CN102310076A - 固废场地好氧修复系统及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固废场地好氧修复系统与修复方法。其中系统包括注气抽气装置、注液抽液装置、检测装置和控制装置，及与上述装置相连接的设于固废场地内的注气井、抽气井、注液井、注液管、抽液井及检测井等。本发明通过上述系统，采用综合调控注气量、抽气量、注液量、抽液量、温度、湿度等运行参数的方法，保证固废场地内好氧反应在最适宜的条件下进行，达到转移、吸收、降解或转化固废场地中的有机物和污染物，使其含量或浓度降低到可接受水平，实现环境治理目标。

Description

固废场地好氧修复系统及修复方法

技术领域

本发明涉及固体废物治理和污染场地修复领域，具体涉及一种能实时在线检测与控制固废场地内的温度、湿度、气体含量、地面沉降及边坡位移等参数的固废场地好氧修复系统及用其修复污染场地的方法。

背景技术

根据国家环保局统计，全国受污染耕地约1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积1/10以上。每年因土壤污染造成的经济损失达200亿元。

根据国家建设部统计，我国2005年城市生活垃圾产生量为1.56亿吨。在产生的这些生活垃圾中，仅有44％进入卫生填埋场(受控填埋)，另有29％被简易填埋，20％被随意丢弃与倾倒，合计49％的垃圾完全处于非控填埋(堆放)状态。

显然，大量历史形成的非正规(非卫生)垃圾填埋场占用大量土地资源，由于没有地下水和大气等污染控制措施，在自然状态下降解将对周围环境造成长期的危害与污染。甲烷气体的恶臭气味不仅影响环境和人体健康，并可能产生火灾危险。垃圾渗滤液的产生与汇聚，也严重污染着周边的土壤和地下水。通常，垃圾填埋场完全达到稳定化需要50至100年的时间，因此垃圾堆体的污染特征将长期存在。

针对上述问题，20世纪80年代美国、英国、加拿大、澳大利亚、德国和日本等相继开展了生物反应器填埋场的研究。其中，好氧生物反应器填埋技术是通过有目的控制手段，为垃圾中好氧微生物提供了较好的生长环境，加速了填埋垃圾中有机物的降解，提高了填埋垃圾的稳定化过程，使传统填埋垃圾的稳定化周期从50-100年缩短至2-3年，降解速度是自然降解的30倍，从而避免了封场后的长期监管和维护，使填埋场同时具有贮留垃圾、隔断污染、生物降解和资源恢复等多个功能，并确保填埋场尽快与周围环境相协调。

另外，美国在1982年～2002年间对764个污染场地进行修复，其中，已实施的修复技术中三分之二是被用于对污染源的控制或处理。原位修复技术(包括SVE抽气、生物修复)是最常用的污染源处理技术用于25％的污染源控制项目。另外，生物修复技术作为最常用的创新技术应用在污染源控制处理中占21％。

近年来，国内北京、上海、重庆、宁波、沈阳等城市进行了化工、农药、焦化厂等场地的调查评估和修复工作，污染物主要包括挥发性有机污染物、石油烃、多环芳烃、农药等，目前应用的修复技术主要有焚烧、稳定/固化、挖掘-填埋，正在发展中的技术有生物堆、热处理、生物通风等技术。

显然，固体废物及污染场地的修复与治理已迫在眉睫，早期的非正规垃圾填埋场和关闭的化工、农药、焦化厂等场地，污染环境，占据稀缺的土地资源，快速治理和修复已是大家的共识，而好氧修复技术已是被接受的快速治理固废污染场地的有效途径。

现有好氧修复方法应用于设计施工时，有些只设计注气装置和注气井，没有主动抽气装置；有些注气井设置未考虑固废污染体深度，仅在底部位置注气，效率低下；有些设置了注气、抽气装置，但未设置确保好氧反应高效进行的注液井管；有些检测井设置分散，没有实现对固废污染场地内各项参数的综合有效检测，气、液供应无法满足需求，未设定明确的温、湿度控制指标，导致治理修复过程是在模糊、低效的状况下进行，治理修复效果差，且容易产生二次污染，有时还可能发生爆炸、火灾、滑坡等危险灾害。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实时在线检测固废场地内的温度、湿度、气体含量、地面沉降及边坡位移等参数，通过注气抽气装置、注液抽液装置、检测装置、控制装置及与上述装置相连接的注气井、抽气井、注液井、注液管、抽液井、检测井等综合调控注气量、抽气量、注液量、抽液量、温度、湿度等运行参数的固废场地好氧修复系统，其能保证固废场地内好氧反应在最适宜的条件下进行，达到转移、吸收、降解或转化固废场地中的有机物和污染物，使其含量或浓度降低到可接受水平，满足相应土地利用类型的要求，实现环境治理目标。本发明可以应用于垃圾等固体废物治理，也可应用于污染场地修复。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种固废场地好氧修复系统，包括注气抽气装置、注液抽液装置、检测装置和控制装置，及与上述装置相连接的设于固废场地内的注气井、抽气井、注液井、注液管、抽液井及检测井；

所述注气抽气装置包括分别与固废场地注气井、抽气井连接的注气风机和抽气风机；

所述注液抽液装置包括分别与固废场地注液井、注液管、抽液井连接的注液泵和抽液泵；

所述检测装置包括：检测仪器、设于检测井内的温度和/或湿度传感器和气体采样管；

所述控制装置分别与所述注气风机、抽气风机、注液泵及检测装置连接，根据检测到的固废场地内的温度、湿度、气体含量，控制注气与抽气风机流量、压力，调整注液与抽液数量、频率，确保固废场地内的温度和湿度在合理范围内。

本发明的固废场地好氧修复系统，所述注气装置还包括设在所述注气风机与所述注气井之间的换热器；所述注气风机为至少一台；所述抽气装置还包括设在所述抽气风机及所述抽气井之间的气水分离器，与抽气风机连接的排气处理单元，及与排气处理单元连接的引风机；所述抽气风机为至少一台。

本发明的固废场地好氧修复系统，所述注液泵为至少一台；所述抽液装置还包括贮液池；所述抽液泵为每眼抽液井一台，且抽液泵是手动或自动的非电力驱动泵，以防止甲烷气体爆燃/爆炸，保证修复安全进行。

本发明的固废场地好氧修复系统，所述检测装置还包括在检测井内设置的三根不同深度的气体采样管，有利于收集不同深度的气体样品，气体采样管外侧设置不同深度的温度和/或湿度传感器。

本发明的固废场地好氧修复系统，所述控制装置分别与注气风机、换热器、气水分离器、抽气风机、排气处理单元、引风机、注液泵、检测仪器通过控制电缆或无线连接，控制固废场地内的温度、湿度和气体含量。

本发明的固废场地好氧修复系统，所述注气井、抽气井、注液井、注液管、抽液井由碳钢管、PE管及PVC管中的任一种制造，各井管下部均匀布置通气孔。

本发明的固废场地好氧修复系统，所述注气井同一井位设有一组，每组一至三眼，每眼井深度不同，有利于分层均匀注气；同一井位每组井成直线排列或三角排列。

本发明的固废场地好氧修复系统，所述注液井和注液管包括竖直注液井和水平注液管，以保证分层均匀注液，竖直注液井可以单独设置，也可与注气井或抽气井共用设置。

本发明的固废场地好氧修复系统，还包括：

沉降观测点：设置在固废场地表面，所述沉降观测点为有标志的圆柱体或球体，或者是GPS发射装置；和/或

位移传感器：设置在固废场地表面边坡位置。

通过采用上述固废场地好氧修复系统，本发明还提供一种固废场地好氧修复方法。所述控制装置将固废场地内部温度范围控制在40℃～70℃之间。所述控制装置将固废场地内部湿度范围控制在35％～65％之间。

本发明的有益效果是，通过设置注气抽气装置、注液抽液装置、检测装置及与其相连接的各种井，用一套集中控制装置有效控制气、液参数，调节固废场地内的温度、湿度、氧气量，使固废场地内的好氧生物反应在一个适宜的条件下可控进行，达到转移、吸收、降解或转化固废场地中的有机物和污染物，其稳定化周期从50-100年缩短至2-3年；甲烷气体含量从50％左右迅速降至3％以下；渗滤液产生量及其BOD等指标大幅降低；固废堆体高度沉降可达10％-20％。通过固废场地好氧修复系统安全、高效、可靠的实施，从而达到环境治理的目标。

附图说明

图1是本发明各种井独立设置的系统图；

图2是本发明设有两台及以上注气/抽气风机，各种井独立设置的系统图；

图3是注气井和注液井共用设置的系统图；

图4是设有两台及以上注气/抽气风机，注气井和注液井共用设置的系统图；

图5是抽气井和注液井共用设置的系统图；

图6是设有两台及以上注气/抽气风机，抽气井和注液井共用设置的系统图；

图中：

1、注气抽气装置；2、注液抽液装置；3、检测装置；4、控制装置；5、注气井；6、抽气井；7、注液管；8、注液井；9、抽液井；10、检测井；11、注气风机；12、换热器；13、气水分离器；14、抽气风机；15、排气处理单元；16、引风机；17、注液泵；18、抽液泵；19、贮液池；20、检测仪器；21、气体采样管；22、温度和/或湿度传感器；23、沉降观测点；24、位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明专利的固废场地好氧修复系统由注气抽气装置1、注液抽液装置2、检测装置3和控制装置4四大装置构成及与上述装置相连接的设于固废场地内的注气井5、抽气井6、注液管7、注液井8、抽液井9及检测井10构成。

其中，注气装置由一注气风机11和与该注气风机11连接的一换热器12构成。抽气装置由一气水分离器13、一抽气风机14、一排气处理单元15、一引风机16顺序连接而构成。

注液抽液装置由一注液泵17、一抽液泵18及贮液池19构成。

检测装置3由检测仪器20、检测井内三根不同深度的气体采样管21，及气体采样管21外侧不同深度的温度和/或湿度传感器22构成。

控制装置4与上述的注气风机11、一换热器12、一气水分离器13、抽气风机14、一排气处理单元15、一引风机16、注液泵17及检测仪器20连接。控制装置4根据检测到的固废场地内的温度、湿度和气体含量，控制注气风机11与抽气风机14的流量、压力，调整注液泵17与抽液泵18的流量。

注气风机11将空气压缩后通过注气管路送入注气井5。换热器12将注气空气冷却到适宜温度范围内。

抽气风机14通过抽气管路将抽气井6中的反应气体抽出。在抽气风机14进口处设有气水分离器13，在抽气风机14的出口处依次设有排气处理单元15和引风机16。排气处理单元15由活性炭过滤器或生物过滤器构成，有效处理排气中的有害成分，使排出气体达到排放要求。

在固废场地内设置注气井5，同一井位每组数量根据固废场地深度可以设置一至三眼井，同组每眼井深度间隔7-13m。即：深度小于13m，设置一眼井；深度为14-26m，设置二眼井；深度26m以上，设置三眼井。每组三眼井的排列可以是直线排列或者三角形排列。注气井5用碳钢管、PE管、PVC管制造，其下部设有间隔均匀的通气孔，保证压力空气能注入固废场地内。

在固废场地内设置抽气井6，其深度需达到固废场地的修复深度。抽气井6的材料和结构与注气井5相同，保证反应气体能顺利从固废场地内抽出。

在固废场地内设置注液管7、注液井8，注液管7和注液井8外设有注液泵17，该注液泵17根据与其连接的控制装置的控制向固废场地内注入液体，保证固废场地好氧反应湿度的要求，同时调节固废场地内的温度。注液管7、注液井8的结构和材料与注气井5相同。注液井7可以单独设置，也可以与注气井5或抽气井6共用。保证能将液体注入固废场地内部。

在固废场地内设置抽液井9，抽液井9内设有抽液泵18，该抽液泵18将固废场地内积聚的过量积水或渗滤液抽出至贮液池19，保证好氧反应的湿度要求。抽液井9的材料和结构与注气井5相同，但其管内安装有非电力驱动井用抽液泵18，因此其管径要满足抽液泵18的外径要求。抽液井9一般设置在固废场地底部液体容易聚集的区域，深度应达到固废场地底部。

在固废场地内设置检测井10，检测井10内不同深度分别安装气体采样管21、温度和/或湿度传感器22。其目的是检测固废场地内的气体含量、温度和湿度。气体采样管21用PVC管，管径为Φ15-25mm。气体采样管21的数量根据堆体深度不同可设置一至三根。温度和/或湿度传感器22安装在检测井10内，用传感器数据电缆连接到地面的检测仪器20。

在固废场地表面设置沉降观测点23，沉降观测点23是一个有明显标志的圆柱体或球体安置在固废场地表面，可以定期测量其高程以反映其沉降变化。也可以在每点上安置GPS发射装置，定期传送高程数据至地面的上述控制装置4。

在固废场地表面边坡位置设置与地面控制装置4相连的位移传感器24，用于监测边坡的变动情况，及时预报滑坡等危害的产生，确保安全。

在图1中，空气通过注气风机11加压后经换热器12由注气管路经注气井5送入固废场地内。注气风机11和换热器12通过控制电缆与控制装置4连接，注入空气的压力、流量由控制装置4控制和调节。固废场地反应气体通过抽气井6，经气水分离器13由抽气风机14抽出。抽出的气体经排气处理单元15处理达标后由引风机16排入大气。抽气量及压力等参数由控制装置4控制和调节。

加注液体通过注液泵17经注液管7、注液井8注入固废场地内。注液泵17通过控制电缆与控制装置4连接，注液量及频率等参数由控制装置4控制和调节。抽液泵18将过量积水或渗滤液经抽液井9从固废场地底部抽出，抽液泵18通过控制电缆与控制装置4连接，抽液量等参数由控制装置4控制和调节。

检测井10内设置三根不同深度的气体采样管21，用于气体含量检测，气体采样管21外侧设有温度和/或湿度传感器22，通过控制电缆(或无线)与检测仪器20及控制装置4连接。

沉降观测点23是有明显标记的圆柱体和球面体，也可以安装GPS发射装置，用以监测固废场地沉降高差。位移传感器24监测堆体边坡的位移情况，通过控制电缆(或无线)传输至控制装置4。

控制装置4接收来自检测装置3等的参数信号，根据检测到的固废场地内的温度、湿度和气体含量，控制和调节注气风机11、换热器12、气水分离器13、抽气风机14、排气处理单元15和引风机16，调整注气与抽气量、压力；控制和调节注液泵17和抽液泵18，调整注液与抽液量、频率。通过有效控制气、液参数，调节固废场地内的温度、湿度、氧气量，使固废场地内的好氧生物反应在一个适宜的条件下可控进行，达到转移、吸收、降解或转化固废场地中的有机物和污染物，使其含量或浓度降低到可接受水平，确保固废场地好氧修复装置安全、高效、可靠的实施，实现环境治理目标。

图2是设有两台及以上注气/抽气风机，各种井独立设置的系统图。实施方式同上述。

图3是注气井5和注液井8共用设置的系统图。实施方式同上述。

图4是设有两台及以上注气/抽气风机，注气井和注液井共用设置的系统图。实施方式同上述。

图5是抽气井6和注液井8共用设置的系统图。实施方式同上述。

图6是设有两台及以上注气/抽气风机，抽气井和注液井共用设置的系统图。实施方式同上述。

本发明应用固废场地好氧修复系统与修复方法治理固体废物(如垃圾填埋场)和修复污染场地，使注入空气和液体能有效分布于固废场地内，并通过注气抽气装置加速固废场地内部气体的有序流动。同时，有效控制气、液参数，调节固废场地内的温度、湿度、氧气量，使固废场地内的好氧生物反应在一个适宜的条件下可控进行，达到转移、吸收、降解或转化固废场地中的有机物和污染物，使其含量或浓度降低到可接受水平，确保固废场地好氧修复系统安全、高效、可靠的实施，满足相应土地利用类型的要求，实现环境治理与资源利用的目标。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种固废场地好氧修复系统，其特征在于，包括注气抽气装置、注液抽液装置、检测装置和控制装置，及与上述装置相连接的设于固废场地内的注气井、抽气井、注液井、注液管、抽液井及检测井；

所述注气抽气装置包括分别与注气井、抽气井连接的注气风机和抽气风机；

所述注液抽液装置包括分别与注液井、注液管、抽液井连接的注液泵和抽液泵；

所述检测装置包括：检测仪器、设于检测井内的温度和/或湿度传感器和气体采样管；

所述控制装置分别与所述注气风机、抽气风机、注液泵及检测装置连接。

2.根据权利要求1所述的固废场地好氧修复系统，其特征在于，所述注气抽气装置还包括设在所述注气风机与所述注气井之间的换热器；所述注气风机为至少一台；所述注气抽气装置还包括设在所述抽气风机及所述抽气井之间的气水分离器，与抽气风机连接的排气处理单元，及与排气处理单元连接的引风机；所述抽气风机为至少一台。

3.根据权利要求1或2所述的固废场地好氧修复系统，其特征在于，所述注液泵为至少一台；所述注液抽液装置还包括贮液池；所述抽液泵为每眼抽液井一台，且抽液泵是手动或自动的非电力驱动泵。

4.根据权利要求1-3任一项所述的固废场地好氧修复系统，其特征在于，所述检测装置包括在检测井内设置的三根不同深度的气体采样管，气体采样管外侧设置不同深度的温度和/或湿度传感器。

5.根据权利要求2-4任一项所述的固废场地好氧修复系统，其特征在于，所述控制装置分别与注气风机、换热器、气水分离器、抽气风机、排气处理单元、引风机、注液泵、检测仪器通过控制电缆或无线连接，控制固废场地内的温度、湿度和气体含量。

6.根据权利要求1-5任一项所述的固废场地好氧修复系统，其特征在于，所述注气井、抽气井、注液井、注液管、抽液井由碳钢管、PE管及PVC管中的任一种制造，各井管下部均匀布置通气孔。

7.根据权利要求1-5任一项所述的固废场地好氧修复系统，其特征在于，所述注气井同一井位设有一组，每组一至三眼，每眼井深度不同；同一井位每组井成直线排列或三角排列。

8.根据权利要求1-5任一项所述的固废场地好氧修复系统，其特征在于，所述注液井和注液管为竖直注液井和水平注液管，其中竖直注液井为单独设置，或与注气井或抽气井共用设置。

9.根据权利要求1-8任一项所述的固废场地好氧修复系统，其特征在于，还包括：

沉降观测点：设置在固废场地表面，所述沉降观测点为有标志的圆柱体或球体，或者是GPS发射装置；和/或

位移传感器：设置在固废场地表面边坡位置。

10.一种固废场地好氧修复方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的固废场地好氧修复系统。

11.根据权利要求10所述的固废场地好氧修复方法，其特征在于，所述控制装置将固废场地内部温度范围控制在40℃～70℃之间。

12.根据权利要求10所述的固废场地好氧修复方法，其特征在于，所述控制装置将固废场地内部湿度范围控制在35％～65％之间。

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