填埋氣水平收集井及其應用的製作方法

2023-09-17 00:57:20 3

本發明屬於垃圾填埋技術領域，尤其涉及一種填埋氣水平收集井及其應用。

背景技術：

垃圾填埋氣指的是在垃圾填埋場中，被堆積或填埋的城市生活垃圾中所含的大量有機物，被微生物厭氧消化、降解所生成的氣體。填埋氣的主要成分為甲烷和二氧化碳。甲烷是一種易燃易爆的氣體，存在潛在的燃爆危險，甲烷產生的溫室效應對全球環境將造成很大的影響。還有，填埋氣中含有少量的有毒氣體，如硫化氫、硫醇氨等，對人畜和植物均有毒害作用。填埋氣還會影響地下水水質，溶於水中的二氧化碳，增加了地下水的硬度和礦物質的成分。可見，填埋氣對周圍的安全始終存在著威脅，必須對填埋氣進行有效的控制。同時，甲烷也是一種利用價值較高的清潔能源。收集填埋氣併合理利已成為城市垃圾填埋場處理技術的組成部分和發展趨勢。

現有技術中的填埋氣收集井一般分為豎直鑽井方式和鋪設單管水平井方式。採用豎直鑽井，工程量大施工成本高，收氣率最高只有60％，容易造成大量的填埋氣外溢；採用鋪設單管水平井，收氣率較高，但是填埋垃圾中含有大量水分，收集的填埋氣溼度較大、溫度較高，且含有較多的固體顆粒雜質，在輸送過程中有大量水分凝結形成冷凝水，容易造成管道堵塞，堵塞後管道維護必須停止集氣裝置，同樣造成不小損失。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種填埋氣水平收集井，旨在解決現有填埋氣收集 井對填埋氣的收氣率較低及管道容易堵塞的技術問題。

本發明是這樣實現的，一種填埋氣水平收集井，包括與水平面呈預定角度傾斜設置在垃圾堆體中的第一管道組件、與水平面呈預定角度傾斜設置在垃圾堆體中且位於所述第一管道組件的上方的第二管道組件及用於連通所述第一管道組件與所述第二管道組件的第三管道；所述第一管道組件包括第一實管及與所述第一實管相連通的第一花管，所述第一實管的低端連通在所述第三管道上，所述第一實管的高端與所述第一花管的低端相連通，所述第一花管的高端為封閉端；所述第二管道組件包括第二實管及與所述第二實管相連通的第二花管，所述第二實管的低端連通在所述第三管道上，所述第二實管的高端與所述第二花管的低端相連通；所述第三管道的高端和/或所述第二花管的高端連接有集氣裝置，所述第三管道的低端連接有排水裝置；或者，所述第二花管的高端連接有集氣裝置，所述第三管道的高端和所述第三管道的低端連接有排水裝置。

進一步地，所述第一管道組件還包括滑動連接在所述第一實管的高端與所述第一花管的低端之間的第一活動管；所述第二管道組件還包括滑動連接在所述第二實管的高端與所述第二花管的低端之間的第二活動管。

進一步地，所述第一活動管套設在所述第一實管的高端的外側與所述第一花管的低端的外側；所述第二活動管套設在所述第二實管的高端的外側與所述第二花管的低端的外側。

進一步地，所述第一實管的高端與所述第一花管的低端相間隔；所述第二實管的高端與所述第二花管的低端相間隔。

進一步地，所述第一實管、所述第一花管與所述第一活動管均為直管，所述第一實管、所述第一花管與所述第一活動管同軸設置；所述第二實管、所述第二花管與所述第二活動管均為直管，所述第二實管、所述第二花管與所述第二活動管同軸設置。

進一步地，所述第一管道組件以等於或大於5％坡度鋪設在垃圾堆體中；所述第二管道組件以等於或大於5％坡度鋪設在垃圾堆體中。

進一步地，所述第一管道組件的軸線、所述第二管道組件的軸線與所述第三管道的軸線位於同一豎直面上。

進一步地，所述第一花管包括至少兩個依次相連通的第一子花管，所述第一管道組件還包括滑動連接在相鄰兩個所述第一子花管之間的第三活動管；所述第二花管包括至少兩個依次相連通的第二子花管，所述第二管道組件還包括滑動連接在相鄰兩個所述第二子花管之間的第四活動管。

進一步地，所述第三管道的低端安裝有用於切換該第三管道的低端通或斷的第一控制閥，所述第三管道的高端安裝有用於切換該第三管道的高端通或斷的第二控制閥，所述第二花管的高端安裝有用於切換該第二花管的高端通或斷的第三控制閥。

本發明相對於現有技術的技術效果是：第一管道組件與第二管道組件均傾斜設置在垃圾堆體中，並採用第三管道連通第一管道組件的低端與第二管道組件的低端，利用第一實管與第一花管的高度差及第二實管與第二花管的高度差，滲濾液在進入第一管道組件與第二管道組件後，不需要藉助外力由第三管道連接排水裝置排出垃圾堆體。第一管道組件與第二管道組件大致呈水平鋪設，通過在第三管道的高端和/或第二花管的高端連接集氣裝置實現對填埋氣的高效抽取。第一管道組件位於第二管道組件下方，滲濾液由於重力作用集中在下方，第一管道組件主要用於排水，第二管道組件主要用於抽氣。垃圾堆體沉降會先引起第二管道組件內局部發生堵塞，通過選擇第三管道的高端和/或第二花管的高端抽氣，第一管道組件保持排水而難以發生堵塞。當滲濾液較多時，比如鋪設完成前期，第三管道的低端與高端同時排水，第二花管的高端抽氣。當滲濾液較少時，第三管道的低端排水，第三管道的高端和/或第二花管的高端抽氣。該填埋氣水平收集井使用靈活，排水效果好，管道難以堵塞，後期維護工作小，避免現有單管水平井堵塞時不能抽氣的情況，提高對填埋氣的收氣率。由於滲透液排出快，使垃圾降解快，復填垃圾時間縮短，場地利用效率提高，還能降低垃圾堆體滑坡的安全隱患。

本發明的另一目的在於提供一種填埋氣水平收集井的應用，旨在解決現有填埋氣水平收集井對填埋氣的收氣率較低及管道容易堵塞的技術問題。

本發明是這樣實現的，一種填埋氣水平收集井的應用，包括以下步驟：

(1)在一垃圾堆體上開設一用於放置所述填埋氣水平收集井的溝槽，將所述填埋氣水平收集井與水平面呈預定角度傾斜設置在所述溝槽中，於所述溝槽內填充碎石以使所述碎石圍設在所述第一管道組件的外側與所述第二管道組件的外側；

(2)提供一用於接收垃圾堆體中的滲濾液的排水裝置，所述第三管道的高端與低端及所述第二花管的高端均引出垃圾堆體，所述第一控制閥連接在所述第三管道的低端與所述排水裝置之間；

提供一用於抽取垃圾堆體中的填埋氣的集氣裝置；所述第二控制閥連接在所述第三管道的高端與所述集氣裝置之間，所述第三控制閥連接在所述第二花管的高端與所述集氣裝置之間；或者，所述第二控制閥連接在所述第三管道的高端與所述排水裝置之間，所述第三控制閥連接在所述第二花管的高端與所述集氣裝置之間。

本發明相對於現有技術的技術效果是：在垃圾堆體上開設的溝槽中傾斜放置填埋氣水平收集井，並在溝槽中填充碎石，讓垃圾堆體中的滲透液經過碎石過濾由花管進入實管再由第三管道流出垃圾堆體，第一管道組件與第二管道組件大致呈水平鋪設，填埋氣通過集氣裝置在第三管道的高端和/或第二花管的高端抽取。該填埋氣水平收集井使用靈活，排水效果好，管道難以堵塞，後期維護工作小，避免現有單管水平井堵塞時不能抽氣的情況，提高對填埋氣的收氣率。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的填埋氣水平收集井的結構示意圖。

圖2是圖1的填埋氣水平收集井的截面示意圖。

圖3是圖1的填埋氣水平收集井中應用的第一花管的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

請參閱圖1至圖3，本發明實施例提供的一種填埋氣水平收集井，包括與水平面呈預定角度傾斜設置在垃圾堆體80中的第一管道組件10、與水平面呈預定角度傾斜設置在垃圾堆體80中且位於所述第一管道組件10的上方的第二管道組件20及用於連通所述第一管道組件10與所述第二管道組件20的第三管道30；所述第一管道組件10包括第一實管11及與所述第一實管11相連通的第一花管12，所述第一實管11的低端11a連通在所述第三管道30上，所述第一實管11的高端11b與所述第一花管12的低端12a相連通，所述第一花管12的高端12b為封閉端；所述第二管道組件20包括第二實管21及與所述第二實管21相連通的第二花管22，所述第二實管21的低端22a連通在所述第三管道30上，所述第二實管21的高端21b與所述第二花管22的低端22a相連通；所述第三管道30的高端30b和/或所述第二花管22的高端22b連接有集氣裝置(圖未示)，所述第三管道30的低端30a連接有排水裝置(圖未示)；或者，所述第二花管22的高端22b連接有集氣裝置，所述第三管道30的高端30b和所述第三管道30的低端30a連接有排水裝置。

第一管道組件10與第二管道組件20均傾斜設置在垃圾堆體80中，並採用第三管道30連通第一管道組件10的低端11a與第二管道組件20的低端21a，利用第一實管11與第一花管12的高度差及第二實管21與第二花管22的高度差，滲濾液在進入第一管道組件10與第二管道組件20後，不需要藉助外力由第三管道30連接排水裝置排出垃圾堆體80。第一管道組件10與第二管道組件20大致呈水平鋪設，通過在第三管道30的高端30b和/或第二花管22的高端 22b連接集氣裝置實現對填埋氣的高效抽取。第一管道組件10位於第二管道組件20下方，滲濾液由於重力作用集中在下方，第一管道組件10主要用於排水，第二管道組件20主要用於抽氣。垃圾堆體80沉降會先引起第二管道組件20內局部發生堵塞，通過選擇第三管道30的高端30b和/或第二花管22的高端22b抽氣，第一管道組件10保持排水而難以發生堵塞。當滲濾液較多時，比如鋪設完成前期，第三管道30的低端30a與高端30b同時排水，第二花管22的高端22b抽氣。當滲濾液較少時，第三管道30的低端30a排水，第三管道30的高端30b和/或第二花管22的高端22b抽氣。該填埋氣水平收集井使用靈活，排水效果好，管道難以堵塞，後期維護工作小，避免現有單管水平井堵塞時不能抽氣的情況，提高對填埋氣的收氣率。由於滲透液排出快，使垃圾降解快，復填垃圾時間縮短，場地利用效率提高，還能降低垃圾堆體80滑坡的安全隱患。

具體地，第一管道組件10與第二管道組件20具有相同結構，兩者上下分布，讓垃圾堆體80中的滲濾液主要集中在下方的第一管道組件10中。優選地，第一管道組件10與第二管道組件20等長，結構緊湊，充分利用場地空間，實現抽氣排水。第一管道組件10主要用於排水，第二管道組件20主要用於抽氣。垃圾堆體80沉降會先引起第二管道組件20內局部發生堵塞，通過選擇第三管道30的高端30b和/或第二花管22的高端22b抽氣，第一管道組件10保持排水而難以發生堵塞。

第一實管11與第二實管21為直管，與水平面傾斜一定角度設置，讓滲濾液能流向與第一實管11的低端11a及第二實管21的低端21a相連通的第三管道30，通過第三管道30排出垃圾堆體80，而且第一實管11與第二實管21傾斜角度較小，即大致呈水平設置，能提高對填埋氣的收氣率。優選地，第一實管11與第二實管21的長度均不小於12m。第三管道30為直管，呈豎直設置或傾斜設置。第一實管11的低端11a與第二實管21的低端21a位於第三管道30的低端30a與高端30b之間，且第一實管11的低端11a低於第二實管21的低端21a，讓第一管道組件10中的滲濾液比第二管道組件20中的滲濾液更先流 向第三管道30的低端30a，讓填埋氣流向第三管道30的高端30b，實現第一管道組件10主要用於排水，第二管道組件20主要用於抽氣。第一實管11、第二實管21、第三管道30均採用相同尺寸的管材。第一實管11與第二實管21均採用熱熔焊接在第三管道30上，連接牢固。

第一花管12與第二花管22為直管，分別具有與第一實管11與第二實管21相同傾斜角度，讓滲濾液由第一花管12與第二花管22進入並分別流進第一實管11與第二實管21中。第一花管12的高端12b焊接有堵頭15，形成密封端。在本實施例中，第一實管11、第二實管21、第三管道30、第一花管12與第二花管22均採用HDPE DE250管。高密度聚乙烯(HDPE)，耐酸鹼，耐有機溶劑，電絕緣性優良，表面硬度、拉伸強度、剛性等機械強度好。排水裝置與集氣裝置均為現有技術，排水裝置用於收集垃圾堆體80中的滲透液，集氣裝置用於抽取垃圾堆體80中的填埋氣。

進一步地，所述第一管道組件10還包括滑動連接在所述第一實管11的高端11b與所述第一花管12的低端12a之間的第一活動管13；所述第二管道組件20還包括滑動連接在所述第二實管21的高端21b與所述第二花管22的低端22a之間的第二活動管23。第一活動管13設置在第一實管11與第一花管12之間，讓垃圾堆體80下沉後第一管道組件10能產生伸縮，避免獨立一體的管道發生拉斷破壞。優選地，第一實管11採用HDPE DE250管，每一第一實管11長度為30m，第一實管11與第一花管12的間距空隙為1m-1.5m。第一活動管13採用HDPE DE315管，長度為6m。該結構能降低堵塞可能性。第二實管21、第二花管22、第二活動管23情況類似，不再贅述。

進一步地，所述第一活動管13套設在所述第一實管11的高端11b的外側與所述第一花管12的低端12a的外側；所述第二活動管23套設在所述第二實管21的高端21b的外側與所述第二花管22的低端22a的外側。該結構安裝容易。可以理解地，第一活動管13的相對兩端分別插設在第一實管11的高端11b的內側與第一花管12的低端12a的內側，該結構也能讓垃圾堆體80下沉後第 一管道組件10與第二管道組件20能產生伸縮，避免獨立一體的管道發生拉斷破壞。

進一步地，所述第一實管11的高端11b與所述第一花管12的低端12a相間隔；所述第二實管21的高端21b與所述第二花管22的低端22a相間隔。該結構能讓垃圾堆體80下沉後第一管道組件10與第二管道組件20能產生伸縮，避免獨立一體的管道發生拉斷破壞。

進一步地，所述第一實管11、所述第一花管12與所述第一活動管13均為直管，所述第一實管11、所述第一花管12與所述第一活動管13同軸設置；所述第二實管21、所述第二花管22與所述第二活動管23均為直管，所述第二實管21、所述第二花管22與所述第二活動管23同軸設置。該結構容易加工，結構緊湊。可以理解地，第一實管11、第一花管12與第一活動管13還可以採用其他形狀的管道，還可以錯開設置，只要讓第一管道組件10位於第二管道組件20下方而且滲濾液能進入第一管道組件10與第二管道組件20並流向第三管道30即可。

進一步地，所述第一管道組件10以等於或大於5％坡度鋪設在垃圾堆體80中；所述第二管道組件20以等於或大於5％坡度鋪設在垃圾堆體80中。滲濾液導排量大時，第二管道組件20主要用於抽氣，第一管道組件10主要用於排水。滲濾液導排量小時，第一管道組件10與第二管道組件20同時抽氣。

進一步地，所述第一管道組件10的軸線、所述第二管道組件20的軸線與所述第三管道30的軸線位於同一豎直面上。該結構緊湊，容易加工。可以理解地，第一管道組件10的軸線與第二管道組件20的軸線大致朝同一方向延伸，第一管道組件10的軸線投影與第二管道組件20的軸線投影在水平面上錯開較小角度，讓位於第二管道組件20上方的滲濾液在往下流動過程中，大部分進入第二管道組件20，小部分進入第一管道組件10，即在垃圾堆體80沉降時先引起第二管道組件20內局部發生堵塞，而第一管道組件10保持排水而難以發生堵塞。

進一步地，所述第一管道組件10的軸線與所述第二管道組件20的軸線相平行。該結構緊湊，容易加工。優選地，第一管道組件10的軸線與第二管道組件20的軸線間距約50cm，可以依據實際需要調整。可以理解地，第一管道組件10的軸線與第二管道組件20的軸線錯開角度設置，讓滲濾液能分別經過第一管道組件10與第二管道組件20流向第三管道30即可。

進一步地，所述第一花管12包括至少兩個依次相連通的第一子花管121，所述第一管道組件10還包括滑動連接在相鄰兩個所述第一子花管121之間的第三活動管14；所述第二花管22包括至少兩個依次相連通的第二子花管221，所述第二管道組件20還包括滑動連接在相鄰兩個所述第二子花管221之間的第四活動管24。第一活動管13、第二活動管23、第三活動管14、第四活動管24為相同結構，第三活動管14套設在相鄰兩個第一子花管121之間，讓垃圾堆體80下沉後第一管道組件10能產生伸縮，避免獨立一體的管道發生拉斷破壞。優選地，第一子花管121採用HDPE DE250管，每一第一子花管121長度為30m，相鄰兩個第一子花管121的間距空隙為1m-1.5m。第三活動管14採用HDPE DE315管，每一第三活動管14長度為6m。第三活動管14套設在相鄰兩個第一子花管121的外側。該結構能有效抽氣排水，並降低堵塞可能性。第一子花管121與第三活動管14的數量依據場地選取。第二子花管221、第四活動管24情況類似，不再贅述。

進一步地，所述第一花管12具有若干過孔122，所述第一花管12上的每四個相鄰的所述過孔122呈菱形分布；所述第二花管22具有若干過孔222，所述第二花管22上的每四個相鄰的所述過孔222呈菱形分布。具體地，在第一花管12上沿第一花管12的長度方向開設八排Φ25mm過孔122，同一排中的相鄰兩個過孔122的間距為150mm，相鄰兩排的過孔122錯開分布，形成第一花管12上的每四個相鄰的過孔122呈菱形分布，讓滲濾液有效進入第一花管12中，同時充分對填埋氣進行抽氣。第二花管22情況類似，不再贅述。第一子花管121、第二子花管221可參考第一花管12，不再贅述。

進一步地，所述第三管道30的低端30a安裝有用於切換該第三管道30的低端30a通或斷的第一控制閥41，所述第三管道30的高端30b安裝有用於切換該第三管道30的高端30b通或斷的第二控制閥(圖未示)，所述第二花管22的高端22b安裝有用於切換該第二花管22的高端22b通或斷的第三控制閥(圖未示)。在本實施例中，第一控制閥41、第二控制閥、第三控制閥均為蝶閥，對相應埠進行控制。第一控制閥41、第二控制閥、第三控制閥還可以選用其他控制閥。

進一步地，第二管道組件20還包括連接在第二花管22的高端22b與第三控制閥之間的第三實管25。第三實管25與第二花管22之間熱熔焊接，第三實管25與第二花管22錯開一定角度引出垃圾堆體80。第三實管25的長度不小於12m，便於該處抽氣。

進一步地，至少兩組填埋氣水平收集井並列設置在垃圾堆體80中，相鄰兩組填埋氣水平收集井中的其中一個第二管道組件20與另外一個第二管道組件20分別連接有一個支管(圖未示)，該兩個支管通過法蘭(圖未示)連接，讓該兩個第二管道組件20相連通，即使其中一個管道發生堵塞，還有另一管道能實現抽氣，提高可靠性，容易維護。

請參閱圖1至圖3，本發明實施例提供的一種填埋氣水平收集井的應用，包括以下步驟：

(1)在一垃圾堆體80上開設一用於放置所述填埋氣水平收集井的溝槽81，將所述填埋氣水平收集井與水平面呈預定角度傾斜設置在所述溝槽81中，於所述溝槽81內填充碎石90以使所述碎石90圍設在所述第一管道組件10的外側與所述第二管道組件20的外側。具體地，溝槽81的截面為倒梯形，該結構穩定，優選地，該倒梯形的高度約1m。採用寬度為3-5cm的碎石90填充，讓垃圾堆體80中的滲透液經過碎石90過濾。優選地，在填充碎石90後，垃圾與第一管道組件10或者第二管道組件20組件之間的間距不低於150mm。

(2)提供一用於接收垃圾堆體80中的滲濾液的排水裝置(圖未示)，所述 第三管道30的高端30b與低端30a及所述第二花管22的高端22b均引出垃圾堆體80，所述第一控制閥41連接在所述第三管道30的低端30a與所述排水裝置之間；

提供一用於抽取垃圾堆體80中的填埋氣的集氣裝置(圖未示)；所述第二控制閥連接在所述第三管道30的高端30b與所述集氣裝置之間，所述第三控制閥連接在所述第二花管22的高端22b與所述集氣裝置之間；或者，所述第二控制閥連接在所述第三管道30的高端30b與所述排水裝置之間，所述第三控制閥連接在所述第二花管22的高端22b與所述集氣裝置之間。

當滲濾液較多時，比如鋪設完成前期，第三管道30的低端30a與高端30b同時排水，第二花管22的高端22b抽氣。當滲濾液較少時，第三管道30的低端30a排水，第三管道30的高端30b和/或第二花管22的高端22b抽氣。

在垃圾堆體80上開設的溝槽81中傾斜放置填埋氣水平收集井，並在溝槽81中填充碎石90，讓垃圾堆體80中的滲透液經過碎石90過濾由花管進入實管再由第三管道30流出垃圾堆體80，第一管道組件10與第二管道組件20大致呈水平鋪設，填埋氣通過集氣裝置在第三管道30的高端30b和/或第二花管22的高端22b抽取。該填埋氣水平收集井使用靈活，排水效果好，管道難以堵塞，後期維護工作小，避免現有單管水平井堵塞時不能抽氣的情況，提高對填埋氣的收氣率。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。