一种垃圾填埋场气液同步收集方法及系统

摘要

本发明公开了一种垃圾填埋场气液同步收集方法及系统，包括：在填埋场防渗层之上铺设渗滤液导排层，渗滤液导排层包括级配砾石和间隔埋设在级配砾石中的若干根渗滤液和填埋气混合导排管；渗滤液和填埋气混合导排管为多孔管，上部与填埋气收集支管连通，下部与渗滤液收集支管连通；渗滤液收集支管通过渗滤液收集总管汇集后，经抽液装置与渗滤液处理系统相连；填埋气收集支管通过填埋气收集总管汇集后，经抽气装置与填埋气处理系统相连；垃圾进入填埋场后，开启抽气装置，即可开始渗滤液和填埋气的收集。本发明能够解决垃圾填埋过程中存在的前期无填埋气收集系统无法收集填埋气、下层垃圾填埋气收集效果差造成水位雍高和垃圾堆体坍塌等问题。

权利要求

1.一种垃圾填埋场气液同步收集方法，其特征在于：包括：

在填埋场防渗层之上铺设渗滤液导排层，渗滤液导排层包括级配砾石和间隔埋设在级配砾石中的若干根渗滤液和填埋气混合导排管；

渗滤液和填埋气混合导排管为多孔管，上部与填埋气收集支管连通，下部与渗滤液收集支管连通；

渗滤液收集支管通过渗滤液收集总管汇集后，经抽液装置与渗滤液处理系统相连；填埋气收集支管通过填埋气收集总管汇集后，经抽气装置与填埋气处理系统相连；

垃圾进入填埋场后，开启抽液装置和抽气装置，即可开始渗滤液和填埋气的收集，其中，抽气装置的抽气速率需使得填埋场内部形成负压。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场气液同步收集方法，其特征在于：所述填埋气

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收集支管的抽气量为0.14～2.4m/h/t，其中，m为立方米，h为小时，t为吨。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场气液同步收集方法，其特征在于：所述渗滤液处理系统采用两级DT‑RO反渗透工艺，包括砂滤器、第一级反渗透系统、第二级反渗透系统和渗滤液储罐，使出水达到Ⅴ类水标准后排放。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场气液同步收集方法，其特征在于：所述填埋气处理系统包括除水、脱硫、去除挥发性有机物和二氧化碳装置，得到的高浓度甲烷气体送往发电机组用于发电。

5.一种垃圾填埋场气液同步收集系统，其特征在于：包括铺设在填埋场防渗层之上的渗滤液导排层；

渗滤液导排层包括级配砾石和间隔埋设在级配砾石中的若干根渗滤液和填埋气混合导排管；渗滤液和填埋气混合导排管为多孔管，上部与填埋气收集支管连通，下部与渗滤液收集支管连通；渗滤液收集支管通过渗滤液收集总管汇集后，经抽液装置与渗滤液处理系统相连；填埋气收集支管通过填埋气收集总管汇集后，经抽气装置与填埋气处理系统相连，使得填埋场内部形成负压。

6.根据权利要求5所述的一种垃圾填埋场气液同步收集系统，其特征在于：所述渗滤液和填埋气混合导排管的内径为1m，开孔孔径为20～50mm，孔的分布采用上疏下密的形式布置，开孔率为10％～15％，相邻两管间距不大于20m。

7.根据权利要求6所述的一种垃圾填埋场气液同步收集系统，其特征在于：所述渗滤液收集支管、渗滤液收集总管、填埋气收集支管和填埋气收集总管的内径范围为150～500mm。

8.根据权利要求5所述的一种垃圾填埋场气液同步收集系统，其特征在于：所述填埋气收集支管内部设置有气压检测模块。

9.根据权利要求5所述的一种垃圾填埋场气液同步收集系统，其特征在于：所述渗滤液收集支管内部设置有静压液位计。

说明书

一种垃圾填埋场气液同步收集方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及生活垃圾填埋领域，具体涉及一种垃圾填埋场气液同步收集方法及系统。

背景技术

[0002] 我国生活垃圾具有含水率和有机物含量高的特点，在降解过程中，将会产生大量的有毒有害填埋气和高浓度危险性渗滤液。为减少填埋气及渗滤液造成的污染，填埋气收集系统和渗滤液收集系统是填埋场常用的污染控制手段。然而，在垃圾沉降不均匀造成集气装置破损或被排出不及时的渗滤液淹没形成水封的情况下，气体收集效率急速下降，部分收集效率不足的填埋场其效率范围仅为2％～14％。此外，集气装置一般要等到垃圾填埋达到一定高度，完成土工膜覆盖后才进行安装或启用，填埋气收集与垃圾填埋不同步导致大量填埋气(如二氧化碳、甲烷、硫化氢、甲硫醇等)不能被及时收集，直接逸散到大气环境中，对人体健康及环境造成威胁。

[0003] 目前，已有垃圾填埋场集气系统的缺陷主要有：(1)在垃圾填埋场封场后，钻孔并架设竖直抽气井或集气管来收集填埋气，这种集气方式无法收集填埋场安装集气系统前的污染气体，也容易因垃圾沉降导致集气管破损或渗滤液水位雍高而使集气系统失去收集作用；(2)在垃圾填埋单元底部、中间、顶部等位置安装水平或竖直集气管作为临时集气装置，这种集气方式施工复杂、增加建设成本，且在填埋单元中安装的集气管极易在垃圾压实和沉降过程中破损折断，影响集气效果；(3)由于多数垃圾填埋场埋深较大，填埋气收集系统对深处垃圾产生的填埋气缺乏良好的收集效果。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种垃圾填埋场气液同步收集方法及系统，用于解决填埋场作业期间的填埋气和封场后淤积在垃圾堆体深处的填埋气难以良好收集的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[0006] 一种垃圾填埋场气液同步收集方法，包括：

[0007] 在填埋场防渗层之上铺设渗滤液导排层，渗滤液导排层包括级配砾石和间隔埋设在级配砾石中的若干根渗滤液和填埋气混合导排管；

[0008] 渗滤液和填埋气混合导排管为多孔管，上部与填埋气收集支管连通，下部与渗滤液收集支管连通；

[0009] 渗滤液收集支管通过渗滤液收集总管汇集后，经抽液装置与渗滤液处理系统相连；填埋气收集支管通过填埋气收集总管汇集后，经抽气装置与填埋气处理系统相连；

[0010] 垃圾进入填埋场后，开启抽液装置和抽气装置，即可开始渗滤液和填埋气的收集。

[0011] 进一步地，所述抽气装置的抽气速率需使得填埋场内部形成负压。

[0012] 作为优选，所述填埋气收集支管的抽气量为0.14～2.4m3/h/t，其中，m3为立方米，h为小时，t为吨。

[0013] 进一步地，所述渗滤液处理系统采用两级DT‑RO反渗透工艺，包括砂滤器、第一级反渗透系统、第二级反渗透系统和渗滤液储罐，使出水达到Ⅴ类水标准后排放。

[0014] 进一步地，所述填埋气处理系统包括除水、脱硫、去除挥发性有机物和二氧化碳装置，得到的高浓度甲烷气体送往发电机组用于发电。

[0015] 本发明还公开了一种垃圾填埋场气液同步收集系统，包括铺设在填埋场防渗层之上的渗滤液导排层；

[0016] 渗滤液导排层包括级配砾石和间隔埋设在级配砾石中的若干根渗滤液和填埋气混合导排管；渗滤液和填埋气混合导排管为多孔管，上部与填埋气收集支管连通，下部与渗滤液收集支管连通；渗滤液收集支管通过渗滤液收集总管汇集后，经抽液装置与渗滤液处理系统相连；填埋气收集支管通过填埋气收集总管汇集后，经抽气装置与填埋气处理系统相连。

[0017] 作为优选，所述渗滤液和填埋气混合导排管的内径为1m，开孔孔径为20～50mm，孔的分布采用上疏下密的形式布置，开孔率为10％～15％，相邻两管间距不大于20m。

[0018] 作为优选，所述渗滤液收集支管、渗滤液收集总管、填埋气收集支管和填埋气收集总管的内径范围为150～500mm。

[0019] 作为优选，所述填埋气收集支管内部设置有气压检测模块，控制抽气装置的抽气量，使填埋场内部保持负压状态，抑制填埋气向周围环境扩散。

[0020] 作为优选，所述渗滤液收集支管(标高较低的一端)内部设置有静压液位计，其高度低于填埋气收集支管的管底标高，当静压液位计检测到渗滤液收集支管内液位高于设定值时自动报警，提示操作人员开启渗滤液和填埋气混合导排管另一端的备用渗滤液收集支管，降低填埋场内渗滤液存量，避免渗滤液进入填埋气收集支管以及渗滤液液位过高导致垃圾堆体坍塌等事故。

[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0022] (1)渗滤液收集系统在垃圾进入填埋场之前就已经建好，通过渗滤液收集系统能够实现及时收集填埋气，减少填埋作业过程中污染气体的无序排放。

[0023] (2)渗滤液收集系统收集填埋气，对下层垃圾产生的填埋气有更直接的收集效果，避免垃圾下部的填埋气大量聚集对渗滤液产生顶托作用，导致渗滤液水位雍高，发生垃圾堆体滑坡事故。

[0024] (3)除使用新型渗滤液收集系统外，无需增加其他收集设施，避免增加垃圾填埋场的建设成本。

附图说明

[0025] 图1为本发明的垃圾填埋场气液同步收集系统的正视图；

[0026] 图2为本发明的垃圾填埋场气液同步收集系统的俯视图；

[0027] 附图标记说明：1‑防渗层；2‑渗滤液收集支管；3‑渗滤液收集总管；4‑填埋气收集总管；5‑气压检测模块；6‑填埋气收集支管；7‑渗滤液和填埋气混合导排管；8‑渗滤液导排层；9‑垃圾填埋层；10‑离心泵；11‑罗茨风机；12‑填埋气处理系统；13‑渗滤液处理系统；14‑静压液位计。

具体实施方式

[0028] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0029] 实施例

[0030] 请参阅图1和图2，一种垃圾填埋场气液同步收集系统，用于收集填埋垃圾产生的填埋气和渗滤液，主要包括铺设在填埋场防渗层1之上的渗滤液导排层8。

[0031] 具体的，渗滤液导排层8主要由渗滤液和填埋气混合导排管7和级配砾石组成，渗滤液和填埋气混合导排管7铺设在级配砾石中，并呈一定坡度，便于渗滤液汇集。

[0032] 渗滤液和填埋气混合导排管7用于收集渗滤液和填埋气，为实现利用气液密度不同使渗滤液和填埋气自动分离的目的，可选用大直径HDPE多孔管，内径为1m，开孔孔径为20～50mm，孔的分布采用上疏下密的形式布置，开孔率为10％～15％。为保证渗滤液和填埋气的收集效果，需铺设多根平行的渗滤液和填埋气混合导排管7，相邻两管间距不大于20m。

[0033] 为及时导出渗滤液和填埋气，在每根渗滤液和填埋气混合导排管7的左右两端面上侧各连接一根填埋气收集支管6，同时在相同端面下侧各连接一根渗滤液收集支管2，其中，标高较高的端面连接的渗滤液收集支管2作为备用。渗滤液收集支管2和填埋气收集支管6向上伸出垃圾填埋层9，再分别通过渗滤液收集总管3和填埋气收集总管4汇集，进入渗滤液处理系统13和填埋气处理系统12。渗滤液收集总管3安装泵取渗滤液的离心泵10，填埋气收集总管4上安装用于抽取填埋气的罗茨风机11。

[0034] 本实施例中，渗滤液收集支管2、渗滤液收集总管3、填埋气收集支管6和填埋气收集总管4使用内径150～500mm的HDPE管，且支管的直径均不大于总管。

[0035] 垃圾进入填埋场后，即可开始渗滤液和填埋气的收集。在渗滤液收集支管2和填埋气收集支管6的抽吸作用下，渗滤液导排层8和其上的垃圾填埋场9内部形成负压，垃圾渗滤液和填埋气逐渐向渗滤液和填埋气混合导排管7迁移，由于密度不同，填埋气与渗滤液在渗滤液和填埋气混合导排管7中自动分离，分别经渗滤液收集支管2和填埋气收集支管6进入渗滤液收集总管3和填埋气收集总管4，最终分别进入渗滤液处理系统13和填埋气处理系统12进行后续处理。

[0036] 优选的，标高较低一端的渗滤液收集支管2内部还设置有静压液位计14，其高度低于同侧的填埋气收集支管6的管底标高，当静压液位计14检测到渗滤液收集支管2内的液位高于设定值时自动报警，提示操作人员开启渗滤液和填埋气混合导排管7另一端的渗滤液收集支管2，增大渗滤液收集速度，降低填埋场内渗滤液存量，避免渗滤液进入填埋气收集支管6，也起到防止渗滤液液位过高导致垃圾堆体坍塌事故的作用。

[0037] 渗滤液处理系统13采用两级DT‑RO反渗透工艺，主要包括砂滤器、第一级反渗透系统、第二级反渗透系统和渗滤液储罐，使出水达到Ⅴ类水标准后排放。填埋气处理系统12主要包括除水、脱硫、去除挥发性有机物和二氧化碳装置，最终可得到高浓度甲烷气体，送往发电机组用于发电。

[0038] 目前，我国垃圾填埋场中的垃圾孔隙率普遍在0.6～0.8之间，垃圾密度为600～‑3900kg·m ，垃圾平均含水率在40％～60％之间。依据垃圾空隙体积计算公式：

[0039]

[0040] V气＝V固·n‑V水

[0041] 其中，m是垃圾质量(kg)，ω为垃圾的平均含水率(％)；ρw是当时室温下水的密度‑3 3(kg·m )，n为孔隙率，V固为垃圾的总体积(m)，V气为垃圾空隙体积即垃圾孔隙中填埋气的
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体积(m)，V水为垃圾中水的体积(m)。

[0042] 求得每吨垃圾中填埋气体积范围为0.067～1.2m3。因此，建议填埋气收集支管6每3
小时的抽气量为2倍的垃圾中填埋气体积，即每吨垃圾提供抽气量为0.14～2.4m /h，填埋气收集总管4每小时抽气量为所有填埋气收集支管6抽气量的总和。

[0043] 控制填埋气排放的原理是在填埋场内部形成负压，使填埋气向下迁移，并被渗滤液和填埋气混合导排管7收集。因此，填埋气收集总管4的抽气速率确定以能在填埋场内部形成负压为标准，依据这一标准，可在填埋气收集支管6内部设置气压检测模块5，根据气压检测模块5的监测结果，在可提供的抽气量范围内调节抽气量，使填埋场内部气压不大于大气压，以达到减少填埋气排放的目的。

[0044] 综上，本发明在渗滤液导排层中设置大直径的渗滤液导排管，实现渗滤液和填埋气的共同收集，使得垃圾填入填埋场后即可进行填埋气的收集，减少垃圾填埋期间的气体污染。即使在垃圾填埋场的填埋气收集系统安装完成后，因本发明对下层垃圾产生的填埋气有良好的收集效果，所以本发明仍然能够发挥作用。因此，本发明良好的解决了垃圾填埋过程中存在的前期无填埋气收集系统无法收集填埋气、下层垃圾填埋气收集效果差造成水位雍高和垃圾堆体坍塌等问题。

[0045] 上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。