CN110523737B - 用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置及好氧治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置及好氧治理方法，包括：相互连通的井管和连接件，连接件设置于井管顶部，连接件的顶端封闭，连接件的侧壁上设有导气管，井管的侧壁上开设通气孔。本气井装置结构简单，便于加工，通过常规机具可在填埋场好氧治理项目中实现快速安装、连接与拆除，克服了传统好氧工艺打井下管等繁琐操作，实现与后续异位开采工艺单元的高效衔接，极大地节省了建安成本和施工工期，有助于促进填埋场治理技术领域的发展。
Description
技术领域
本发明属于填埋垃圾治理领域，更具体地，涉及用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置及好氧治理方法。
背景技术
长久以来，填埋是我国生活垃圾处置的主要方式，但其二次污染和邻避效应也越来越严重。究其原因，主要是因为填埋垃圾中有机物在厌氧环境下降解速率较为缓慢，其稳定化周期往往需要30-50年，期间会伴随着产生大量的渗滤液、恶臭气味及其他有害气体，从而对周边环境和暴露人群造成严重威胁。针对上述问题，好氧通风预处理与异位开采的组合工艺为垃圾填埋场的综合整治和土地资源再利用提供了新的技术思路。然而，目前仍然缺少与异位开采相配套的好氧通风预处理装置。
常规好氧通风工艺的核心装置是注气和抽气井，其建设过程多采用钻机钻井和吊装下管(一般为HDPE管件)的方式，附属工程还包括碎石填充和井口封堵等繁琐操作。虽具有良好的通风和密闭效果，但该气井装置一旦建设完成后将难于拆卸和移动，需要长期留置于垃圾堆体当中，从而导致现有的好氧通风方法和装置很难与后续异位开采工艺单元衔接。总体来看，现有好氧通风装置和工艺的不足之处可以归纳为：施工步骤繁琐，建安周期长，钻井成本高；难以拆除的井管装置加大了后续垃圾异位开挖的施工难度；同时，开挖作业会破坏已有的建井材料，使其丧失了二次利用的价值。综上，现有的井管设置方式很大程度上限制了好氧预处理工艺单元在异位开采前的应用。
因此十分有必要研发一种用于垃圾填埋场好氧通风的气井装置。该装置方便安装和拆除，好氧通风效果显著，可重复利用，同时能够满足后续的垃圾异位开采施工的工艺要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、经济性好、可重复使用的气井装置及气井装置的应用方法，以实现与后续异位开采工艺单元的高效衔接，使其能够广泛应用于存量垃圾填埋场异位开采工艺的好氧通风预处理过程。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置，包括：相互连通的井管和连接件，所述连接件设置于所述井管顶部，所述连接件的顶端封闭，所述连接件的侧壁上设有导气管，所述井管的侧壁上开设通气孔。
优选地，所述井管底部呈锥形，所述井管为铸铁或镀锌钢管。
优选地，所述井管的公称直径为50cm-100cm，长度为3.5m-5.5m，所述井管的开孔段长度为3.0m-5.0m。
优选地，所述通气孔的孔径为6mm-10mm，所述通气孔在所述井管的侧壁上成列布置，每列所述通气孔中，相邻两个所述通气孔之间的间隔为10cm-20cm，相邻两列中的所述通气孔交错布置。
优选地，所述导气管的侧壁上设有气体采集阀，所述导气管的端部设有连接法兰。
优选地，所述连接件的顶端设有螺纹孔，所述螺纹孔用于安装监测探头，所述连接件的顶部设有H型顶帽。
本发明还提供一种垃圾填埋场好氧治理方法，所述方法包括步骤：
1)将多个上述的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置呈网格状布置于垃圾堆体中，使所述气井装置的井管全部插入所述垃圾堆体；
2)将一部分气井装置连接于抽气管路，作为抽气井使用，将其余部分气井装置连接于注气管路，作为注气井使用，所述抽气井和所述注气井间隔布置；
3)启动好氧通风系统，通过所述导气管对所述抽气井的填埋气成分进行监测。
优选地，所述气井装置通过所述导气管连接于所述注气管路或所述抽气管路，所述导气管与所述注气管路或所述抽气管路之间设有手动蝶阀。
优选地，多个所述气井装置呈三角形网格状或矩形网格状布置于垃圾堆体中，且每个所述气井装置垂直设置；相邻两个所述抽气井之间的距离不大于10m，相邻两个所述注气井之间的距离不大于10m。
优选地，所述好氧治理分区进行，每个区域面积不大于50m×50m，所述好氧通风系统运行周期为5-10天。
本发明的有益效果在于：
1、本方案的气井装置，结构简单，制作方便，便于形成标准化的产品，且在好氧治理中便于安装、连接成气井网络和拆卸，施工效率高，可靠性强，显著节省工程造价和建安工期。
2、本方案的气井装置的好氧通风效果良好，且具备一定的功能拓展性，所用材质具有一定强度和耐腐性能，在拆除后可重复使用，可满足不同填埋好氧治理项目的需求，节约治理成本。
3、本方案的气井装置在填埋场好氧治理中的应用方法，特别适用于作为预处理单元配合后续填埋垃圾异位开采施工分区域连续作业，有利于上述工程内容的高效对接，填补了相关研究的空白。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置的主视图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置的俯视图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置的侧视图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置的连接结构示意图。
附图标记说明
1、井管；2、通气孔；3、连接件；4、H型顶帽；5、导气管；6、连接法兰；7、螺纹孔；8、气体采集阀；9、手动蝶阀；10、监测探头；11、抽气管路或注气管路。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供一种用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置，包括：相互连通的井管和连接件，连接件设置于井管顶部，连接件的顶端封闭，并与H型顶帽焊接，连接件的侧壁上设有导气管，井管的侧壁上开设通气孔。
具体地，在好氧治理应用中，可以利用带自动夹头的机械打桩机将气井装置整体插入垃圾堆体中，插入深度达整个井管长度；完成好氧治理后，能够将整个气井装置从垃圾堆体中拔出，拔出后可移动至下一区域进行相同步骤的好氧预处理作业，安装和拆除操作十分快速。气井装置结构简单，制作方便，便于形成标准化的产品，且在好氧治理中便于安装、连接成气井网络和拆卸，施工效率高，可靠性强，显著节省工程造价和建安工期。
作为优选方案，井管底部呈锥形，井管为铸铁或镀锌钢管。
具体地，井管底部设置为锥形，便于利用打桩机安装时，将井管整体插入垃圾堆体中，减小安装阻力，提高安装效率；井管采用铸铁或镀锌钢管，耐腐蚀的性能优越，经久耐用。
作为优选方案，井管的公称直径为50cm-100cm，长度为3.5m-5.5m，井管的开孔段长度为3.0m-5.0m。
具体地，井管的管径、长度及开孔段长度可以根据需求设定。
作为优选方案，通气孔的孔径为6mm-10mm，通气孔在井管的侧壁上成列布置，每列通气孔中，相邻两个通气孔之间的间隔为10cm-20cm，相邻两列中的通气孔交错布置。
具体地，通气孔的孔径、布置方式及孔间隔可以根据需求设定。
作为优选方案，导气管的侧壁上设有气体采集阀，导气管的端部设有连接法兰。
具体地，设置气体采集阀，用于定期采集气体样品，以便监控和掌握好氧治理的进度；连接件侧壁的导气管和法兰片可用于连接抽气管路或注气管路，也可根据需求连接其他设备，使其功能得到拓展。
作为优选方案，连接件的顶端设有螺纹孔，螺纹孔用于安装监测探头，连接件的顶部设有H型顶帽。
具体地，H型顶帽的材质可以根据需求任意选择，优选铸铁或镀锌钢；设置H型顶帽起到保护连接件的作用：一方面，在气井装置插入垃圾堆体或从垃圾堆体中拔出时，打桩机以H型顶帽为着力点，方便气井装置的安装和拆卸；另一方面，设置H型顶帽可以有效避免气井安装和拆卸过程中对井端连接件和监测仪器的损坏。
在气井装置的制造过程中，井管、连接件和H型顶帽采用分体加工，完成加工后通过鱼鳞焊法焊接成为一个整体，连接牢固，经久耐用。
本发明还提供一种垃圾填埋场好氧治理方法，方法包括步骤：
1)将多个上述的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置呈网格状布置于垃圾堆体中，使气井装置的井管全部插入垃圾堆体；
2)将一部分气井装置连接于抽气管路，作为抽气井使用，将其余部分气井装置连接于注气管路，作为注气井使用，抽气井和注气井间隔布置；
3)启动好氧通风系统，通过导气管对抽气井的填埋气成分进行监测。
作为优选方案，气井装置通过导气管连接于注气管路或抽气管路，导气管与注气管路或抽气管路之间设有手动蝶阀。
作为优选方案，多个气井装置呈三角形网格状或矩形网格状布置于垃圾堆体中，且每个气井装置垂直设置；相邻两个抽气井之间的距离不大于10m，相邻两个注气井之间的距离不大于10m。
作为优选方案，好氧治理分区进行，每个区域面积不大于50m×50m，好氧通风系统运行周期为5-10天。
实施例
图1示出了根据本实施例的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置的主视图；图2示出了根据本实施例的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置的俯视图；图3示出了根据本实施例的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置的侧视图；图4示出了根据本实施例的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置的连接结构示意图。
如图1至图4所示，该用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置，包括：相互连通的井管1和连接件3，井管1为镀锌钢管，其侧壁上开设通气孔2，底部呈锥形；连接件3设置于井管1顶部，其顶端封闭，侧壁上设有导气管5，导气管5的侧壁上设有气体采集阀8，导气管5的端部设有连接法兰6，连接件3的顶端设有螺纹孔7，用于安装监测探头10；连接件3的顶部设有H型顶帽4。其中气井装置的制造参数为：井管1的公称直径为100cm，整体长度为3.5m，开孔段长度为3m，镀锌钢管材质；井管1下端锥形处不设通气孔；通气孔2的孔径为6mm，通气孔2在井管1的侧壁上成列布置，每列通气孔2中，相邻两个通气孔2之间的间隔为10cm，相邻两列中的通气孔2交错布置。
我国南方某生活垃圾填埋场自1995年启用至2003年底封场，服务时间为9年。根据勘探报告，填埋场存量垃圾的积存量勘测结果约为44万m3。生活垃圾填埋场区域面积约为4.0万m2，存量垃圾堆体总面积约为3.4万m2。填埋场为简易垃圾填埋场，本身没有做相应的渗滤液导排收集和处理设施，长期以来对地下的土壤和地下水存在潜在的污染。根据本填埋场垃圾特点和相关工艺要求，确定采用好氧通风技术对垃圾填埋场进行预处理，降低堆体内部沼气和恶臭气体浓度，使其在较短时间内满足异位开采的基本技术要求。
1、气井装置的试制包括如下步骤：
1)采用镀锌钢管试制井管，公称直径为100cm，总长度为3.5m。井管下部开孔，呈梅花形布置，开孔孔径为6mm，每层布置4个通气孔，孔与孔之间竖向间隔为10cm，总开孔井管长度为3.0m。井管下端为锥状，不设通气孔；
2)采用镀锌钢制造连接件，连接件中空，侧壁中心位置焊接一段导气管，在导气管端部连接法兰片，在导气管侧壁上安装气体采样球阀，在连接件顶部预留3个螺纹孔；
3)采用镀锌钢制造“H”型顶帽；
4)上述部件分别加工完成后，将连接件下端与井管顶端进行焊接，形成气体通路；之后将“H”型顶帽焊接到连接件的顶部，且均采用鱼鳞焊法，焊接强度较佳；
5)在气井装置整体成型后，在连接件顶部预留的螺纹孔中安装3个监测探头，分别用于测试压力、气体温度和湿度。
需要制备28套上述气井装置。
2、气井装置的安装和应用：
1)采用带自动夹头的机械打桩机对上述气井装置进行安装。抽、注气井呈网格状相间分布；同类功能井之间的间隔为10m；气井装置井管部位完全插入到堆体当中，深度约为3.5m。
2)将抽、注气井分别连接抽、注气管路，确定各阀门处于开启状态后，启动好氧运行。
在本实施例中，连接件3侧壁导气管5的法兰6处向外部依次连接手动蝶阀9和抽气管路或注气管路11。本次实施例中，单次好氧通风治理面积约为30m×30m。
本实施例为了掌握好氧通气实施效果，运行过程中每日上午、下午分别通过导气管上气体采样阀对抽气井的填埋气成分进行监测。经过连续5天的好氧通风，待开挖面所有的抽气井连续4次测试的甲烷含量均低于5％；同时待开挖堆体表面15-20cm处甲烷浓度均小于1.5％、硫化氢浓度小于5ppm，符合《生活垃圾填埋场生态修复技术标准(报批稿)》中有关“好氧预处理终止指标宜保证堆体中甲烷浓度低于5％，臭气显著降低”等相关要求，可以在气井装置拆除后对该片区域启动异位开采作业。本实施例中，单次好氧预处理后垃圾开采深度为3m左右。拆除后的气井装置可以移动到下一区域重复上述好氧预处理步骤。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (8)
1.一种用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置，其特征在于，包括：相互连通的井管和连接件，所述连接件设置于所述井管顶部，所述连接件的顶端封闭，所述连接件的侧壁上设有导气管，所述井管的侧壁上开设通气孔；所述连接件的顶端设有螺纹孔，所述螺纹孔用于安装监测探头，所述连接件的顶部设有H型顶帽；在气井装置插入垃圾堆体或从垃圾堆体中拔出时，打桩机以H型顶帽为着力点，方便气井装置的安装和拆卸；所述导气管的侧壁上设有气体采集阀，所述导气管的端部设有连接法兰。
2.根据权利要求1所述的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置，其特征在于，所述井管底部呈锥形，所述井管为铸铁或镀锌钢管。
3.根据权利要求1所述的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置，其特征在于，所述井管的公称直径为50cm-100cm，长度为3.5m-5.5m，所述井管的开孔段长度为3.0m-5.0m。
4.根据权利要求1所述的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置，其特征在于，所述通气孔的孔径为6mm-10mm，所述通气孔在所述井管的侧壁上成列布置，每列所述通气孔中，相邻两个所述通气孔之间的间隔为10cm-20cm，相邻两列中的所述通气孔交错布置。
5.一种垃圾填埋场好氧治理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）将多个根据权利要求1-4中任意一项所述的用于垃圾填埋场好氧治理的气井装置呈网格状布置于垃圾堆体中，使所述气井装置的井管全部插入所述垃圾堆体；
2）将一部分气井装置连接于抽气管路，作为抽气井使用，将其余部分气井装置连接于注气管路，作为注气井使用，所述抽气井和所述注气井间隔布置；
3）启动好氧通风系统，通过所述导气管对所述抽气井的填埋气成分进行监测。
6.根据权利要求5所述的治理方法，其特征在于，所述气井装置通过所述导气管连接于所述注气管路或所述抽气管路，所述导气管与所述注气管路或所述抽气管路之间设有手动蝶阀。
7.根据权利要求5所述的治理方法，其特征在于，多个所述气井装置呈三角形网格状或矩形网格状布置于垃圾堆体中，且每个所述气井装置垂直设置；相邻两个所述抽气井之间的距离不大于10m，相邻两个所述注气井之间的距离不大于10m。
8.根据权利要求5所述的治理方法，其特征在于，所述好氧治理分区进行，每个区域面积不大于50m×50m，所述好氧通风系统运行周期为5-10天。
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2019
- 2019-08-08 CN CN201910730722.5A patent/CN110523737B/zh active Active
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