專利名稱：一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量填埋堆體氣體滲透系數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量填埋堆體氣體滲透系數(shù)的方法，屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
衛(wèi)生填埋技術(shù)是目前及以后相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)我國城市生活垃圾處理的主要方式。垃 圾填埋氣體(landfill gas，簡(jiǎn)稱LFG)的污填埋氣是生活垃圾衛(wèi)生填埋產(chǎn)生的主要污染物 之一，它是一種易燃、易爆和溫室性氣體，對(duì)環(huán)境和人體健康具有潛在威脅。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，全 國近十年共填埋垃圾約7. 5億噸，按照我國現(xiàn)在的垃圾填埋的增長速度，根據(jù)IPCC的填埋 氣產(chǎn)量模型計(jì)算，從2001年開始填埋至2030年填埋結(jié)束止，共排放甲烷1. 3億噸，在2030 年甲烷產(chǎn)量達(dá)到頂峰的1000萬噸。如果不能對(duì)填埋場(chǎng)采取有效措施(減少填埋或回收利 用填埋氣)，大量的甲烷排放將加劇氣候變化，同時(shí)對(duì)填埋場(chǎng)的周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染。同時(shí)填埋氣體又是一種可回收利用的能源，若進(jìn)行回收利用，則可消除污染、化害 為利。《京都議定書》規(guī)定的清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)無疑為填埋氣的大規(guī)模開發(fā)利用奠定了 經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)的引入，使一般的填埋氣回收利用項(xiàng)目可以獲得巨大的外 資支持，可以保證項(xiàng)目在三五年內(nèi)收回成本，使得業(yè)主愿意投資，因而在中國得以廣泛地發(fā) 展。根據(jù)中國國家發(fā)展改革委員會(huì)氣候司公布的數(shù)據(jù)，截至2010年4月14日，我國已 批準(zhǔn)的CDM項(xiàng)目共有M97項(xiàng)，估計(jì)年減排總量約為4. 35億噸C02e (CO2當(dāng)量)，其中垃圾處 理項(xiàng)目數(shù)量僅占項(xiàng)目總數(shù)的2. 7 %，年減排量占總量的2. 1 %。根據(jù)UNFCCC的統(tǒng)計(jì)，截至 2010年3月31日，聯(lián)合國的注冊(cè)CDM項(xiàng)目共有2121個(gè)，其中中國781個(gè)(36.82% )；在聯(lián) 合國注冊(cè)的垃圾處理項(xiàng)目有465個(gè)(18. 02% )0目前中國共有48個(gè)填埋氣利用CDM項(xiàng)目 獲得了國家發(fā)改委批準(zhǔn)，有23個(gè)項(xiàng)目獲得了注冊(cè)，注冊(cè)項(xiàng)目將年均減排二氧化碳400萬噸。 在這23個(gè)注冊(cè)的填埋氣項(xiàng)目中有6個(gè)項(xiàng)目獲得了簽發(fā)的共計(jì)約40萬噸的減排量，占全部 簽發(fā)項(xiàng)目的17%，已經(jīng)為我國業(yè)主帶來4000萬元的可觀收入。這些項(xiàng)目通過收集填埋氣并 燃燒發(fā)電或供熱供氣，獲得了經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。無論是填埋氣體污染的有效控制，還是收集利用，都必須掌握填埋氣在垃圾堆體 中的滲透特性及遷移規(guī)律。氣體滲透系數(shù)是填埋氣體運(yùn)移的關(guān)鍵參數(shù)，是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的 基礎(chǔ)參數(shù)。而目填埋堆體氣體滲透系數(shù)的數(shù)據(jù)還比較少，并且數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)條件(填埋結(jié)構(gòu)， 填埋齡、垃圾種類以及含水量等)關(guān)系緊密，亟需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。目前國內(nèi)有關(guān)填埋堆體氣體滲透系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法和研究未見報(bào)道，國外僅有的 Rasmussen (1993)、Massmann (1994) ,Cestaro (2003)和 P. Jain (2005)等人均采用注入壓縮 空氣的方式測(cè)量一定流量下的壓力與抽氣流量，采用模型計(jì)算填埋堆體氣體滲透系數(shù)，而 由于空氣與填埋氣混合后甲烷的濃度為5 15%時(shí)，極易發(fā)生爆炸，危險(xiǎn)性高，因此在實(shí)際 填埋場(chǎng)中難以推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量填埋堆體氣體滲透系數(shù)的方法，采用抽氣方 式，既能利用填埋場(chǎng)現(xiàn)有的抽氣管路及設(shè)備，又可克服采用注氣方式時(shí)空氣與甲烷混合后 極易發(fā)生爆炸、危險(xiǎn)性高的缺點(diǎn)，為填埋氣污染控制和回收利用提供關(guān)鍵參數(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量填埋堆體氣體滲透系數(shù)的方法，其特征在于該方法采用的測(cè)量系 統(tǒng)包括下部開孔管井、氣體壓力傳感器、氣體壓力顯示記錄儀、抽氣管道閥門、氣體流量計(jì) 和離心風(fēng)機(jī)；所述的氣體壓力傳感器安裝在管井的上部，通過數(shù)據(jù)線與所述的氣體壓力顯 示記錄儀連接；所述的離心風(fēng)機(jī)通過氣體管路與管井的上端部連通，所述的抽氣管道閥門 和氣體流量計(jì)安裝在氣體管路上；在抽氣管道閥門和氣體流量計(jì)之間的氣體管路上還裝有 滲濾液放空管和滲濾液放空閥門；所述方法包括如下步驟
1)在填埋堆體上鉆孔，邊鉆邊下套管，待達(dá)到設(shè)計(jì)深度后放入下部開孔管井及礫 石過濾層，然后將套管拔起，管井開孔部分上方與覆蓋層下方之間回填鉆孔取出的填埋物 并壓實(shí)，上方采用粘土密封，防止產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)通道；2)打開滲濾液放空閥門，將滲濾液放空管內(nèi)積存的滲濾液放空；3)關(guān)閉滲濾液放空閥門，打開抽氣管道閥門，啟動(dòng)離心風(fēng)機(jī)，并開啟氣體壓力傳感 器和氣體壓力顯示記錄儀，將氣體流量計(jì)流量設(shè)置為20 100m3/h ；4)待氣體壓力顯示記錄儀和氣體流量計(jì)的讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)的抽氣流量Q和 壓力Pw數(shù)值;5)根據(jù)抽氣流量Q和壓力Pw之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量填埋堆體氣體滲透系數(shù)的方法，其特征在于該方法采用的測(cè)量系統(tǒng) 包括下部開孔管井(1)、氣體壓力傳感器(2)、氣體壓力顯示記錄儀(3)、抽氣管道閥門(4)、 氣體流量計(jì)(7)和離心風(fēng)機(jī)(8)；所述的氣體壓力傳感器(2)安裝在管井的上部，通過數(shù) 據(jù)線與所述的氣體壓力顯示記錄儀連接；所述的離心風(fēng)機(jī)通過氣體管路與管井的上端部連 通，所述的抽氣管道閥門和氣體流量計(jì)安裝在氣體管路上；在抽氣管道閥門和氣體流量計(jì) 之間的氣體管路上還裝有滲濾液放空管(6)和滲濾液放空閥門(5)；所述方法包括如下步驟1)在填埋堆體上鉆孔，邊鉆邊下套管，待達(dá)到設(shè)計(jì)深度后放入下部開孔管井及礫石過 濾層，然后將套管拔起，管井開孔部分上方與覆蓋層下方之間回填鉆孔取出的填埋物并壓 實(shí)，上方采用粘土密封，防止產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)通道；2)打開滲濾液放空閥門，將滲濾液放空管內(nèi)積存的滲濾液放空；3)關(guān)閉滲濾液放空閥門，打開抽氣管道閥門，啟動(dòng)離心風(fēng)機(jī)，并開啟氣體壓力傳感器和 氣體壓力顯示記錄儀，將氣體流量計(jì)流量設(shè)置為20 100m3/h ；4)待氣體壓力顯示記錄儀和氣體流量計(jì)的讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)的抽氣流量Q和壓力 Pw數(shù)值；5)根據(jù)抽氣流量Q和壓力Pw之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量填埋堆體氣體滲透系數(shù)的方法，其特征在于 所述下部開孔管井的管徑為5 15cm，開孔長度為1. 5 6m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量填埋堆體氣體滲透系數(shù)的方法，其特征在 于所述抽氣流量設(shè)置為20 60m3/h。
全文摘要
一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量填埋堆體氣體滲透系數(shù)的方法，該方法采用的測(cè)量系統(tǒng)包括下部開孔管井、氣體壓力傳感器、氣體壓力顯示記錄儀、抽氣管道閥門、滲濾液放空閥門、滲濾液放空管、氣體流量計(jì)和離心風(fēng)機(jī)。該方法采用抽氣方式，氣體達(dá)到穩(wěn)態(tài)后記錄管井內(nèi)壓力和抽氣流量，代入穩(wěn)態(tài)模型求得填埋堆體氣體滲透系數(shù)。本發(fā)明既能利用填埋場(chǎng)現(xiàn)有的抽氣管路及設(shè)備，又可克服采用注氣方式時(shí)空氣與甲烷混合后極易發(fā)生爆炸、危險(xiǎn)性高的缺點(diǎn)，并且充分考慮了填埋場(chǎng)覆蓋層滲透性以及由于分層填埋和壓實(shí)導(dǎo)致的填埋堆體水平方向與豎直方向滲透系數(shù)差異性的特點(diǎn)，因此測(cè)量準(zhǔn)確度高，且系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，為填埋氣污染控制和回收利用提供了關(guān)鍵參數(shù)，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102053054SQ201010542580
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者吳華勇, 王洪濤, 趙巖, 陳坦 申請(qǐng)人:清華大學(xué)