一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監(jiān)測控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監(jiān)測控制系統(tǒng)及控制方法，它具有注氣系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)傳感器監(jiān)測控制系統(tǒng)；注氣井和抽氣井相間距離為10-50米，相互交替地均布在垃圾填埋場上，注氣井底部密布連接成多孔注氣管網(wǎng)，抽氣井底部密布連接成多孔管網(wǎng)，還布置3-10個(gè)的注水井或滲瀝液井；在注氣井和抽氣井周圍2-5米設(shè)置一個(gè)監(jiān)測井，每個(gè)監(jiān)測井的探測器、傳感器與計(jì)算機(jī)連接成完整的監(jiān)測網(wǎng)，記錄好氧降解過程的實(shí)測數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)注氣、抽氣、注水等工序，使好氧降解過程保持在最佳狀態(tài)。本發(fā)明布局合理，實(shí)時(shí)有效準(zhǔn)確監(jiān)測好氧降解過程，將抽氣與注氣操作有機(jī)結(jié)合，有效地提高垃圾處理效率，縮短處理時(shí)間。
【專利說明】一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監(jiān)測控制系統(tǒng)及控制方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)設(shè)施及垃圾處理技術(shù)，特別涉及一種大型垃圾填埋場垃圾好氧降解監(jiān)測控制系統(tǒng)及控制方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著我國城市化進(jìn)程的加快和人民生活水平的提高，城市垃圾量的不斷增加，對城市的生態(tài)環(huán)境和居民健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，對其進(jìn)行生態(tài)修復(fù)及景觀綠化，不但能降低污染，還可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)利用土地資源。
[0003]好氧降解技術(shù)是近年來發(fā)展起來的垃圾填埋場垃圾治理技術(shù)，已得到美國國家環(huán)境保護(hù)局(EPA)的認(rèn)可，并已大規(guī)模實(shí)施。也是國內(nèi)主要城市常用的垃圾處理方法。好氧降解是一種生物反應(yīng)器技術(shù)，通過一定的設(shè)備或設(shè)施，向垃圾填埋場中注入空氣和特定的生物細(xì)菌，使生活垃圾中的可降解有機(jī)物發(fā)生分解。其分解過程分為三步:好氧、兼氧和厭氧。初期在有氧條件下發(fā)生降解。降解的產(chǎn)物主要是二氧化碳、沼氣、滲浙液和少量可揮發(fā)有機(jī)物。注入高溫高濕空氣可提供氧氣和適宜的分解條件，排出廢氣并加速分解。中期含有較多氮銨的滲浙液可利用一定的設(shè)施將其聚集，通過滲浙液泵排出。后期在厭氧條件下以固體垃圾的降解為主，主要操作手段是減少含高氨氮濃度的滲浙液以消除對厭氧菌的毒害作用，同時(shí)加大投加碳源和加熱以促進(jìn)厭氧菌的分解作用。整個(gè)垃圾分解過程中，溫度和濕度是最重要的影響因素。好氧降解時(shí)，需要垃圾的濕度在40%?60%，溫度在40°C —60°Co
[0004]采用好氧降解技術(shù)垃圾填埋場需要配備好下述系統(tǒng):
(I)氣體系統(tǒng):垃圾氣體控制器連接注氣風(fēng)機(jī)和抽氣風(fēng)機(jī)。注氣風(fēng)機(jī)連接多孔的注氣井及底部密布的多孔注氣管網(wǎng)；抽氣風(fēng)機(jī)連接多孔的抽氣井及底部密布的多孔管網(wǎng)。另外，氣體換熱器、汽水分離器、冷凝水收集器、氣體過濾器、配套閥門作為輔助。
[0005]( 2 )水系統(tǒng):蓄水池、水泵、水管道、滲水溝渠、滲浙液井、滲浙液泵、空氣壓縮機(jī)。水泵將水從蓄水池中抽出，送入注水井或滲水溝槽，以增加垃圾堆體的濕度。垃圾滲浙液由滲浙液泵從滲浙液井中抽出。
[0006]( 3 )監(jiān)測控制系統(tǒng):計(jì)算機(jī)、傳感器、信號(hào)處理裝置及軟件等對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測控制管理。
[0007]好氧降解技術(shù)的操作依據(jù)是垃圾填埋場中深埋層垃圾的環(huán)境，垃圾降解程度及其對應(yīng)的溫度、濕度、酸堿度和氧含量是不同的。注氣的氣量、氣壓和溫度對距離注氣井不同距離垃圾的作用效果和抽氣作用的影響也是不同的。另外，當(dāng)垃圾降解處于厭氧期時(shí)應(yīng)當(dāng)避免注氣操作。因此，長期而有效地獲取深埋層垃圾的真實(shí)環(huán)境參數(shù)是實(shí)施好氧降解操作控制的必要條件。因深埋層垃圾成份的復(fù)雜化，高溫高濕環(huán)境對探測器的精度產(chǎn)生影響及其化學(xué)不均勻性會(huì)對傳感器的探測元件造成損害。挑選適用于狹窄空間管路、高溫高濕和污染等苛刻環(huán)境，并能準(zhǔn)確測量溫濕度的工業(yè)變送器也是重要的內(nèi)容之一。
[0008]中國專利ZL200510011155-快速降解固體垃圾的方法，該專利雖然提出了在垃圾填埋場大面積如何布局注氣管和抽氣管及如何管理，但注氣管與注氣管和抽氣管與抽氣管均未連接成管網(wǎng)；透氣方式僅僅靠填埋垃圾的間隙，效果并不理想，用于測量的傳感器均設(shè)置在注氣管和抽氣管內(nèi)，傳感器反應(yīng)的參數(shù)并不是好氧降解的真實(shí)數(shù)據(jù)。
[0009]中國專利ZL 201220719804-—種使垃圾填埋場快速修復(fù)回用的裝置，該專利僅僅是原理上展示了垃圾填埋場快速修復(fù)(即好氧降解)的連接方式，未給出垃圾填埋場大面積如何布局，如何監(jiān)測和控制。
[0010]快速有效地實(shí)施好氧降解技術(shù)，最大限度地分解垃圾，已經(jīng)成為了各大城市垃圾處理工作中刻不容緩的工作?？茖W(xué)有效地監(jiān)測垃圾填埋場內(nèi)垃圾降解過程的溫濕度和其它環(huán)境參量，才能全面詳盡地了解并操控好氧降解過程，使好氧降解技術(shù)充分發(fā)揮作用。
[0011]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監(jiān)測控制系統(tǒng)及控制方法。它能夠?qū)崟r(shí)提供垃圾降解過程中溫濕度實(shí)測數(shù)據(jù)，經(jīng)濟(jì)有效長時(shí)間監(jiān)控調(diào)整垃圾降解過程，達(dá)到全部和高效降解的目的。
[0012]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。它具有由注氣風(fēng)機(jī)多個(gè)注氣井組成的注氣系統(tǒng)、由抽氣風(fēng)機(jī)多個(gè)抽氣井組成的抽氣系統(tǒng)、由水池水泵水管道注水井組成的注水系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)信號(hào)處理裝置傳感器組成的監(jiān)測控制系統(tǒng)。注氣風(fēng)機(jī)連接多孔的注氣井，注氣井底部密布連接成多孔注氣管網(wǎng)，抽氣風(fēng)機(jī)連接多孔的抽氣井，抽氣井底部密布連接成多孔管網(wǎng)，水泵連接無孔的注水井或滲浙液井；注氣井和抽氣井相互交替地均布在垃圾填埋場上，將垃圾填埋場分割成若干方形小區(qū)，注氣井和抽氣井相間距離為10-50米；在其周圍2-5米設(shè)置I至4個(gè)監(jiān)測井，小區(qū)中心設(shè)置一個(gè)監(jiān)測井，監(jiān)測井內(nèi)的探測器、傳感器連接成監(jiān)測網(wǎng)；根據(jù)現(xiàn)場情況布置3-10個(gè)的注水井或滲浙液井。
[0013]依據(jù)抽樣原理和注氣井與抽氣井在整個(gè)垃圾場均勻的分布，可以選取部分有代表性的注氣井和抽氣井，在其周圍2-5米設(shè)置I至4個(gè)監(jiān)測井，再在井周圍增設(shè)I至3圈監(jiān)測井，對代表井進(jìn)行高密度監(jiān)測。
[0014]所述每個(gè)監(jiān)測井的不同深度上設(shè)置2-5個(gè)氣體溫濕度探測器。在每個(gè)監(jiān)測井的底部設(shè)置土壤溫濕度傳感器。每個(gè)監(jiān)測井的探測器、傳感器與計(jì)算機(jī)連接成完整的監(jiān)測網(wǎng)，記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，真實(shí)地反映好氧降解過程的實(shí)時(shí)效果。
[0015]所述的監(jiān)測井深度應(yīng)達(dá)到堆放垃圾的底層，井壁多孔。為較好地保護(hù)探頭避免受到分解液不必要的腐蝕和垃圾硬物的傷害，在垃圾堆底部先鉆出一定的空間，深度約為10-15厘米，先用沙子或鋸末屑做外圍少量填充，再用園林土壤填充在中間，探頭直接插入園林土壤中。
[0016]由于垃圾填埋場垃圾面積大，探測器、傳感器與計(jì)算機(jī)室相距幾百米，信號(hào)傳輸損失大，使監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差大，本發(fā)明在探測器、傳感器與計(jì)算機(jī)之間設(shè)置了模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換、然后以數(shù)字信號(hào)傳輸。
[0017]本發(fā)明的控制方法為:
1)檢測所有設(shè)備完好，網(wǎng)絡(luò)暢通，顯示正常；
2)記錄顯示數(shù)據(jù)；
3)按下列參數(shù)控制好氧降解過程，當(dāng)注氣井注入高溫空氣，最近距離的監(jiān)測井內(nèi)
溫度達(dá)到50°C時(shí)，適當(dāng)降低注氣壓力和氣體溫度，當(dāng)所有監(jiān)測井溫度達(dá)到350C -40°C，維持注氣一段時(shí)間，保證好氧分解無死角；最高溫度不得超過60 °C，一旦超過就要起動(dòng)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行降溫。
[0018]4)監(jiān)測與調(diào)控濕度:滲浙液回灌是好氧和厭氧分解期間最重要的技術(shù)手段，同時(shí)也能夠保證一定的濕度條件。由于濕度不是瞬間響應(yīng)。根據(jù)滲浙液回灌及其一段時(shí)間后測量得到的濕度值適當(dāng)調(diào)整，并利用注水井注水增加濕度，達(dá)到40%-60%為合適；
5)在好氧降解初期，將注氣井和抽氣井都改成注氣，加大注氣量；
在好氧降解中期，調(diào)節(jié)好注氣和抽氣比例，維持最佳降解環(huán)境；
在好氧降解晚期，將注氣井和抽氣井都改成抽氣，加大抽氣量，壓縮垃圾，強(qiáng)迫廢氣排出，促進(jìn)整體沉降。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
(I )對不同距離及不同深度垃圾的環(huán)境變化進(jìn)行高密度的有效監(jiān)控，維持最佳降解環(huán)境；
(2 )監(jiān)測井底部改進(jìn)，有效保護(hù)探測器、傳感器，顯示的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠；
(3 )本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)將抽氣與注氣操作有機(jī)結(jié)合，利用了垃圾分解在各個(gè)階段的特點(diǎn)，其有效實(shí)施將會(huì)極大地提高垃圾處理效率，縮短處理時(shí)間。
[0020]( 4 )本發(fā)明的實(shí)施可科學(xué)有效地指導(dǎo)垃圾降解操作:在分解初期以大量曝氣和注水為主，同時(shí)要及時(shí)排出分解的氣體和液體；中期以少操作為主；后期以抽氣為主，同時(shí)避免氣體的注入。
[0021]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明垃圾填埋場注氣井、抽氣井、監(jiān)測井平面布局示意圖，
圖2為本發(fā)明垃圾填埋場一個(gè)小區(qū)注氣井、抽氣井、監(jiān)測井平面布局示意圖，
圖3為本發(fā)明垃圾填埋場注氣井、抽氣井立面連接布局示意圖，
圖4為本發(fā)明的監(jiān)測井結(jié)構(gòu)示意圖，
圖5為本發(fā)明進(jìn)行高密度監(jiān)測的代表井周圍監(jiān)測井的平面布局示意圖，
圖6垃圾填埋場底層管網(wǎng)布局施工圖片，
圖7為垃圾填埋場地面井口施工圖片，
圖8為本發(fā)明垃圾填埋場計(jì)算機(jī)監(jiān)測處理單元(局部)，
圖9為本發(fā)明垃圾填埋場氣體與溫濕度數(shù)據(jù)采集單元。
[0023]其中，I——注氣井,2——監(jiān)測井，3——抽氣井，4——土壤溫濕度傳感器，5一一氣體溫濕度探測器，6一一園林土壤，7一一沙子或鋸木屑。
[0024]_

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施的方式做詳細(xì)描述。
[0026]實(shí)施例1:
根據(jù)附圖，本發(fā)明在大型垃圾填埋場內(nèi)每隔30米安裝一個(gè)注氣井，兩個(gè)注氣井中間為抽氣井(如圖1所示)。垃圾高約10米。每50萬立方米垃圾安裝一臺(tái)50 m3/min, 75kPa的多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)，一臺(tái)50 m3/min,33kPa的多級(jí)離心引風(fēng)機(jī)和一臺(tái)氣體換熱器；少量安裝氣體過濾器。
[0027]注氣井與抽氣井將垃圾場平面分割成30*30米的小區(qū)，在每個(gè)小區(qū)的中心設(shè)置一個(gè)監(jiān)測井，在注氣井與中心離注氣井2-5米設(shè)置一個(gè)監(jiān)測井，抽氣井與中心離抽氣井2-5米設(shè)置一個(gè)監(jiān)測井。整個(gè)垃圾場是均勻的，可以選擇部分有代表性的注氣井與抽氣井進(jìn)行高密度監(jiān)測。
[0028]即在注氣井與抽氣井周圍再增設(shè)I至2圈監(jiān)測井，其余監(jiān)測井可以暫緩布置，簡化網(wǎng)絡(luò)，節(jié)約成本，布置圖見圖5。
[0029]所述每個(gè)監(jiān)測井的不同深度上設(shè)置2-5個(gè)氣體溫濕度探測器。在每個(gè)監(jiān)測井的底部設(shè)置土壤溫濕度傳感器。每個(gè)監(jiān)測井的探測器、傳感器與計(jì)算機(jī)連接成完整的監(jiān)測網(wǎng)，記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，隨時(shí)監(jiān)控垃圾分解的進(jìn)程。當(dāng)注氣井注氣及抽氣井抽氣時(shí)，將測量數(shù)據(jù)反饋給中央控制系統(tǒng)，反映注氣和抽氣的效果。真實(shí)地反映好氧降解過程。
[0030]對垃圾填埋場所使用的溫濕度傳感器有嚴(yán)格要求。普通傳感器的溫度在40°C以下，而本發(fā)明要求溫濕度傳感器的標(biāo)稱工作溫度為80°C，適用于狹窄空間管路和高溫高濕環(huán)境，密封防護(hù)等級(jí)IP65(NEMA 4 level)。所有的傳感器輸出經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后以數(shù)字信號(hào)傳輸。
[0031]實(shí)施例2:
垃圾填埋場的操作可以充分利用注氣管網(wǎng)的布局和注氣井與抽氣井的綜合作用。在垃圾分解初期，由于主要是好氧對垃圾的分解起主要作用，注氣的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抽氣。這時(shí)可以利用注氣管網(wǎng)進(jìn)行大量注氣(如圖6所示)，抽氣井也改為注氣井向垃圾內(nèi)注氣，這樣在垃圾場內(nèi)形成大的壓力，使垃圾變得膨脹和蓬松，更有利于垃圾的分解和滲浙液的流出。同時(shí)，由于注氣井與抽氣井在垃圾場表面是均勻分布，其注氣效果將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單純的注氣和抽氣。當(dāng)所有注氣操作完成時(shí)，大量的被壓縮氣體會(huì)迅速排出，達(dá)到好的排出廢氣的作用。另外，在垃圾分解的后期，由于主要是厭氧對垃圾的分解起主要作用，以抽氣為主。將注氣井和注氣管網(wǎng)改用為抽氣，使垃圾壓縮和壓實(shí)，也更有利于垃圾場的沉降，達(dá)到密封效果，進(jìn)一步促進(jìn)垃圾分解。
[0032]使用對注氣井和抽氣井的抽樣監(jiān)測方法(即針對有代表性的一個(gè)或兩個(gè))，而不是對所有注氣井均進(jìn)行監(jiān)測，兩者具有相同的效果。由于在垃圾填埋場的表面要安裝氣體和溫濕度數(shù)據(jù)采集裝置(如圖7所示)，如果該裝置剛好位于所監(jiān)測的注氣井和抽氣井附近，在工程上將更有利于操作和管理，并獲得更有效的數(shù)據(jù)。
[0033]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)將抽氣與注氣操作有機(jī)結(jié)合，利用了垃圾分解在各個(gè)階段的特點(diǎn)，其有效實(shí)施將會(huì)極大地提高垃圾處理效率，縮短處理時(shí)間。
【權(quán)利要求】
1.一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監(jiān)測控制系統(tǒng)，它具有由注氣風(fēng)機(jī)多個(gè)注氣井組成的注氣系統(tǒng)、由抽氣風(fēng)機(jī)多個(gè)抽氣井組成的抽氣系統(tǒng)、由水池水泵水管道注水井組成的注水系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)信號(hào)處理裝置傳感器組成的監(jiān)測控制系統(tǒng)；其特征在于注氣風(fēng)機(jī)連接多孔的注氣井，注氣井底部密布連接成多孔注氣管網(wǎng)，抽氣風(fēng)機(jī)連接多孔的抽氣井，抽氣井底部密布連接成多孔管網(wǎng)，水泵連接無孔的注水井或滲浙液井；注氣井和抽氣井相互交替地均布在垃圾填埋場上，將垃圾填埋場分割成若干方形小區(qū)，注氣井和抽氣井相間距離為10-50米，在其周圍2-5米設(shè)置I至4個(gè)監(jiān)測井，小區(qū)中心設(shè)置一個(gè)監(jiān)測井，監(jiān)測井內(nèi)的探測器、傳感器連接成監(jiān)測網(wǎng)，根據(jù)現(xiàn)場情況布置3-10個(gè)的注水井或滲浙液井；在所述每個(gè)監(jiān)測井的不同深度上設(shè)置2-5個(gè)氣體溫濕度探測器；在每個(gè)監(jiān)測井的底部設(shè)置土壤溫濕度傳感器，每個(gè)監(jiān)測井的探測器、傳感器與計(jì)算機(jī)連接成完整的監(jiān)測網(wǎng)，記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，真實(shí)地反映好氧降解過程的實(shí)時(shí)效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測井，是選取少量有代表性的注氣井和抽氣井周圍2-5米設(shè)置I至4個(gè)監(jiān)測井，再在井周圍增設(shè)I至3圈監(jiān)測井，監(jiān)測井內(nèi)的探測器、傳感器連接成監(jiān)測網(wǎng)，對代表井進(jìn)行高密度監(jiān)測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測井深度須達(dá)到堆放垃圾的底層，井壁多孔，在垃圾堆底部先鉆出一定的空間，深度約為10-15厘米，先用沙子或鋸末做外圍少量填充，再用園林土壤填充在中間，探頭直接插入園林土壤中。
4.一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監(jiān)測控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于步驟為: 1)檢測所有設(shè)備完好，網(wǎng)絡(luò)暢通，顯示正常； 2)記錄顯示數(shù)據(jù)； 3)按下列參數(shù)控制好氧降解過程，從注氣井注入高溫空氣時(shí)，當(dāng)最近距離的監(jiān)測井內(nèi) 溫度達(dá)到50°C時(shí)，適當(dāng)降低注氣壓力和氣體溫度，當(dāng)所有監(jiān)測井溫度達(dá)到350C -40°C，維持注氣一段時(shí)間，保證好氧分解無死角；最高溫度不得超過60 ，一旦超過就要起動(dòng)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行降溫； 4)監(jiān)測與調(diào)控濕度:滲浙液回灌是好氧和厭氧分解期間最重要的技術(shù)手段，同時(shí)也能夠保證一定的濕度條件，由于濕度不是瞬間響應(yīng)，根據(jù)滲浙液回灌及其一段時(shí)間后測量得到的濕度值適當(dāng)調(diào)整，并利用注水井注水增加濕度，達(dá)到40%-60%為合適； 5)在好氧降解初期，將注氣井和抽氣井都改成注氣，加大注氣量； 在好氧降解中期，調(diào)節(jié)好注氣和抽氣比例，維持最佳降解環(huán)境； 在好氧降解晚期，將注氣井和抽氣井都改成抽氣，加大抽氣量，壓縮垃圾，強(qiáng)迫廢氣排出，促進(jìn)整體沉降。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK104281124SQ201410452923
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】唐年, 曹萬強(qiáng), 胡志林, 李俊杰, 邵靖邦, 蔣國炎 申請人:武漢凱信達(dá)智能科技有限公司, 湖北大學(xué)