CN114192538A - 一种生活垃圾刚性填埋场的水平好氧曝气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生活垃圾刚性填埋场的水平好氧曝气系统，该系统设在钢筋混凝土储存仓(1)内，包括：防渗系统(2)、排渗系统(3)、抽注气主管道(4)、管道三通(5)、混凝土平台(6)、水平曝气管道(7)、固定焊条(8)、猫爪锚固件(9)、单轨挤压焊接(10)；本发明好氧曝气管道布置在储存仓的两侧底部，因为气体始终向上运移，有利于氧气在堆体中的快速均匀扩散，同时管道平台布置在两侧，也不增加刚性填埋场原有防渗和导渗系统的设计和施工难度。
Description
技术领域
本发明涉及生活垃圾处理领域，特别涉及到一种刚性生活垃圾应急填埋场的好氧稳定化水平曝气系统。
背景技术
早期的生活垃圾处置方式一般是进入柔性卫生填埋场，除占据宝贵的土地资源外，还会对大气、土壤、地下水造成污染。目前主流的生活垃圾处置方式是焚烧发电，不仅有效处理了生活垃圾，避免了环境污染，还能够用于发电，实现资源的再次利用。
随着垃圾焚烧发电厂的普及，传统柔性卫生填埋场相继封场或关停，生活垃圾将全部依托于焚烧处置。由于焚烧厂的焚烧炉等设备需要定期检修，或存在自然灾害、其他社会因素等突发事件导致焚烧厂无法正常运行，期间必须将生活垃圾填埋进应急填埋场，待焚烧厂恢复运行后再开挖出来进行焚烧。应急填埋场除具有临时应急填埋功能外，还需具有系统高保障度(防渗/导渗结构易检易修)，可重复使用性(垃圾填埋/开挖循环施工)，因此一般采用刚性填埋场形式。目前刚性生活垃圾填埋场并不多，主要存在于和焚烧厂配套使用的应急填埋场。
生活垃圾中存在大量的CH4、H2S等有害气体，垃圾开挖时，散发出的CH4等易燃易爆气体将导致施工作业存在较大的安全隐患，H2S等恶臭气体将严重影响作业人员的身体健康。为降低生活垃圾开挖风险，对其进行好氧稳定化预处理后，可快速降解垃圾中有机质，消耗大量CH4、H2S等有害气体产出CO2，消除垃圾开挖施工对作业环境的不利影响。同时，好氧曝气预处理有利于降低堆体含水率，提高垃圾低位热值，增加焚烧发电效益。
近年来，多有学者研究利用通风曝气加速好氧微生物降解有机质，减少CH4、H2S等有害气体排放。如专利号CN201910680838.2的发明专利“一种垃圾填埋场原位好氧稳定化处理装置及处理方法”涉及在填埋场原位布置若干小管径(De50～90)的抽气井和注气井，各井采用打夯成井工艺，但该技术针对重复使用的刚性填埋场存在多次打管拔管，管路重新布设的问题，导致工作量大、经济效益差。如专利号为CN108213052A的实用新型专利“一种用于陈腐垃圾分选好氧预处理装置及方法”提到利用纵向延伸、等距分布的水平曝气管线对垃圾堆体进行通风曝气，但该技术采用异位处理方式，需要提前对垃圾进行开挖堆成条剁，无法满足刚性应急填埋场的原位处置、重复使用、快速填埋/开挖等特点，同时存在开挖堆垛过程中臭气和甲烷气扩散的风险，且增加处理成本。
发明内容
本发明的目的是针对生活垃圾刚性填埋场的好氧稳定化预处理的情形，设置的一种水平好氧曝气系统，可实现刚性填埋场好氧稳定化处理的原位处置、重复使用、快速安装、便捷检修、造价更低、效率更高的目的。
本发明的具体实施技术方案如下：
一种生活垃圾刚性填埋场的水平好氧曝气系统，该系统设在钢筋混凝土储存仓1内，该系统包括：钢筋混凝土储存仓1、防渗系统2、排渗系统3、抽注气主管道4、管道三通5、混凝土平台6、水平曝气管道7、固定焊条8、猫爪锚固件9、单轨挤压焊接10；
所述钢筋混凝土储存仓1内，分别布置至少一套水平好氧曝气系统，在储存仓的仓底两侧各纵向布置至少一道混凝土平台1，仓底铺设防渗系统2和排渗系统3，从下到上的顺序为：储存仓1、防渗系统2、排渗系统3；
仓底的2根水平曝气管道分别连接至仓外的2根抽注气主管道4，连接方式采用管道三通5；
在混凝土平台6上布置至少一道水平曝气管道7，相邻管道设置至少一道用于固定曝气管道不会滑落至仓底的固定焊条8；
在每个混凝土平台上预埋至少2个猫爪锚固件9，分别位于曝气管道的两侧，2个猫爪锚固件之间的管道下的平台上铺设HDPE膜，与储存仓防渗系统2的HDPE膜，通过猫爪锚固件和单轨挤压焊接10形成封闭完整的防渗结构。
进一步的，仓外的抽注气主管道4，通过阀门转换实现抽气和注气的轮换，使得仓底的任意一根曝气管道为抽气管道，则另一根就为注气管道，氧气在垃圾堆体中形成闭路循环。
进一步的，固定焊条8是3.0mm厚HDPE膜材质，猫爪锚固件预埋在混凝土结构里，通过单轨挤压焊接将焊条拉住，从而固定曝气管道。
进一步的，水平好氧曝气系统还包括水压力传感器11、槽孔管12、反滤层13；在曝气管道7旁布置至少一个水压力传感器11，用于测定储存仓内渗滤液液位高度；曝气管道7采用槽孔管12外包反滤层13的管道结构。
本发明具有以下几点优势：
好氧曝气管道布置在储存仓的两侧底部，因为气体始终向上运移，有利于氧气在堆体中的快速均匀扩散，同时管道平台布置在两侧，也不增加刚性填埋场原有防渗和导渗系统的设计和施工难度；
水平好氧曝气系统与刚性填埋场防渗/导渗系统是同步建造的，因此可实现生活垃圾的原位好氧曝气预处理，无需再将垃圾开挖出来，节省了开挖费用和工期，也避免了二次污染问题；
区别于传统的好氧曝气系统，预埋曝气管道使得好氧曝气运行可以在垃圾填埋后第一时间开始，节省了打进曝气管道的施工时间，而传统的曝气管道施工时间是好氧稳定化项目总工期的主要部分；
由于好氧曝气管道预埋至刚性填埋场储存仓仓底，对生活垃圾的填埋和开挖施工无影响，因此可实现刚性填埋场好氧曝气系统的重复使用，大大节省了好氧曝气管道的材料费用和施工费用；
由于垃圾堆体液位高度会影响好氧曝气效果，一般地，在堆体浸润线以下的好氧微生物反应速率大大降低，为解决这个问题，在曝气管道的旁边布置一个水压力传感器，用于测定储存仓内渗滤液液位高度，通过及时了解堆体内液位高度来判定好氧曝气效果，以采取进一步措施，如加速底部排渗系统或停止曝气，减少曝气运行费用的浪费；
曝气管道采用排渗槽孔管结构，槽孔管是一种由管壁开槽，槽中开孔的多孔管，相对传统的开孔管，由于进水表面积大大提高，其排渗通量提高600％；排渗管表面包裹一层反滤层，用于过滤渗滤液中的杂质，保证抽注气管道的通畅。
附图说明
图1为本发明平面布置示意图。
图2为图1中A-A剖面图。
图3为曝气管道布置示意图。
图4为曝气管道结构图。
其中，1、钢筋混凝土储存仓，2、防渗系统，3、排渗系统，4、抽注气主管道，5、管道三通，6、混凝土平台，7、水平曝气管道，8、固定焊条，9、猫爪锚固件，10、单轨挤压焊接，11、水压力传感器，12、槽孔管，13、反滤层。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合现场实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种生活垃圾刚性填埋场的水平好氧曝气系统，该系统包括：钢筋混凝土储存仓1、防渗系统2、排渗系统3、抽注气主管道4、管道三通5、混凝土平台6、水平曝气管道7、固定焊条8、猫爪锚固件9、单轨挤压焊接10、水压力传感器11、槽孔管12、反滤层13；
本发明创新地为刚性填埋场的各个钢筋混凝土储存仓1内分别布置一套水平曝气系统，储存仓1的仓底两侧各纵向布置一道混凝土平台6，然后铺设刚性储存仓的防渗系统2和排渗系统3，从下到上的顺序为：储存仓1、防渗系统2、排渗系统3；平台上布置一道水平曝气管道7，相隔一定距离在管道上设置一道固定焊条8，用于固定曝气管道不会滑落至仓底。仓底的2根水平曝气管道分别连接至仓外的2根抽注气主管道4，连接方式采用管道三通5，见图1和图2所示。以上发明具有以下几点优势：
好氧曝气管道布置在储存仓的两侧底部，因为气体始终向上运移，有利于氧气在堆体中的快速均匀扩散，同时管道平台布置在两侧，也不增加刚性填埋场原有防渗和导渗系统的设计和施工难度；
水平好氧曝气系统与刚性填埋场防渗/导渗系统是同步建造的，因此可实现生活垃圾的原位好氧曝气预处理，无需再将垃圾开挖出来，节省了开挖费用和工期，也避免了二次污染问题；
区别于传统的好氧曝气系统，预埋曝气管道使得好氧曝气运行可以在垃圾填埋后第一时间开始，节省了打进曝气管道的施工时间，而传统的曝气管道施工时间是好氧稳定化项目总工期的主要部分；
由于好氧曝气管道预埋至刚性填埋场储存仓仓底，对生活垃圾的填埋和开挖施工无影响，因此可实现刚性填埋场好氧曝气系统的重复使用，大大节省了好氧曝气管道的材料费用和施工费用；
仓外的抽注气主管道4，在阀门转换器的作用下可实现抽气和注气的轮换，使得仓底的任意一根曝气管道为抽气管道，则另一根就为注气管道，氧气在垃圾堆体中形成闭路循环，使得堆体中的气体及温度分布更加均匀，因此也扩大了曝气管道的影响半径，同时，曝气管道的抽气/注气交替循环也可清理掉曝气管道开孔处的淤堵，降低管道堵塞发生率。
本发明将水平曝气管道7放置在仓底混凝土平台6上，采用固定焊条8进行固定，为不影响刚性填埋场防渗系统的完整性，在每个平台上预埋2个猫爪锚固件9，分别位于曝气管道的两侧，然后将固定焊条8、管道下的HDPE底膜和防渗系统2的HDPE防渗膜通过单轨挤压焊接10形成封闭完整的防渗结构。在曝气管道7的旁边布置一个水压力传感器11，用于测定储存仓内渗滤液液位高度，见图3所示。曝气管道7采用槽孔管12外包反滤层13的管道结构，见图4所示。以上发明具有以下几点优势：
焊条8采用3.0mm厚HDPE膜材质，猫爪锚固件预埋在混凝土结构里，通过单轨挤压焊接将焊条拉住，从而固定曝气管道，此种柔性固定方式，既保护了曝气管道又便于安装和检修；
管道下的平台上铺设HDPE膜(两个猫爪锚固件之间)，并与储存仓防渗系统的HDPE膜，通过猫爪锚固件和单轨挤压焊接形成一个完整的防渗结构，确保不发生渗漏，猫爪锚固件在刚性填埋场防渗系统中应用广泛，性能可靠；
由于垃圾堆体液位高度会影响好氧曝气效果，一般地，在堆体浸润线以下的好氧微生物反应速率大大降低，为解决这个问题，在曝气管道的旁边布置一个水压力传感器，用于测定储存仓内渗滤液液位高度，通过及时了解堆体内液位高度来判定好氧曝气效果，以采取进一步措施，如加速底部排渗系统或停止曝气，减少曝气运行费用的浪费；
曝气管道采用排渗槽孔管结构，槽孔管是一种由管壁开槽，槽中开孔的多孔管，相对传统的开孔管，由于进水表面积大大提高，其排渗通量提高600％；排渗管表面包裹一层反滤层，用于过滤渗滤液中的杂质，保证抽注气管道的通畅。
实施例2
某刚性填埋场的各个储料仓内布置相同的水平好氧曝气系统，储料仓宽度要求为10～20m，确保堆体全部处于抽注气管道的影响范围内；仓底两侧均纵向布置相同的混凝土平台，平台宽度约1～2m，平台高度约0.5～2m，确保曝气管道铺设及固定有足够的施工空间；防渗系统一般由1层HDPE土工膜和1层无纺土工布组成，而排渗系统一般由仓底平铺的大通量排渗板、1道主排水管和1道检漏层排水管组成，将铺放曝气管道的混凝土平台布置在仓底两侧，可保证仓底防渗系统和导渗系统的完整性，避免被曝气管道及平台分隔造成结构复杂可靠度下降的问题；平台上的水平曝气管道选用厚度为2.0～3.0mm，幅宽为0.2～0.5m的HDPE焊条固定，并相隔5～20m间距布置一道，具体布置间距需由曝气管管径、料仓深度、垃圾组分等因素综合确定；仓底的2根水平曝气管道可以互为抽气/注气二级管道，水平曝气管道在仓壁垂直上升到料仓顶部后再水平延伸至仓外，并分别与仓外的抽气/注气一级管道相连，此种布置方式提高了堆体中氧气和温度的均匀分布，也增加了曝气管道的影响半径，降低了管道开孔堵塞率。
本发明对于放置在混凝土平台上的水平曝气管道采用HDPE焊条固定，焊条与储料仓的HDPE膜和平台上管道底的HDPE膜通过猫爪锚固件上的单轨挤压焊接连接成一体，形成完整的储存仓防渗系统，猫爪锚固件的间距为0.5～1.0m，其焊板为2.0～3.0mm厚HDPE材质，焊板宽度为0.15～0.3m；水平曝气管道外侧布置一个水压力传感器，其最大量程要求为5～10m，精度为1％(量程)，信号传输损耗率要求最高为1％(量程)/100m，确保对垃圾堆体中的渗滤液液位准确及时反馈；水平曝气管道采用排渗槽孔管结构，槽孔管采用DN110～500HDPE管，管径比SDR为11或13.6，管壁开槽深度为壁厚的1/3～1/2，槽中开孔孔径为1～3cm，开孔间距为10～20cm，开孔形式呈梅花形布置；槽孔管外包裹一层反滤层，材质可采用无纺土工布、土工滤网或耐腐蚀白钢网，若为无纺土工布其规格宜为200/400g/㎡，若为土工滤网其规格宜为200g/㎡，若为白钢网其规格要求为100～200目数。
Claims (4)
1.一种生活垃圾刚性填埋场的水平好氧曝气系统，该系统设在钢筋混凝土储存仓(1)内，其特征在于，包括：防渗系统(2)、排渗系统(3)、抽注气主管道(4)、管道三通(5)、混凝土平台(6)、水平曝气管道(7)、固定焊条(8)、猫爪锚固件(9)、单轨挤压焊接(10)；
所述钢筋混凝土储存仓(1)内，分别布置至少一套水平好氧曝气系统，在储存仓的仓底两侧各纵向布置至少一道混凝土平台(6)，仓底铺设防渗系统(2)和排渗系统(3)，从下到上的顺序为：储存仓(1)、防渗系统(2)、排渗系统(3)；
仓底的2根水平曝气管道分别连接至仓外的2根抽注气主管道(4)，连接方式采用管道三通(5)；
在混凝土平台(6)上布置至少一道水平曝气管道(7)，相邻管道设置至少一道用于固定曝气管道不会滑落至仓底的固定焊条(8)；
在每个混凝土平台上预埋至少2个猫爪锚固件(9)，分别位于曝气管道的两侧，2个猫爪锚固件之间的管道下的平台上铺设HDPE膜，与储存仓防渗系统(2)的HDPE膜，通过猫爪锚固件和单轨挤压焊接(10)形成封闭完整的防渗结构。
2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾刚性填埋场的水平好氧曝气系统，其特征在于，仓外的抽注气主管道(4)，通过阀门转换实现抽气和注气的轮换，使得仓底的任意一根曝气管道为抽气管道，则另一根就为注气管道，氧气在垃圾堆体中形成闭路循环。
3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾刚性填埋场的水平好氧曝气系统，其特征在于，固定焊条(8)是3.0mm厚HDPE膜材质，猫爪锚固件预埋在混凝土结构里，通过单轨挤压焊接将焊条拉住，从而固定曝气管道。
4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾刚性填埋场的水平好氧曝气系统，其特征在于，还包括水压力传感器(11)、槽孔管(12)、反滤层(13)；在曝气管道(7)旁布置至少一个水压力传感器(11)，用于测定储存仓内渗滤液液位高度；曝气管道(7)采用槽孔管(12)外包反滤层(13)的管道结构。
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