CN111495920A - 一种填埋场通风系统注气抽气调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于堆填场地原位修复技术领域，尤其涉及一种填埋场通风系统注气抽气调控方法。该调控方法包括：监测收集气体的浓度，计算好氧通风过程中二氧化碳的产量，计算好氧通风过程中氧气的消耗量，计算库区内的平均氧气浓度，计算注气和抽气强度的比例关系，根据获得的注气和抽气强度的比例关系，调控注气和抽气强度。本发明大幅节省了监测成本和风机运行成本，具有高效性和可复制性，易于推广应用于不同类型和工况的填埋场好氧工程中，适用范围广。
Description
技术领域
本发明属于堆填场地原位修复技术领域，尤其涉及一种填埋场通风系统注气抽气调控方法。
背景技术
随着本世纪初兴建并投入运行的垃圾填埋场逐渐关闭，我国陈旧型垃圾填埋场数量在近年开始逐年攀升，已超2000座。这些填埋场内的生活垃圾仍然具有一定的降解能力，因而沼气、臭气和渗沥液均持续产生，对周边大气、土壤和水环境构成严重威胁，亟待修复。
好氧通风作为相对有效的修复方法已逐渐成为陈旧型垃圾填埋场原位修复的主流方式。为了扩大氧气在填埋场内的有效分布范围，通常采用注气井和抽气井同时运行的方式完成，二者分别与注气风机和抽气风机连接。好氧通风系统的运行时间一般为15-30个月，在长期的好氧环境下填埋场内的温度、气体(氧气、甲烷等)浓度和湿度等均发生不同程度的变化，而这种变化的来自于氧气的供应。这就要求注气风机和抽气风机在长期的运行期间需要根据库区工况进行必要的调整。
现有技术中，注气风机和抽气风机的调整方案大多依赖经验，同时需要根据填埋场内安装的气体监测子站得到的气体浓度数据进行判断。这种调控方法带来两个弊端：
(1)需要在库区内安装至少2台监测子站和若干监测井，由于填埋场地占地面积大，加之垃圾堆体具有强烈的非均质性，单个点位的数据无法具有代表性，监测子站需要在多个监测井中进行反复切换取样和测试，导致现场安装了若干个气体收集管路，在运行过程中极易发生故障，导致调控方案缺乏判断依据；
(2)注气和抽气要求同步运行，依靠经验进行调控不仅效率低下，也严重制约好氧通风的连续性和高效性，导致工期的延后。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种填埋场通风系统注气抽气调控方法，以解决现有技术中注气风机和抽气风机的调整方案大多依赖经验造成的技术问题。
本发明的技术方案为：
一种填埋场通风系统注气抽气调控方法，所述调控方法包括：
S1：监测收集气体的浓度，所述气体的浓度包括二氧化碳浓度；
S2：利用公式1)计算好氧通风过程中二氧化碳的产量，所述公式1)为：
其中，
为二氧化碳产量，
为二氧化碳浓度，Qp为抽气风机的收集量；
S3：利用公式2)计算好氧通风过程中氧气的消耗量，所述公式2)为：
其中，
为氧气的消耗量，
为二氧化碳产量；
S4：利用公式3)计算库区内的平均氧气浓度，所述公式3)为：
其中，τ为系数；Co为氧气平均浓度；QI,o为氧气的注气量；Qp,o为氧气的抽出量；
为氧气的消耗量；V为堆体总容积；
(5)根据计算得到的库区内氧气平均浓度，通过公式4)计算注气和抽气强度的比例关系，所述公式5)为：
其中，a和b为常数，CO为注气和抽气强度的比例，Qp为抽气风机的收集量，QI是注气风机的注气量。
S6：根据获得的注气和抽气强度的比例关系，调控注气和抽气强度。
进一步地，所述监测收集气体的浓度，具体包括：
在抽气总管和风机连接的管路中，安装多组气体分析仪，对抽气系统收集的气体进行浓度分析，以获得监测的二氧化碳的浓度值。
更进一步地，多组所述气体分析仪安装在有保护和遮挡的管路位置上，多组所述气体分析仪和控制系统连接，通过控制系统接受多组分析仪读取的气体浓度数据。
进一步地，所述气体的浓度还包括氧气浓度，确认所述氧气浓度未达到好氧通风要求的氧气浓度，进行S2。
优选地，所述好氧通风要求的氧气浓度为10％。
本发明的有益效果是：
本发明所示的一种填埋场通风系统注气抽气调控方法，由于只用监测一个监测点的二氧化碳浓度，免去了传统方法依赖现场多个监测点位的复杂手段，即可进行注气和抽气方案，大幅节省了监测成本和风机运行成本，具有高效性和可复制性，易于推广应用于不同类型和工况的填埋场好氧工程中，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种填埋场通风系统注气抽气调控方法的流程示意图；
图2为氧气浓度和时间的关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的一种填埋场通风系统注气抽气调控方法的流程示意图，结合图1，该调控方法包括：
S1：监测收集气体的浓度，气体的浓度包括二氧化碳浓度。
具体地，可以在抽气总管和风机连接的管路中，安装多组气体分析仪，对抽气系统收集的气体进行浓度分析，以获得监测的二氧化碳的浓度值。
进一步地，多组气体分析仪安装在有保护和遮挡的管路位置上，以对气体分析仪进行一定防护，而多组气体分析仪均和控制系统连接，通过控制系统可接受多组分析仪读取的气体浓度数据。
另外，气体的浓度还可以包括氧气浓度，确认所述氧气浓度未达到好氧通风要求的氧气浓度，则进行S2，否则，程序终止。
优选地，本发明实施例的好氧通风要求的氧气浓度为10％。
S2：利用公式1)计算好氧通风过程中二氧化碳的产量，公式1)为：
其中，
为二氧化碳产量，
为二氧化碳浓度，Qp为抽气风机的收集量；
S3：利用公式2)计算好氧通风过程中氧气的消耗量，公式2)为：
其中，
为氧气的消耗量；
为二氧化碳产量；Qp为抽气风机的收集量。
S4：利用公式3)计算库区内的平均氧气浓度，公式3)为：
其中，τ为系数；Co为氧气平均浓度；QI,o为氧气的注气量；Qp,o为氧气的抽出量；
为氧气的消耗量；V为堆体总容积；
(5)根据计算得到的库区内氧气平均浓度，通过公式4)计算注气和抽气强度的比例关系，公式5)为：
其中，a和b为常数，CO为注气和抽气强度的比例，Qp为抽气风机的收集量，QI是注气风机的注气量。
S6：根据获得的注气和抽气强度的比例关系，调控注气和抽气强度。
具体应用：
以某垃圾填埋场好氧通风示范过程为例，阐述具体实施方式：
(1)监测收集气体的浓度：
通风系统开启后，通过气体分析仪读取抽气系统收集的气体浓度，包括二氧化碳和氧气的浓度值，实测氧气浓度为5.2％，未达到10％的好氧通风要求。
(2)计算好氧通风过程中二氧化碳的产量：
将监测得到的二氧化碳浓度值4.6％和抽气量130m3/h，带入公式1)，计算得到二氧化碳的产量为15.8m3/h。
(3)计算好氧通风过程中氧气的消耗量：
根据公式2)可计算得到氧气的消耗量17.11m3/h。
(4)计算库区内的平均氧气浓度：
将氧气注气量，氧气的抽出量和氧气的消耗量等参数带入公式4)，可计算得到氧气平均浓度为7.8％。
(5)注气和抽气强度的调控：
当注气流量不变时，将计算得到的氧气平均浓度带入公式5)，计算得到新的抽气强度为171m3/h。
(6)根据获得的注气和抽气强度的比例关系，调控注气和抽气强度。
通过控制室对注气风机和抽气风机输入新的运行强度，分别为330m3/h和171m3/h。经过一天时间的运行，从第3天到第7天，抽气总管监测得到的氧气浓度值超过了10％，且较为稳定，完全达到了好氧通风运行的要求，氧气浓度和时间的关系见图2。
由上述可知，本发明实施例所示的一种填埋场通风系统注气抽气调控方法，由于只用监测一个监测点的二氧化碳浓度，免去了传统方法依赖现场多个监测点位的复杂手段，即可进行注气和抽气方案，大幅节省了监测成本和风机运行成本，具有高效性和可复制性，易于推广应用于不同类型和工况的填埋场好氧工程中，适用范围广。
以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (5)
1.一种填埋场通风系统注气抽气调控方法，其特征在于，所述调控方法包括：
S1：监测收集气体的浓度，所述气体的浓度包括二氧化碳浓度；
S2：利用公式1)计算好氧通风过程中二氧化碳的产量，所述公式1)为：
其中，
为二氧化碳产量，
为二氧化碳浓度，Qp为抽气风机的收集量；
S3：利用公式2)计算好氧通风过程中氧气的消耗量，所述公式2)为：
其中，
为氧气的消耗量，
为二氧化碳产量；
S4：利用公式3)计算库区内的平均氧气浓度，所述公式3)为：
其中，τ为系数；Co为氧气平均浓度；QI,o为氧气的注气量；Qp,o为氧气的抽出量；
为氧气的消耗量；V为堆体总容积；
S5：根据计算得到的库区内氧气平均浓度，通过公式4)计算注气和抽气强度的比例关系，所述公式5)为：
其中，a和b为常数；CO为注气和抽气强度的比例，Qp为抽气风机的收集量，QI是注气风机的注气量；
S6：根据获得的注气和抽气强度的比例关系，调控注气和抽气强度。
2.根据权利要求1所述的填埋场通风系统注气抽气调控方法，其特征在于，所述监测收集气体的浓度，具体包括：
在抽气总管和风机连接的管路中，安装多组气体分析仪，对抽气系统收集的气体进行浓度分析，以获得监测的二氧化碳的浓度值。
3.根据权利要求2所述的填埋场通风系统注气抽气调控方法，其特征在于，多组所述气体分析仪安装在有保护和遮挡的管路位置上，多组所述气体分析仪和控制系统连接，通过控制系统接受多组分析仪读取的气体浓度数据。
4.根据权利要求1所述的填埋场通风系统注气抽气调控方法，其特征在于，所述气体的浓度还包括氧气浓度，确认所述氧气浓度未达到好氧通风要求的氧气浓度，进行S2。
5.根据权利要求4所述的填埋场通风系统注气抽气调控方法，其特征在于，所述好氧通风要求的氧气浓度为10％。
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