CN112063498B - 一种垃圾填埋场沼气收集系统及收集方法 - Google Patents

一种垃圾填埋场沼气收集系统及收集方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及沼气收集技术领域，尤其是涉及一种垃圾填埋场沼气收集系统及收集方法，其收集系统包括填埋区、若干组竖直设于填埋区内的气井和导气总管，气井的上端露出于填埋区且连接有连通管，导气总管与连通管相连接，还包括用于对气井露出填埋区的端部进行保温的保温装置，保温装置包括保温箱，保温箱罩设于气井的上端；连通管靠近气井的一端处于保温箱内，且连通管沿远离气井的方向呈倾斜向下设置。本申请具有对沼气收集效率高的效果。

Description

一种垃圾填埋场沼气收集系统及收集方法
技术领域
本申请涉及沼气收集技术领域，尤其是涉及一种垃圾填埋场沼气收集系统及收集方法。
背景技术
垃圾填埋场是采用卫生填埋方式下的垃圾集中堆放场地，垃圾卫生填埋场因为成本低、卫生程度好在国内被广泛应用。被填埋的垃圾随着降解的进行会产生大量的沼气，为了降低污染和提高能源利用，这些沼气都需要进行收集处理。
目前，垃圾填埋场沼气收集通常是在填埋场内设置若干个垂直的气井，气井的顶部露出于填埋场的地表，且气井的顶部通过连通管与安装有抽气装置的导气总管相连接。随着填埋物的降解，填埋场内产生的沼气进入气井，然后通过安装有抽气装置的导气总管快速地将垃圾填埋场内的沼气进行抽取；同时，导气总管还连接有沼气存储设备或沼气利用设备，以对抽取的沼气进行存储或利用。
但是，垃圾在降解的过程中同样会产生大量水汽，针对上述中的相关技术，使用抽气装置与导气总管对垃圾填埋场内的沼气进行抽取时，不可避免的会抽取到大量水汽；发明人认为在外界环境较低时，水汽从填埋场被抽取至气井顶部时，容易出现水汽遇冷凝结成液滴的情况，这可能影响到对沼气的抽取效率。
发明内容
第一方面，为了减少水汽冷凝而对沼气抽取效率的影响，本申请提供一种垃圾填埋场沼气收集系统。
本申请提供的一种垃圾填埋场沼气收集系统采用如下的技术方案：
一种垃圾填埋场沼气收集系统，包括填埋区、若干组竖直设于填埋区内的气井和导气总管，所述气井的上端露出于填埋区且连接有连通管，所述导气总管与连通管相连接，还包括用于对气井露出填埋区的端部进行保温的保温装置，所述保温装置包括保温箱，所述保温箱罩设于气井的上端；所述连通管靠近气井的一端处于保温箱内，且所述连通管沿远离气井的方向呈倾斜向下设置。
通过采用上述技术方案，在填埋区上侧的温度较低时，利用保温装置对气井露出于填埋区的端部进行保温，可减少气井露出于填埋区的端部与位于填埋区内部的部分之间的温差，从而在垃圾降解所产生的水汽从填埋区内部被抽取至气井顶部时，水汽不易因受冷而冷凝为液滴，生成的液滴会消耗吸力对抗自身重力以被输送至连通管内，气井顶部液滴的减少可降低对吸力的额外消耗，从而提升对沼气的抽取效率；同时，连通管与气井顶部相连接的一端同样位于保温箱内，以使得大部分水汽在从气井抽取到连通管后才可能冷凝成液滴，而将连通管倾斜设置，使得将液滴抽离的过程更为高效。
优选的，所述保温装置还包括发热组件，所述发热组件包括发热件和供电件；所述发热件设于保温箱内，所述供电件用于对发热件进行供电。
通过采用上述技术方案，保温箱内部的温度过低时，可使用连接有供电件的发热件进行热量补充，以使得保温箱内气井顶部的温度与气井位于填埋区内部的温度保持在一定的温差范围内，减少抽取至气井顶部的水汽冷凝为液滴的情况。
优选的，所述保温装置还包括温度开关，所述温度开关设于保温箱内，且所述温度开关电连接于供电件与发热件之间。
通过采用上述技术方案，利用温度开关对保温箱内的温度进行监测，起到对供电件与发热件之间的电路通断进行控制的效果。
优选的，所述供电件为太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池设于保温箱顶部。
通过采用上述技术方案，使用太阳能蓄电池为发热件提供电能，可起到对太阳能的良好利用。
优选的，所述保温箱内壁设有保温棉板，且所述保温箱的一侧设有启闭窗。
通过采用上述技术方案，保温棉板安装于保温箱的内部，起到保温隔热的作用，同时，利用启闭窗可便于工作人员对保温箱内的部件进行检修与查看。
优选的，所述气井沿竖直方向间隔设有多组引气组件，所述引气组件包括若干根沿气井周向设置的引气管，所述引气管周向设有若干个引气孔，所述引气管外壁包覆有土工布。
通过采用上述技术方案，沿气井竖直方向间隔设置的多组引气组件可扩大气井对沼气的抽取与引气范围，以提升对沼气的收集效率。
第二方面，基于上述的垃圾填埋沼气收集系统，本申请提供一种垃圾填埋场沼气收集方法。
本申请提供的一种垃圾填埋场沼气收集方法采用如下的技术方案。
一种垃圾填埋场沼气收集方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在填埋区挖设填埋坑，对填埋坑的底部与四周做防渗处理；
S2、在填埋坑内设置若干根气井，气井的高度低于填埋坑的高度；
S3、将垃圾填入填埋坑内并进行铲平与压实，至垃圾填埋高度位于气井最高点下方0.2-0.3m时，停止填埋垃圾；
S4、在步骤S2完成的垃圾填埋堆体顶部区域围绕气井开挖多条沟槽，使多条沟槽的分布呈放射性状，在沟槽内沿沟槽长度方向铺设引气管，引气管包覆有土工布，且引气管的一端与气井相连通；
S5、使用防渗土工膜将垃圾填埋堆体覆盖，使步骤S3铺设的引气管位于防渗土工膜的下方，气井的顶端露出于防渗土工膜；
S6、将每根气井向上延伸设置，重复步骤S3-S5，至垃圾填埋堆体的高度适配于填埋坑的高度；
S7、在气井的高出填埋坑一端连接连通管，连通管沿远离气井的方向呈倾斜向下设置，将连通管与安装有抽气装置的导气总管相连接，导气总管与沼气储存设备或沼气利用设备相连接；
S8、使用保温装置对气井高出填埋区的端部进行保温，当气井高出填埋坑的端部温度低于特定值时，对气井端部进行加热处理。
通过采用上述技术方案，根据预设值对垃圾分层填埋，同时，对分层填埋的垃圾填埋堆体顶部使用防渗土工膜进行密封封盖，并铺设引气管对沼气进行引导，可起到对沼气分层汇集并导出的效果，保持良好的沼气收集效率。
优选的，所述步骤S4中，引气管为聚乙烯穿孔管，且引气管沿远离气井的方向呈倾斜向下设置。
通过采用上述技术方案，引气管沿远离气井的方向倾斜向下设置，使得引气管内不易留存水珠，减少引气管内水分堆积而影响沼气抽取收集的情况。
优选的，所述S6中气井每次向上延伸的高度不低于1.5m。
通过采用上述技术方案，提前设定气井每次向上填埋的高度，即对分层填埋垃圾的填埋高度进行限定。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
减少水汽被抽取至气井顶部冷凝为液滴的情况，保持对沼气收集的良好的效率；
安装引气组件可扩大气井对沼气的抽取与引气范围，以提升对沼气的收集效率；
对垃圾分层填埋并逐层使用防渗土工膜进行密封封盖，在铺设引气管可起到对沼气分层汇集并导出的效果，保持良好的沼气收集效率。
附图说明
图1是本申请实施例中用于展示气井与引气管排布的局部示意图。
图2是本申请实施例中用于展示气井与保温装置的局部示意图。
附图标记说明：1、填埋坑；11、防渗土工膜；2、气井；21、石笼；22、导气花管；3、连通管；4、保温装置；41、保温箱；411、保温棉板；42、电加热环；43、太阳能蓄电池；44、温度开关；5、引气管。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
参照图1，本申请实施例公开了一种垃圾填埋场沼气收集系统,包括填埋区、气井2、导气总管和保温装置4，其中，填埋区挖设有用于填埋垃圾的填埋坑1。气井2的数量有多根，多根气井2沿竖直方向设置于填埋坑1内；本实施例中，气井2可以包括石笼21和导气花管22。其中，导气花管22沿竖直方向安装于石笼21内部，且导气花管22位于填埋坑1的部分均周向开设有若干个用于将沼气导入的导气孔；同时，为减少导气花管22的导气孔被堵塞的情况，在导气花管22的外壁还包覆有土工布。
参照图1，气井2位于填埋坑1的部分沿竖直方向间隔安装有多组引气组件，引气组件包括若干根沿气井2周向设置的引气管5，引气管5的一端伸入气井2的石笼21内与导气花管22相连通，另一端沿远离气井2的方向设置，以使得多根引气管5以气井2为中心呈放射状。同时，引气管5沿远离气井2的方向呈倾斜向下设置，且引气管5周向开设有若干个引气孔。本实施例中，引气管5可以使用聚乙烯穿孔管，且在聚乙烯穿孔管的外壁包覆有用于减少引气孔堵塞的土工布。
参照图1，导气花管22的上端露出于填埋坑1，且导气花管22的上端连接有连通管3，连通管3沿远离导气花管22的方向呈倾斜向下设置；导气总管铺设于地表，且导气总管连接于连通管3，以此实现导气总管与所述导气花管22的连通。同时，导气总管连接有抽气装置和沼气利用设备，本实施例中，抽气装置可使用引风机，利用引风机对导气总管形成负压，通过连通管3将负压传递至导气花管22内对填埋坑1内的沼气进行抽取收集，而沼气利用设备可以为沼气发电设备，利用导气总管输送过来的沼气进行发电。
参照图2，保温装置4安装于导气花管22露出于填埋坑1端部，用于与导气花管22的上端部进行保温；具体的，保温装置4包括保温箱41、电加热环42、太阳能蓄电池43和温度开关44。其中，保温箱41呈长方形箱体状，且保温箱41将导气花管22露出填埋坑1的端部罩住；同时，连通管3与导气花管22相连接的端部也位于保温箱41内。保温箱41的内部粘接有保温棉板411，用于起到保温隔热的作用。
参照图2，电加热环42安装于保温箱41内，且电加热环42将导气花管22环绕；太阳能蓄电池43安装于保温箱41的顶部，且太阳能蓄电池43与电加热环42相连接，以为电加热环42供电。同时，温度开关44安装于电加热环42与太阳能蓄电池43之间，且温度开关44位于保温箱41内，用于根据保温箱41内的温度控制电加热环42与太阳能蓄电池43之间的电路通断。
本申请实施例一种垃圾填埋场沼气收集系统的实施原理为：在填埋区上侧的温度较低时，保温箱41与保温棉板411的设置对气井2露出于填埋区的端部进行保温，可减少气井2露出于填埋区的端部与位于填埋区内部的部分之间的温差。从而在垃圾降解所产生的水汽从填埋区内部被抽取至气井2顶部时，水汽不易因受冷而冷凝为液滴，生成的液滴会消耗吸力对抗自身重力以被输送至连通管3内，气井2顶部液滴的减少可降低对吸力的额外消耗，从而提升对沼气的抽取效率。
同时，连通管3与气井2顶部相连接的一端同样位于保温箱41内，以使得大部分水汽在从气井2抽取到连通管3后才较为可能冷凝成液滴，而将连通管3倾斜设置，使得将液滴抽离的过程更为高效。
此外，沿气井2竖直方向间隔设置多组引气组件可扩大气井2对沼气的抽取与引气范围，以提升对沼气的收集效率。
参照图1和图2，本申请实施例公开了一种垃圾填埋场沼气收集方法,包括以下步骤：
S1、在填埋区挖设呈矩形状的填埋坑1，本实施例中，填埋坑1的深度为8m。填埋坑1挖好之后，使用钢筋混凝土对填埋坑1进行加固，再铺设防渗土工布对填埋坑1的底部与四周做防渗处理。
S2、在填埋坑1内竖直设置若干根气井2，气井2的高度为2.2-2.3m；具体的，气井2包括石笼21和埋设于石笼21内部的导气花管22，导气花管22的外壁包覆有土工布。
S3、将垃圾填入填埋坑1内并进行铲平与压实，至垃圾填埋高度位于气井2最高点下方0.2-0.3m时，停止填埋垃圾。
S4、在步骤S2完成的垃圾填埋堆体顶部区域围绕气井2开挖多条沟槽，使多条沟槽的分布呈放射性状，且沟槽沿远离气井2的方向呈倾斜向下设置；在沟槽内沿沟槽长度方向铺设引气管5，引气管5为聚乙烯穿孔管，聚乙烯穿孔管包覆有土工布，且聚乙烯穿孔管靠近气井2的一端伸入至石笼21内部并与导气花管22相连通。
S5、使用防渗土工膜11将垃圾填埋堆体覆盖，使步骤S3铺设的引气管5位于防渗土工膜11的下方，气井2的顶端露出于防渗土工膜11。
S6、将每根气井2向上延伸设置，延伸长度为2m，重复步骤S3-S5，至垃圾填埋堆体的高度适配于填埋坑1的高度。
S7、在气井2的高出填埋坑1一端连接连通管3，连通管3沿远离气井2的方向呈倾斜向下设置，将连通管3与安装有抽气装置的导气总管相连接，导气总管与沼气储存设备或沼气利用设备相连接。
S8、使用保温装置4对气井2高出填埋区的端部进行保温，当气井2高出填埋坑1的端部温度低于特定值时，对气井2端部进行加热处理。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种垃圾填埋场沼气收集系统，包括填埋区、若干组竖直设于填埋区内的气井(2)和导气总管，所述气井(2)的上端露出于填埋区且连接有连通管(3)，所述导气总管与连通管(3)相连接，其特征在于：还包括用于对气井(2)露出填埋区的端部进行保温的保温装置(4)，所述保温装置(4)包括保温箱(41)，所述保温箱(41)罩设于气井(2)的上端；所述连通管(3)靠近气井(2)的一端处于保温箱(41)内，且所述连通管(3)沿远离气井(2)的方向呈倾斜向下设置；
所述保温箱(41)内壁设有保温棉板(411)，且所述保温箱(41)的一侧设有启闭窗；
所述保温装置(4)还包括发热组件，所述发热组件包括发热件和供电件；所述发热件设于保温箱(41)内，所述供电件用于对发热件进行供电；
所述保温装置(4)还包括温度开关(44)，所述温度开关(44)设于保温箱(41)内，且所述温度开关(44)电连接于供电件与发热件之间。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场沼气收集系统，其特征在于：所述供电件为太阳能蓄电池(43)，所述太阳能蓄电池(43)设于保温箱(41)顶部。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场沼气收集系统，其特征在于：所述气井(2)沿竖直方向间隔设有多组引气组件，所述引气组件包括若干根沿气井(2)周向设置的引气管(5)，所述引气管(5)周向设有若干个引气孔，所述引气管(5)外壁包覆有土工布。
4.一种垃圾填埋场沼气收集方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在填埋区挖设填埋坑(1)，对填埋坑(1)的底部与四周做防渗处理；
S2、在填埋坑(1)内设置若干根气井(2)，气井(2)的高度低于填埋坑(1)的高度；
S3、将垃圾填入填埋坑(1)内并进行铲平与压实，至垃圾填埋高度位于气井(2)最高点下方0.2-0.3m时，停止填埋垃圾；
S4、在步骤S2完成的垃圾填埋堆体顶部区域围绕气井(2)开挖多条沟槽，使多条沟槽的分布呈放射性状，在沟槽内沿沟槽长度方向铺设引气管(5)，引气管(5)包覆有土工布，且引气管(5)的一端与气井(2)相连通；
S5、使用防渗土工膜(11)将垃圾填埋堆体覆盖，使步骤S3铺设的引气管(5)位于防渗土工膜(11)的下方，气井(2)的顶端露出于防渗土工膜(11)；
S6、将每根气井(2)向上延伸设置，重复步骤S3-S5，至垃圾填埋堆体的高度适配于填埋坑(1)的高度；
S7、在气井(2)的高出填埋坑(1)一端连接连通管(3)，连通管(3)沿远离气井(2)的方向呈倾斜向下设置，将连通管(3)与安装有抽气装置的导气总管相连接，导气总管与沼气储存设备或沼气利用设备相连接；
S8、使用保温装置(4)对气井(2)高出填埋区的端部进行保温，当气井(2)高出填埋坑(1)的端部温度低于特定值时，对气井(2)端部进行加热处理。
5.根据权利要求4所述的一种垃圾填埋场沼气收集方法，其特征在于：所述步骤S4中，引气管(5)为聚乙烯穿孔管，且引气管(5)沿远离气井(2)的方向呈倾斜向下设置。
6.根据权利要求4所述的一种垃圾填埋场沼气收集方法，其特征在于：所述S6中气井(2)每次向上延伸的高度不低于1.5m。
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