CN111014225A - 一种用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其特征在于：从垃圾堆体表面向下钻孔形成气体井，在气体井内插入井管，井管顶部伸出地面0.5～1.0m，并通过歧管与水平支管相连，井管顶端安装有能显示正负压力的双向压力表和气体采样阀，能够对井中压力和气体成分进行实时分析；井管为De75～150mm的PE或HDPE管。本发明通过对井管结构的设计，解决了行业中普遍存在的在垃圾堆体不同深度上气体交换不均匀、温度传感器不能快速和灵敏的反映实时温度及需要另设套管的问题，实现了抽注气井封闭严实、气体交换顺畅、施工简单、容易控制，以及温度、压力、气体成分等可以实时监测的效果，使好氧处理技术更加成熟和高效。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程中垃圾填埋场好氧修复技术领域，特别是指一种用于垃圾填埋场好氧生物反应器工艺抽注气井装置。
背景技术
随着工业化和城镇化的推进，城市规模越来越大，原来处于城市边缘位置的垃圾填埋场逐渐成为城市的中心区域，其周边区域的开发利用使得原有垃圾填埋场的商业价值逐渐凸显。另一方面，由于历史原因，上世纪末建的很多垃圾填埋场由于技术、资金等原因，往往不规范，甚至没有采取一定的污染防控措施，导致垃圾越填越多后污染问题日益严重，给周围地区的环境质量造成严重影响，亟待治理。加速原有垃圾填埋场的治理进程，治理后改造成公园或其他场所，提升垃圾填埋场的利用价值，已成为国内众多城市生态转型的有效途径。
垃圾填埋场好氧生物反应器技术是一种垃圾原位快速降解的治理技术，该技术通过抽注气使垃圾堆体从厌氧环境转变为好氧环境，避免了甲烷的进一步产生，使填埋场稳定化进程大大加快。同时，通过渗滤液的回灌和处理，降低了渗滤液的处理难度和产量，减少了对周围水体污染的风险。该工艺技术成熟、降解速度快、二次污染小、成本较低，特别适合空间有限、二次转运难度大的城市已建成区域大中型垃圾填埋场的治理。
抽注气系统是垃圾填埋场好氧生物反应器技术最重要的系统，直接关系到填埋场的治理效果。抽注气井装置是气体系统的核心，决定着垃圾堆体内气体交换的效率，对提升治理效果、缩短治理时间具有重要意义。
我国在垃圾填埋场原位好氧治理方面起步晚，近几年虽有较大进步，但技术基础仍然较为薄弱，缺乏相应的技术规范。目前垃圾好氧降解行业中抽注气井普遍采用上部实管、下部花管的做法。授权公告号为CN206474487、CN206622444U的中国实用新型专利分别公开了适用于垃圾填埋场好氧加速降解的抽气井和注气井装置，其特点是：井管从井口伸入井内，分为上部实壁管和具有均匀开孔的下部花管两部分，花管段长度为0.5～2.0m；碎石填料层填充在花管段下端与井的底壁之间，以及花管段的外侧壁与井的侧壁之间；井管外设温度传感器以便对井中温度进行监测等。该设计很好的填补了垃圾填埋场好氧工艺抽注气系统的相关空白，能够在实践中得到应用，也是目前行业中普遍采用的井结构形式。但该设计存在以下几个方面的问题：首先，由于井管从上到下仅简单分为上部实壁管和下部花管，尤其对于垃圾堆体较深的情况，很难保证各个深度空气与填埋气体交换的均匀性；其次，温度传感器设在井管外侧，需单独另设保护套管，增加了成本且不利于对气体温度的实时精确测量；最后，对影响气体压力，进而对井中空气与填埋气体交换有重要意义的花管的开孔大小和占比也未做进一步说明。本发明将针对目前行业技术水平中的主要问题，提供一种改进装置。
发明内容
本发明的目的是针对现有的好氧生物反应器技术水平，提供一种用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，克服现有技术中垃圾堆体不同深度气体交换的不均匀、温度传感器需另设套管、下井管前先下碎石砾料容易造成井壁破坏等问题，并对花管的开孔大小和比例做了详细说明，具有施工简单、快速高效、适应性强、便于过程动态监测等优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其特征在于：从垃圾堆体表面向下钻孔形成气体井，在孔内插入井管，井管为De75～150mm的PE或HDPE管；井管顶部伸出地面，并通过歧管与水平支管相连，井管顶端安装有能显示正负压力的双向压力表和气体采样阀，能够对井中压力和气体成分进行实时分析。
所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其中：所述井管部分从上往下为实壁管段和花管段交替直至井底，其中最上部为实壁管；地面下第一段花管与地面之间的实壁管段长度为1.5～2.0米，每段花管的长度为0.9～1.1m，每段实壁管长度为2.0～3.0m。
所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其中：花管段为在井管上钻孔径8～10mm的小孔得到，孔表面积占该花管段管壁表面积的3％～5％；花管段外包裹缠绕并固定有1～1.5圈的土工布，土工布规格为130～170g/m2。
所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其中：所述实壁管段与井壁之间填充膨润土，膨润土为-200目～+350目的粉末状产品；花管段与井壁之间填充物为10～20mm粒径的碎石砾料。
所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其中：所述井管中安装有温度传感器，温度传感器的导线以不漏气的方式从所述井管的顶部露出并与地表电缆相连；温度传感器根据气体井的深度每6～10m设置一个，底部最后一个温度传感器距离井底和渗滤液液位不小于2m。
所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其中：所述井管底部直接用与井管相同材质的底盖进行封堵，且在下管前井中不填充碎石砾料。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)相比现有的井管设计方案，实壁管和花管交替布设，大大提高了不同深度空气与填埋气体交换的均匀性；同时，相比于填充压实黏土或膨润土，从最上部的花管段开始往下，在井管和井壁之间全部填充碎石砾料，增加了气体的流通性，提高了空气与填埋气体交换的效率。
(2)与将温度传感器设置在井管外相比，将其设在井管内，不需要再单独另设保护套管，节省了成本；并且，由于温度传感器和流动气体直接接触，有利于对填埋气体温度的实时精确测量。
(3)花管部分径设计孔径8～10mm、孔表面积占该段管表面积的3％～5％，能满足所需的通透性和过气量，孔的数量、尺寸在实践中也便于制作。即使在极端情况下包裹的土工布出现位移或滑落，8～10mm的小孔仍能避免垃圾进入井管中，同时能保证井中在一定压力下进行气体交换，扩大了气体交换的半径，并提高了交换速度。
(4)保证了地面下第一段实壁管s6.1长度的稳定性，避免了工程上不可抗因素导致的花管相对位置发生偏移，造成花管距离地面相对位置变动导致的漏气或上部供氧不足的现象。
(5)与行业中目前在井管底部先填充部分碎石砾料再下置井管相比，井管底部不再填充砾料而是直接用与井管相同材质的底盖进行封堵，避免了在未下井管的情况下先填充砾料，有可能造成砾料在下落井底的过程中与井壁发生摩擦导致井壁破坏的情况发生。
(6)与目前将温度传感器下到井最底部的设计相比，使温度传感器距离液位不小于2m，在能保证温度测量准确度的情况下，减少了导线长度，也避免了温度传感器与渗滤液接触而遭到损坏。
(7)整个装置集气体交换、气体成分检测、温度和压力动态监测为一体，一井多用，结构紧凑，节省材料，便于施工，成本合理，不易发生堵塞。
附图说明
图1为本发明的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置的结构示意图。
附图标记说明：1-水平支管；2-球阀；3-双向压力表；4-气体采样阀；5-导线；6-井管(s6.1-地面下第1段实壁管，s6.2-地面下第2段实壁管，h6.1-地面下第1段花管，h6.2-地面下第2段花管)；井管7-膨润土；8-地面；9-HDPE膜；10-气体井；11-土工布；12-碎石砾料；13-温度传感器；14-垃圾；15-底盖。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，是在垃圾填埋场的垃圾14中向下形成气体井10，在气体井10内插入井管6(由实壁管s6和花管h6组成)，所述井管6底部用底盖15予以封堵，顶部伸出地面8并以顶盖密闭，中部设有至少一段由表面钻孔而形成的花管段h6；地面下第1段实壁管s6.1长1.5～2.0m，花管段h6用土工布11包裹，并用扎带进行捆扎固定；
所述井管6从地面下第1段花管h6.1及向下的部分与所述气体井10的井壁之间用碎石砾料12填充(碎石砾料可使用矿渣、火山岩等岩石颗粒、砖块颗粒、陶粒等)，余下上部实壁管部分与所述气体井10的井壁之间用膨润土7填充；膨润土7与碎石砾料12之间以HDPE膜9隔开；
所述井管6在地面8以上的部分用歧管与水平支管1相连，所述水平支管1安装有球阀2以调节其开或关；
所述井管6中根据需要(仅抽气井需要)可安装温度传感器13，温度传感器13的导线5在所述井管6的顶盖处以不漏气的方式露出并与地表电缆相连，所述井管6的顶盖上还安装有双向压力表3和气体采样阀4，所述双向压力表3能够监测所述井管6内的气压，通过所述气体采样阀4能够将所述井管6内的气体输送至气体在线检测设备以便检测其成分，其优选以螺纹连接的方式安装在顶盖上。
上述实施例中，各部件的优选结构为：
井管6和水平支管1均为De75～150mm的PE或HDPE管，球阀2为与其规格、材质相同的球阀。
花管h6为在井管6上钻孔径8～10mm的小孔得到，孔表面积占该段管表面积的3％～5％。
花管段h6的长度为0.9～1.1m，从上往下第一段花管h6.1距离地面1.5～2.0m；然后往下每隔2.0～3.0m再设长度0.9～1.1m的花管，以此类推，井管6最底部以热熔方式安装材质相同的底盖15。若井管6在下管过程中有由于垃圾本身松散的性质导致的不可克服的塌孔现象，则对下部井管进行裁剪。
花管段h6外包裹的土工布11按管外径缠绕1～1.5圈，土工布11规格为130～170g/m2。土工布11用扎带固定，能够防止在下管的过程中发生位移。
所述碎石砾料12的粒径规格为10～20mm。
所述膨润土7为-200目～+350目的粉末状产品，并需要夯实。
温度传感器13根据气体井10的深度，按每6～10m设置一个，底部最后一个温度传感器13距离井底和渗滤液液位不小于2m。
所述气体采样阀4采用不锈钢的φ20mm球阀；双向压力表3采用压力范围为±20KPa的双向压力表。
本发明使用的时候，井管6内的空气可通过花管段h6、土工布11与垃圾14中的填埋气体发生交换，可使用于垃圾填埋场好氧生物反应器技术中的抽注气作业过程。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其特征在于：从垃圾堆体表面向下钻孔形成气体井，在孔内插入井管，井管为De75～150mm的PE或HDPE管；井管顶部伸出地面，并通过歧管与水平支管相连，井管顶端安装有能显示正负压力的双向压力表和气体采样阀，能够对井中压力和气体成分进行实时分析。
2.根据权利要求1所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其特征在于：所述井管部分从上往下为实壁管段和花管段交替直至井底，其中最上部为实壁管；地面下第一段花管与地面之间的实壁管段长度为1.5～2.0米，每段花管的长度为0.9～1.1m，每段实壁管长度为2.0～3.0m。
3.根据权利要求2所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其特征在于：花管段为在井管上钻孔径8～10mm的小孔得到，孔表面积占该花管段管壁表面积的3％～5％；花管段外包裹缠绕并固定有1～1.5圈的土工布，土工布规格为130～170g/m2。
4.根据权利要求2所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其特征在于：所述实壁管段与井壁之间填充膨润土，膨润土为-200目～+350目的粉末状产品；花管段与井壁之间填充物为10～20mm粒径的碎石砾料。
5.根据权利要求1所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其特征在于：所述井管中安装有温度传感器，温度传感器的导线以不漏气的方式从所述井管的顶部露出并与地表电缆相连；温度传感器根据气体井的深度每6～10m设置一个，底部最后一个温度传感器距离井底和渗滤液液位不小于2m。
6.根据权利要求1所述的用于好氧生物反应器工艺抽注气井装置，其特征在于：所述井管底部直接用与井管相同材质的底盖进行封堵，且在下管前井中不填充碎石砾料。
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