的摩擦压头损失；且
·根据井的深度自然发生的压力变化设置井的进口的标定真空水平。相信上述气液提取系统的下述特征是有意义的：
·虹吸管的笔直部分的长度取决于真空泵向管道施加的吸力；
·由于虹吸管的弯曲部分填充有液体，没有外部的气体进入管道中；
·氧水平不应当超过约1体积％；氧水平是生物质有氧代谢转化的指标或从外界环境到井存在优选路径的指标；在这两种情况中当检测到引发填埋气中的甲烷部分减少时有氧存在；
·管道不应具有超出标称管道直径的突起(hump)或凹陷(slump)以实现通过重力的液体流动；
·虹吸管的管直径应当比管道的标称直径大或者和管道的标称直径大致相同；
·井，这里表示为穿孔管道，可以被任何充当液体和气体的排出导管的元件所取代，该元件与外部管道连接；且
·虹吸管也提取任何当气体在管道中流动时生成的液态冷凝液。
下面参考附图图10，对根据第二说明性实施方式的气体提取系统100进行说明。需要注意的是，由于气体提取系统100和图4的气体提取系统12非常类似，为了简便以下仅描述这些系统之间的区别。
气体提取系统100包括两个垂直相距一段距离的且微倾斜穿孔井102和104，所述穿孔穿孔井102和104分别通过管道106和108和阀110、112、114、116、118和120与常规真空泵110相连接。
这样的设置可以在更深的填埋物10中维持高效的气体提取。当然，可以使用多于两个垂直相距一段距离且微倾斜的穿孔井。
下面参考附图图11，对根据第三说明性实施方式的气体提取系统200进行说明。需要注意的是，由于气体提取系统200和图10的气体提取系统100非常类似，为了简便以下仅描述这些系统之间的区别。
气体提取系统200包括设置在同一填埋物208中三个水平相距一段距离的穿孔井202、204和206。井202-206通过管道、虹吸管和阀(未示出)与相同的真空泵(也未示出)相连接。这样的设置可以在更宽的填埋物208中维持高效的气体提取。当然，可以使用多于三个水平相距一端距离的穿孔井。类似地，可以使用多于一个真空泵。
在另一项具体的实施方式中，同时参照图4和11，能够将图4中的系统应用于从存在于填埋物208中的生物质22中提取气体和液体的气液提取方法。在第一生物质22的第一层(该层未明确示出，但是其紧邻第一穿孔井202)的上部安装第一穿孔井202。所述第一穿孔井202包括设置有穿孔以及具有约10英寸的直径的常规圆柱型管，并且安装所述的第一穿孔井使其具有约2度的向下的倾斜度。相邻第一生物质层设置第二生物质层。通过具有向下的倾斜度并且包括液体提取机械装置的第一倾斜管道16连接第一穿孔井202和真空源20。所述液体提取机械装置包括阀、虹吸管和真空源，更具体来说，浸出液和气体阀25设置在位于第一和第二生物质下游的第一倾斜管道16上。第一J字形虹吸管18连接于浸出液和气体阀25下游的第一倾斜管道16。多管气阀23设置在第一J字形虹吸管18下游的第一倾斜管道16上。第二J字形虹吸管18连接于多管气阀23下游的第一倾斜管道16。主阀21设置在第二J字形虹吸管18下游的第一倾斜管道16上。打开所述主阀21和所述多管气阀23以使与所述主阀21下游的第一倾斜管道16连接的真空泵20选择性地向所述第一穿孔井202施加真空从而从生物质中提取气体。一旦形成负压就关闭所述主阀21和所述多管气阀23。在形成负压时，逐渐打开所述浸出液和气体阀25以起动所述第一倾斜管道16和调节第一倾斜管道16中的气体流动，并使液体经过所述第一J字形虹吸管18通过重力从第一倾斜管道16排出。然后，打开所述多管气阀23以使没有经所述第一J字形虹吸管18排出的液体通过重力经所述第二J字形虹吸管18排出。当第二生物质层达到预先确定的尺寸时，相邻第一穿孔井202安装补充穿孔井204或206，相邻第二生物质层设置第三生物质层，通过补充倾斜管道(未示出)连接补充穿孔井204或206和真空源20，选择性地向补充穿孔井204或206施加真空从而从生物质22中提取气体，由此从补充倾斜管道中提取液体。
下面参考附图图12，对根据第四说明性实施方式的气体提取系统300进行说明。再次，由于气体提取系统300和图11的气体提取系统200非常类似，为了简便以下仅描述这些系统之间的区别。
气体提取系统300包括第一排三个水平相距一段距离的穿孔井302、304和306以及第二排三个水平相距的一段距离的穿孔井308、310和312，所有的所述穿孔井设置在同一填埋物314中，所述第一排和所述第二排垂直相距一段距离。井302-312通过管道、虹吸管和阀(未示出)与相同的真空泵(也未示出)相连接。这样的设置可以在更宽且更深的填埋物314中维持高效气体提取。当然，可以使用多于三个水平相距一段距离的穿孔井和多于两排的井。类似地，可以使用多于一个真空泵。
如在图10和12中说明的，在安装多个垂直分开的微倾斜的水平井时，已发现垂直分开的井的距离不超过约10米是有意义的，这是因为当填埋物填有生物质时，这样的方式便于安装位于渠沟(trench)中的水平井。
类似地，如在图11和12中说明的，安装多个水平分开的微倾斜的水平井时，已发现水平分开井的距离不超过约30米是有意义的。
需要注意的是，这里说明的真空泵20可以由任何适当的真空源所取代。
当在相同的填埋物或在相邻的填埋物中使用多个穿孔井，单个的真空泵可以通过集合管(manifold)与多个穿孔井连接。
需要注意的是，所有的多个穿孔井说明性实施方式为铺设在同一方向上的穿孔井，在一些填埋物结构中铺设在不同的方向上的穿孔井可以是有利的。
下面参照附图图13，对根据第五说明性实施方式的气液提取系统350进行说明。
系统350包括倾斜的穿孔井352，该穿孔井352与管道354连接，所述管道354在朝向真空泵358的第一方向(见箭头356)上引导气体。由于穿孔井352是倾斜的，在朝向排水口(sink hole)362的第二、相反方向(见箭头360)上引导浸出液。换言之，浸出液从水平井352排出到排水口362。井底水窝水泵(sump pump)364用于从排水口362排出浸出液。需要注意的是，排水口362是密封的且接近周围环境。
当穿孔井设置在自然的土地平面366以下且真空泵358设置在自然土地平面之上时，这样的结构是有意义的。
水平井的阶段充填(phase implementation)
下面参考附图图14～16，对水平井的阶段充填进行说明。
如上述参考图10～12所说明的，填埋物的大小使得通常需要一个以上的水平井。然而，不需要在同一时间安装水平井并且可以在填埋物中存在有生物质时增加水平井。
图14以正截面图的方式显示，在填埋物400中设置水平井的第一阶段填充。三个阶段402、404和406在填埋物400中完成。阶段402和404在地下延伸约12米，而阶段406在地上延伸约12米。每个阶段402-406包括与上述穿孔井14类似的相应的水平井408、410和412。当然，如上所述，设置管道、液体提取机械装置、阀和真空源(在图14中均未示出)以提取在阶段402-406中生成的气体。
填埋物400预备接收靠近阶段404和406的第四阶段414。
图15以侧视截面图示出，在完全填埋满的填埋物500中设置水平井的第二个阶段充填，所述填埋物500包括14个完成的阶段。事实上，502-506的每层包括多个并排的阶段。
502-506的每层约12米深约400米长。当然，层可以比说明的层更深或更浅以及更长或更短。
图16说明在填埋物600中设置的水平井的第三个阶段充填。设置三个并排阶段602-606。这些阶段共享三个水平井608-612，水平井608-612均通过管道、虹吸管和阀(未示出)与集合管618相连接。真空泵620提取的气体或者供应至燃烧系统622或供应至生成能量系统624。
再次，填埋物预备接收其他位于阶段606旁边的、之上的和之下的阶段。因此，集合管618包括补充入口626。
控制各水平井以优化气体生成
如上所述，已观察到填埋物内部的压力分布将发生变化，且其按照高和低正压力循环变化，所述循环产生随时间的压力波，该压力波具有变化的振幅和变化的频率。
为了在这些不均匀的、各项异性的流体传导特性以及不稳定的流体流动条件下(发现通常在所有的填埋物中都是如此)优化填埋气的生成，已发现使用压力反馈机械装置是有意义的。
反馈机械装置包括压力测量装置，例如在填埋物水平面和井深处(well depth)之间安装的压力计。例如，压力测量装置可以安装在和穿孔井基本上相同的水平面(level)上。压力计提供关于内部压力变化的振幅的反馈。图17示意说明了在两个水平井702和704之间的设置的压力计700。
压力计用于监测在填埋物给定的点上随时间的压力变化振幅和压力波长。
多个压力计用于绘制静止的填埋物中主要的不同的填埋气条件，即仅承受大气压(submitted to atmospheric pressure only)。
所述反馈机械装置还包括安装有减压装置的井前部(well head)，所述减压装置例如真空泵，如上所述该真空泵引起沿穿孔井的废弃物体的减压。这些真空泵创造用于溢出填埋物生成气体的新梯度和新方向。
真空泵引起的新减压条件，随时间在给定的空间点上减振(damper)压力波的振幅。当观察到这种情况时，填埋气的生成和压力波振幅随时间的减振之间存在直接关系。图18说明当向水平井施加真空时压力波随时间的振幅。
如图18所示，已观察到经受井的减压的填埋物通过压力监控装置进行测量显示出负的压力峰。
需要注意的是，测量点和对井施加的减压之间的压头损失可以定义为井中的抽吸压头(suction head)和在测量点上任一时间上的压力(负或正)减去静止时的压力(或在无减压时的压力)之间的差别。
当在较长一段时间上进行抽吸，填埋气可能会开始显示出耗尽，该耗尽可以归因于水含量的减少、温度的降低、来自周围环境的优选的流动和/或待分解的有机废弃物的减少。
下面参考附图图19，对设置有9个穿孔井802-818和六个压力计820的填埋物800进行说明。如图所示，压力计820设置在相邻的放置在相同水平面上的井之间，且与接收数据的常规接收器-控制器822相连接。使每个井802-818通过相应的驱动阀(未示出)与真空源(未示出)连接，从而使控制器822可以单独驱动。
使用与压力计820连接的水平气液提取井802-818，可以了解填埋物的性状即使在这种内部各向异性且非均匀的条件下。尽管自然产生的填埋气具有不稳定性，仍可以描绘填埋物性状且可以提供有用的关于填埋气提取的观察结果。
例如，可以通过在每个独立的井802-818中使填埋物经受不同的减压模式来完成绘制，这是因为每个井安装有分开的驱动阀。
可以关闭、部分打开或全开每个分开的阀，从而影响减压并相应地影响填埋气提取的流动状态和状况。
通过根据预定的模式依次打开和关闭每个阀，可以根据每个独立的压力测量装置检测单独的不同的井或者井组合在一起时对减压的影响。这使得接收器-控制器822可以确定如何增加从生物质中提取气体的能力。
在又一项具体实施方式中，同时参照图10和19，希望将气液提取系统100安装在填埋物10中以从存在于填埋物10中的生物质22中提取气体和液体。在气液提取系统中，穿孔井102、104允许气体和液体通过其表面，并且设置在生物质22中以使其具有约2度的向下的倾斜度。每个穿孔井102、104包括设置有穿孔并具有约10英寸的直径的常规圆柱型管。真空源110包括真空泵。管道系统包括多个倾斜管道106、108，各个倾斜管道106、108相互连接相应的穿孔井102、104至所述真空源110。各个倾斜管道106、108还具有向下的倾斜度。管道系统还包括用来从倾斜管道106、108中提取液体的液体提取机械装置。所述液体提取机械装置包括在各个倾斜管道106、108上的阀和虹吸管，更具体来说，浸出液和气体阀118、120设置在生物质22下游的倾斜管道106、108上；第一J字形虹吸管18连接于浸出液和气体阀118、120下游的倾斜管道106、108，从而通过重力排出液体；多管气阀114、116设置在第一J字形虹吸管18下游的倾斜管道106、108上；第二J字形虹吸管连接于多管气阀114、116下游的倾斜管道106、108，以通过重力排出液体；主阀110、112设置在位于第二J字形虹吸管18下游且真空源110上游的倾斜管道106、108上；在所述穿孔井102、104的至少一个的附近设置一个或多个传感装置820；接收器-控制器822控制各种阀的驱动和接收来自一个或多个传感装置820的数据，接收器-控制器822根据接收来自一个或多个传感装置820的数据来确定所述浸出液和气体阀118、120、所述多管气阀114、116和所述主阀110、112的驱动，因此对于各个倾斜管道106、108和各个相应的穿孔井102、104而言，打开所述倾斜管道106、108的主阀110、112和多管气阀114、116以使所述真空源110选择性地向倾斜管道106、108和穿孔井102施加真空以从倾斜管道106、108中提取气体，并且一旦在所述穿孔井102、104中形成负压就将其关闭；在形成负压时，逐渐打开所述浸出液和气体阀118、120以起动所述倾斜管道106、108和调节倾斜管道106、108中的气体流动，同时使液体经过所述第一J字形虹吸管18排出；以及，没有经所述倾斜管道106、108的第一J字形虹吸管18排出的多余的液体在打开所述多管气阀114、116时经所述第二J字形虹吸管18排出。
根据不同的预定的阀驱动模式可以打开所有或某些阀，下面称为“模式”。例如，下述的三种模式。
模式A：所有井处于减压状态
在图20中对该模式进行说明。井802-818的所有的阀在负压下完全或部分打开。根据CH4&O2浓度调节生成的气体的流动速率。图20中的箭头表示生成的气体流向井。
模式B：井交替处于真空状态
在这种模式中，实施两个不同的步骤。如图21所示，在第一步骤中，接收器-控制器822控制阀使得井802、806、808、812、814和818处于负压。
如图22所示，在第二步骤中，接收器-控制器822控制阀使得井804、810和816处于负压。
模式C：井交错处于真空状态
再次，在这种模式中，实施两个不同的步骤。如图23所示，在第一步骤中，接收器-控制器822控制阀使得井802、806、810、814和818处于负压。
如图24所示，在第二步骤中，接收器-控制器822控制阀使得井804、808、812和816处于负压。
通过上述三种模式，可以测定独立井的填埋气提取效率。由于随着时间，井可能会堵塞，因此通过上述三种模式还可以确定抽吸速率的策略。
通过改变在填埋物体中的减压模式可以引起浸出液在填埋物的有机质中的移动，如图20-24中的箭头所示，从而在有机物内更均匀地分配湿含量。通过使有机物内具有更均匀的湿度分配，更多有机物可以进行分解，从而可以提高相同量有机物在给定时间内生成的填埋气。
通过向给定的井施加减压，如通过压力计测定的，处于井减压的条件下，压力波振幅随着时间有所减振。通过向相对的井施加减压，预期同样的压力计会显示出不同的压力波振幅的减振。如通过压力计测定的，位于水平井之上和之下的井也将在减压下对压力波产生不同的减震效果。
确定方法变得更为简单且更为彻底，这是因为掌握了在给定点的及时时刻(in time)和随着时间的、以及结合在其他检测点的及时时刻和随着时间的填埋气流速的不稳定性的适当信息，该不稳定性是由于填埋物的各向异性和不均匀性所产生的。
例如，当对附近的井进行抽吸时，其中一个压力计820应当检测出填埋物压力振幅的增加；附近的水平井的阀可以进一步打开以释放多余的压力。
相反的是，当对附近的井进行抽吸直到从周围环境中导入氧时，其中一个压力计820应当检测出填埋物减压振幅(低于0)的增加；附近的水平井的阀可以进一步关小以阻止过度减压。
当向附近的井施加减压时，压力计820应当检测出无压力振幅的损耗，这可以表示施加于井上的真空对测量点上的填埋物没有影响；在这种情况下，或者井被阻塞，或者测量点距离太远以致于无法随着时间影响压力变化。
在后一种情况下，对相对的附近的井施加的减压可以随时间引起在同一压力计上的不同读数，其表示在其他方向上的不同流动条件。
压力计820会检测到非常高的减压，该减压接近向附近的井施加的减压水平；该现象可以是附近的井和监控点(即进行抽吸处(suctionbuilt-up))之间发生的非常缓慢的流动而导致的结果，即使附近井会影响压力计的读数。
在这种情况下，由相对的、附近的井引起的减压可以导致在同一压力计上随时间显示出不同的读数，其表示在其他方向上的不同流动条件。
在所有上述实施例的情况中，操作者可以获得对填埋物特性的更好理解并可以相应地设计使填埋气捕获最大化。
需要注意的是，压力变化可以通过压力测量装置700随时间进行测量，关注的、其他变化的生物参数、电学参数、光学参数、机械参数、化学参数例如温度℃；电流Mvolts；呼吸速率O2/CO2；代谢速率CH4，例如可以通过其他的位于压力计700附近的测量设备(未示出)来进行测量。还可以记录随时间的变化，对于给定的参数随着时间变化的结果是可以引发波的形成，即温度波；Mvolt波；O2/CO2/CH4波等。
需要注意的是，附图中仅对相邻井之间的一个压力计820进行说明，沿着整个井长可以安装多于一个压力计。例如，可以沿着每个井安装三个压力计。
如本文所述，填埋气的产生依赖于在具有给定温度和湿度的厌氧条件下存在的有机物的分解。饱和条件下多余的湿分将阻止填埋气的产生。湿分的缺失也将阻止填埋气的生成。
因此，一旦浸出水通过本文所述的水平井进行提取时，会加速填埋气产生到生物质的湿含量耗尽的过程。
已显示浸出水再循环可以保持理想的湿分条件以补偿逐渐减缓的填埋气的生成。
在包含本文所述的多个水平井的系统中再循环浸出液的一个潜在途径是向不处于真空状态的井的上游末端再引入浸出液。例如，虹吸管18(图5)的自由开口端30可以与灌溉管道(irrigation line)(未示出)连接，所述灌溉管道运输浸出液到适当的井的上游末端。如果使用排水口356(图13)，则井底水窝水泵358的出口可以把浸出液引至适当的井的上游末端。
下面参照附图图25-27，对用于优化填埋物中的气体生成的另一技术进行说明。
该技术意在确定穿孔水平井的间距(proximity)和位置。
在图25中，第一排的三个水平井902、904和906铺设在部分填充的填埋物900中。压力计908设置在两个井之间。
操作者可以通过压力计908检测压力波来进行监控，并且由此从气体收集效率方面来掌握填埋物900的细节从而作出后续安装补充井的决定。
图26示出安装分别包括压力计912和916的第二排和第三排水平穿孔井910和914的填埋物900。在图26的实施例中，每一排910和914包括四个井并且在井902-906之上井的密度增加，这是因为如压力计908的读数和随时间的压力波变化所显示出的，井902-906之上产生的气体的量高于井902-906收集的气体。
图27说明可供选择的第二排和第三排910′和914′的结构。在该结构中，井是交错的且等距的。
应当明白的是，本发明不限制于利用附图和上述描述的构造和部件的细节。本发明可以以其他的实施方式并以各种方式实施。还应当明确的是，本文中使用措词或术语的目的是进行描述并不是进行限制。因此，虽然通过说明性的实施方式如上对本发明进行说明，但在不脱离其宗旨、范围和性能的前提下可以对本发明进行修改。
Claims (33)
1.安装在填埋物中以从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取系统，其包括：
设置成允许气体和液体通过其表面以及在生物质中并使其具有约2度的向下的倾斜度的穿孔井；所述穿孔井包括设置有穿孔，以及具有约10英寸的直径的常规圆柱型管；
与穿孔井连接的倾斜管道，所述倾斜管道具有向下的倾斜度；所述倾斜管道包括用来从倾斜管道中提取液体的液体提取机械装置；所述液体提取机械装置包括：
设置在所述倾斜管道上的，位于生物质下游的浸出液和气体阀；
在所述浸出液和气体阀下游与所述倾斜管道连接从而通过重力排出液体的第一J字形虹吸管；
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第一J字形虹吸管下游的多管气阀；
在所述多管气阀下游与所述倾斜管道连接从而通过重力排出液体的第二J字形虹吸管；
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第二J字形虹吸管下游的主阀；以及
包括真空泵并且在所述主阀下游与所述倾斜管道连接的真空源；
其中可操作性地打开所述主阀和所述多管气阀以使所述真空源选择性地向倾斜管道和穿孔井施加真空以从倾斜管道中提取气体，并且一旦在所述穿孔井中形成负压就将其关闭；
其中在形成负压时，可操作性地逐渐打开所述浸出液和气体阀以起动所述倾斜管道和调节倾斜管道的气体流动，同时使液体经过所述第一J字形虹吸管排出；以及
其中没有经所述第一J字形虹吸管排出的多余液体在打开所述多管气阀时经所述第二J字形虹吸管排出。
2.根据权利要求1所述的气液提取系统，其中能操作所述真空源以升高所述第一J字形虹吸管中的笔直部分中的液面，由此所述液体通过重力从所述第一J字形虹吸管的开口端排出。
3.根据权利要求1所述的气液提取系统，其中所述液体提取机械装置包括排水口，在所述排水口内的倾斜管道排出液体。
4.根据权利要求3所述的气液提取系统，其中所述排水口包括井底水窝水泵。
5.根据权利要求1所述的气液提取系统，其还包括用于从液体提取机械装置中转移液体返回到穿孔井附近的手段。
6.安装在填埋物中以从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取系统，所述气液提取系统包括：
多个设置成允许气体和液体通过其表面以及在生物质中并使其具有约2度的向下的倾斜度的穿孔井；每个穿孔井包括设置有穿孔的常规圆柱型管以及具有约10英寸的直径；
包括真空泵的真空源；
具有多个倾斜管道的管道系统，各个倾斜管道相互连接相应的穿孔井至所述真空源；各个倾斜管道具有向下的倾斜度；所述管道系统包括用来从倾斜管道中提取液体的液体提取机械装置；所述液体提取机械装置包括，在各个倾斜管道上：
设置在所述倾斜管道上的，位于生物质下游的浸出液和气体阀；
在所述浸出液和气体阀下游与所述倾斜管道连接从而通过重力排出液体的第一J字形虹吸管；
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第一J字形虹吸管下游的多管气阀；
在所述多管气阀下游与所述倾斜管道连接从而通过重力排出液体的第二J字形虹吸管；
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第二J字形虹吸管下游的主阀；
在穿孔井附近设置的传感装置；
设置用来控制阀的驱动和接收来自传感装置的数据的接收器-控制器；
其中接收器-控制器根据接收来自传感装置的数据来确定所述浸出液和气体阀、所述多管气阀和所述主阀的驱动，因此对于各个倾斜管道和各个相应的穿孔井：
可操作性地打开所述倾斜管道的主阀和多管气阀以使所述真空源选择性地向倾斜管道和穿孔井施加真空以从倾斜管道中提取气体，并且一旦在所述穿孔井中形成负压就将其关闭；
在形成负压时，可操作性地逐渐打开所述浸出液和气体阀以起动所述倾斜管道和调节倾斜管道中的气体流动，同时使液体经过所述第一J字形虹吸管排出；以及
没有经所述倾斜管道的第一J字形虹吸管排出的多余的液体在打开所述多管气阀时经所述第二J字形虹吸管排出。
7.根据权利要求6所述的气液提取系统，其中所述常规圆柱型管被多孔可排液材料包围从而增加常规圆柱型管的标称直径。
8.根据权利要求6所述的气液提取系统，其中所述传感装置选自气体和液体压力传感装置、温度传感装置、电流传感装置、呼吸速率传感装置和代谢速率传感装置。
9.根据权利要求6所述的气液提取系统，其中所述传感装置包括压力计。
10.根据权利要求6所述的气液提取系统，其中所述多个穿孔井彼此相邻以及其中所述传感装置包括设置在相邻的穿孔井之间的多个压力计。
11.根据权利要求6所述的气液提取系统，其中设置接收器-控制器从而根据预先确定的模式控制所述浸出液和气体阀，所述多管气阀和所述主阀的驱动以及根据接收来自传感装置的相应数据来确定设置在所述多个倾斜管道的每一个上的浸出液和气体阀，多管气阀和主阀的驱动以提高从生物质中提取气体。
12.根据权利要求6所述的气液提取系统，其还包括用于从液体提取机械装置中转移液体返回到经选择的穿孔井附近的方法。
13.从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取方法；该提取方法包括：
在第一生物质层的上部安装设置成允许气体和液体通过其表面的穿孔井；安装所述穿孔井从而使其具有约2度的向下的倾斜度，所述穿孔井包括设置有穿孔以及具有约10英寸的直径的常规圆柱型管；在第一生物质层的顶部设置第二生物质层；
通过具有向下的倾斜度并且包括液体提取机械装置的倾斜管道连接穿孔井和真空源；所述液体提取机械装置包括：
设置在所述倾斜管道上的，位于生物质下游的浸出液和气体阀；
在所述浸出液和气体阀下游与所述倾斜管道连接从而通过重力排出液体的第一J字形虹吸管；
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第一J字形虹吸管下游的多管气阀；
在所述多管气阀下游与所述倾斜管道连接从而通过重力排出液体的第二J字形虹吸管；以及
设置在所述倾斜管道上的，位于所述第二J字形虹吸管下游的主阀；
打开所述主阀和所述多管气阀以使与所述主阀下游的倾斜管道连接的真空泵选择性地向倾斜管道和穿孔井施加真空以在穿孔井中形成负压，从而从生物质中提取气体；
一旦形成负压就关闭所述主阀和所述多管气阀；
在形成负压时，逐渐打开所述浸出液和气体阀以起动所述倾斜管道和调节倾斜管道中的气体流动，并使液体经过所述第一J字形虹吸管通过重力从倾斜管道排出；以及
打开所述多管气阀以使没有经所述第一J字形虹吸管排出的液体通过重力经所述第二J字形虹吸管排出。
14.根据权利要求13所述的气液提取方法，其中选择性向所述穿孔井施加真空引起所述第一J字形虹吸管的笔直部分中的液面升高，由此通过重力将液体从所述第一J字形虹吸管的开口端排出。
15.根据权利要求13所述的气液提取方法，其中通过包括排水口的液体提取机械装置从管道中提取液体。
16.根据权利要求13所述的气液提取方法，其还包括转移已提取的液体返回到穿孔井的附近。
17.从存在于填埋物中的生物质中提取气体和液体的气液提取方法，该提取方法包括：
在第一生物质层的上部安装第一穿孔井；安装所述的第一穿孔井从而使其具有约2度的向下的倾斜度，所述第一穿孔井包括设置有穿孔以及具有约10英寸的直径的常规圆柱型管；
相邻第一生物质层设置第二生物质层；
通过具有向下的倾斜度并且包括液体提取机械装置的第一倾斜管道连接第一穿孔井和真空源；所述液体提取机械装置包括：
设置在所述第一倾斜管道上的，位于第一生物质层和第二生物质层下游的浸出液和气体阀；
在所述浸出液和气体阀下游与所述第一倾斜管道连接从而通过重力排出液体的第一J字形虹吸管；
设置在所述第一倾斜管道上的，位于所述第一J字形虹吸管下游的多管气阀；
在所述多管气阀下游与所述第一倾斜管道连接从而通过重力排出液体的第二J字形虹吸管；以及
设置在所述第一倾斜管道上的，位于所述第二J字形虹吸管下游的主阀；
打开所述主阀和所述多管气阀以使与所述主阀的第一倾斜管道的下游连接的真空泵选择性地向所述第一穿孔井施加真空从而从生物质中提取气体；
一旦形成负压就关闭所述主阀和所述多管气阀；
在形成负压时，逐渐打开所述浸出液和气体阀以起动所述第一倾斜管道和调节第一倾斜管道中的气体流动，并使液体经过所述第一J字形虹吸管通过重力从第一倾斜管道排出；
打开所述多管气阀以使没有经所述第一J字形虹吸管排出的液体通过重力经所述第二J字形虹吸管排出；
当第二生物质层达到预先确定的尺寸时：
相邻第一穿孔井安装补充穿孔井；
相邻第二生物质层设置第三生物质层；
通过补充倾斜管道连接补充穿孔井和真空源；
选择性地向补充穿孔井施加真空从而从生物质中提取气体；
从补充倾斜管道中提取液体。
18.根据权利要求17所述的气液提取方法，其中通过一个分开的驱动阀选择性地向补充穿孔井施加真空。
19.根据权利要求17所述的气液提取方法，其中通过集合管利用相同的液体提取机械装置从第一和补充倾斜管道中提取液体。
20.根据权利要求19所述的气液提取方法，其中选择性向一个所述第一和补充穿孔井施加真空引起所述第一J字形虹吸管的笔直部分中的液面升高，由此通过重力将液体从所述第一J字形虹吸管的开口端排出。
21.根据权利要求17所述的气液提取方法，其中通过分开的每个均包括第一和第二J字形虹吸管的液体提取机械装置从第一和补充倾斜管道中提取液体。
22.根据权利要求21所述的气液提取方法，其中选择性向一个所述第一和补充穿孔井施加真空引起相应第一J字形虹吸管的笔直部分中的液面升高，由此通过重力将液体从相应第一J字形虹吸管的开口端排出。
23.根据权利要求17所述的气液提取方法，其中通过包括排水口的相同液体提取机械装置从第一和补充倾斜管道中提取液体。
24.根据权利要求17所述的气液提取方法，其中通过分开的每个均包括排水口的液体提取机械装置从第一和补充倾斜管道中提取液体。
25.根据权利要求17所述的气液提取方法，其还包括转移已提取的液体返回到经选择的穿孔井的附近。
26.根据权利要求17所述的气液提取方法，其中当第三生物质层达到预先确定的尺寸时安装更多的补充穿孔井。
27.根据权利要求17所述的气液提取方法，其中连接补充穿孔井和真空源包括在补充穿孔井和真空源之间设置补充驱动阀。
28.根据权利要求27所述的气液提取方法，其还包括在第一穿孔井的附近和补充穿孔井的附近安装传感装置。
29.根据权利要求28所述的气液提取方法，其还包括设置接收器-控制器从而控制所述浸出液和气体阀，所述多管气阀，所述主阀和所述补充驱动阀以及接收来自传感装置的数据。
30.根据权利要求29所述的气液提取方法，其还包括设置接收器-控制器从而依次驱动所述浸出液和气体阀，所述多管气阀，所述主阀和所述补充驱动阀以促使生物质内的液体的运动从而在生物质内更均匀地分配湿含量。
31.根据权利要求17所述的气液提取方法，其还包括从液体提取机械装置转移液体返回到第一和补充穿孔井中的至少一个穿孔井的附近。
32.根据权利要求28所述的气液提取方法，其中安装传感装置包括安装选自压力传感装置、温度传感装置、电流传感装置、呼吸速率传感装置和代谢速率传感装置中的传感装置。
33.根据权利要求28所述的气液提取方法，其中安装传感装置包括安装压力计。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150624 Termination date: 20190211 |