一种可监测填埋场液气压力的抽排小口径竖井结构的制作方法

1.本实用新型涉及垃圾填埋场渗滤液水位及气体压强的控制与监测技术。


背景技术：

2.垃圾填埋是目前处理生活垃圾的重要措施，其中，位于我国南方湿润多雨地区的填埋场，可能由于渗滤液导排系统的淤堵以及缺乏有效的雨污分流措施，导致填埋体内渗滤液水位过高，从而威胁垃圾堆体稳定，增加渗滤液渗漏污染风险。因此，有必要控制渗滤液水位，保障垃圾填埋场安全运营。
3.对于已发生淤堵的填埋场，多采用大口径(直径400mm以上)竖井抽排降水技术。研究表明，由于垃圾体的渗透性较差(渗透系数多在10
‑6～10
‑4cm/s)，竖井的降水影响半径有限(多在50米左右)，产流能力不高(稳定日产流量多在20～ 40立方)；增加井半径对产流量的贡献不显著，并且大井径竖井存在工程费用大、缺乏淤堵维护措施等缺点。
4.垃圾堆体的稳定问题关系到填埋场安全及正常运营，填埋场失稳破坏将造成渗滤液的大量泄漏，直接污染周围地表和地下水系。鉴于此，垃圾填埋场在运行过程中的稳定安全监测就显得十分重要，既可以对堆填进行指导，又可以对填埋场存在的安全隐患进行预警，及时采取相关应对措施，避免灾难的发生。除了渗滤液水位以外，垃圾体生化降解时产生的大量气体也是影响堆体稳定性的重要因素之一。因此，实时监测渗滤液水位高度和堆体内部气体压强，对保障垃圾堆体稳定具有重要作用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，克服现有抽排竖井技术中的不足，填补填埋场堆体内液气监测的空缺，公开一种设置了光纤液压传感器和气压传感器的填埋场渗滤液抽排小口径竖井结构，所述小口径井既能抽排填埋场渗滤液，同时还具有监测填埋场垃圾堆体渗滤液水位高度、堆体内部气体压强的功能。
6.为了实现上述目标，本实用新型提供了如下技术方案：
7.一种可监测填埋场液气压力的抽排小口径竖井结构，特征是，包括主体结构、抽排渗滤液装置、排气装置、液气压力控制及监测装置，主体结构置于小口径竖井内；
8.所述主体结构由上段镀锌钢管(8)、中段镀锌钢管(9)、下段镀锌钢管(10) 依次拼接而成井管，其中，上段镀锌钢管(8)不开孔，中段镀锌钢管(9)整段圆柱面上开有通孔，下段镀锌钢管(10)不开孔，上段镀锌钢管(8)管口设有法兰(7)；
9.所述抽排渗滤液装置包括出水管(4)、压缩空气管(1)、出水软管(2)、空气压缩机；所述出水管(4)和压缩空气管(1)安装在主体结构的镀锌钢管孔内，压缩空气管(1)从空气压缩机接出，穿过上段镀锌钢管(8)管口的法兰(7)，绑扎于出水管(4)外侧，且压缩空气管(1)从出水管(4)的底部绕进管内；出水管(4)管口与出水软管(2)连接，出水软管(2)经第一异径三通(3)与外部排水管连接；
10.所述排气装置包括填埋气收集管(5)、第二异径三通(6)和hdpe管(19) 和外部集
气管，hdpe管(19)通过法兰(7)与上段镀锌钢管(8)相连，填埋气收集管(5)与hdpe管(19)相连；
11.所述液气压力控制及监测装置，包括光纤液压传感器(14)、光纤气压传感器(15)、控制装置，各个光纤液压传感器(14)、光纤气压传感器(15)根据监测需求间隔布置，并插入镀锌钢管内壁方槽13内；所述控制装置包括控制器(16)、气体收集管道阀门(17)和排水管阀门(18)，控制器(16)控制气体收集管道阀门(17)和排水管阀门(18)的开闭；其中气体收集管道阀门(17)安装于填埋气收集管(5)用于收集填埋气；所述排水管阀门(18)安装于出水管(4)末端，用于控制渗滤液可否通过；所有光纤液压传感器(14)、光纤气压传感器(15) 与控制装置连接。
12.中段镀锌钢管(9)和下段镀锌钢管(10)外均包覆有双层尼龙网(11)。
13.本实用新型提出的小口径竖井结构主要用于渗滤液水位过高或堆体内气压过高的填埋场区域。
14.本实用新型提出的小口径竖井结构主要用于渗滤液水位过高的填埋场内垃圾堆体上出现边坡滑移的区域，小口径的直径范围为100
‑
200mm。
15.本实用新型将监测技术融入到渗滤液水位控制过程中，在抽排填埋场渗滤液的同时，监测垃圾堆体的气压及液压，并收集填埋气，可以更好地管控渗滤液的污染风险和保障垃圾堆体的稳定安全。既可以对堆填进行指导，又可以对填埋场存在的安全隐患进行预警，及时采取填埋场稳定控制及滑移治理措施，消除垃圾堆体安全隐患。本实用新型的推广应用，将弥补目前国内关于垃圾堆体失稳案例的现场监测方面的工作相对缺乏，缺乏监测数据的积累，为将来行业形成可靠的监测体系先跨出一步。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
17.(1)本实用新型将监测技术融入到渗滤液水位控制过程中，在抽排填埋场渗滤液的同时，监测垃圾堆体渗滤液水位高度及对体内气体压强，并收集填埋气，可以更好地控制渗滤液的污染风险和保障垃圾堆体的稳定安全。
18.(2)本实用新型还具有造价低、施工方便(普通钻机施工即可)、施工周期短、耐腐蚀性强以及良好密闭性等优点。
附图说明：
19.图1为本实用新型提供的小口径竖井结构图。
20.图2为图1中的1
‑
1剖面图。
21.图3为本实用新型提供的镀锌钢管管口法兰的示意图。
22.附图标记说明
23.1为压缩空气管；
24.2为出水软管；
25.3为第一异径三通；
26.4为出水管；
27.5为填埋气收集管；6为第二异径三通；
28.7为法兰；
29.镀锌钢管：8为上段镀锌钢管；9为中段镀锌钢管；10为下段镀锌钢管；
30.11为双层尼龙网；
31.12为洗净碎石；
32.13为镀锌管内壁方槽；
33.14为光纤液压传感器；15为光纤气压传感器；16为控制器；17为气体收集管道阀门；18为排水管阀门；
34.19为hdpe管。
具体实施方式
35.下面将结合具体实施例及其附图对本实用新型提供的设置了光纤液压传感器和气压传感器的填埋场渗滤液抽排小口径竖井结构的技术方案作进一步说明。
36.一、设计
37.如图1、图2、图3所示，本实用新型提供一种设置了光纤液压传感器和气压传感器的填埋场渗滤液抽排小口径竖井结构，举例而非限定，该小口径竖井结构作为实施例其直径为160mm，设置于填埋场，包括主体结构、抽排渗滤液装置、排气装置、液气压力控制及监测装置，主体结构置于小口径竖井内；
38.如图1和图2所示，本实用新型的镀锌钢管由上段镀锌钢管(8)、中段镀锌钢管(9)和下段镀锌钢管(10)组成；压缩空气管1穿过法兰7，绑扎于出水管(4)上；出水管4管口与出水软管2连接，出水软管2经异径三通3与外部排水管连接。
39.所述主体结构由上段镀锌钢管(8)、中段镀锌钢管(9)和下段镀锌钢管(10) 依次拼接而成井管。井管主要采用镀锌钢管，是为了尽可能的增加井的刚度，防止较短时间内井管弯曲而失效，延长排水井的工作寿命。其中，上段镀锌钢管(8) 不开孔，中段镀锌钢管(9)整段圆柱面上开有通孔，下段镀锌钢管(10)不开孔。上段镀锌钢管(8)管口设有法兰(7)，中段镀锌钢管(9)和下段镀锌钢管 (10)外均包覆有双层尼龙网(11)，以防止细颗粒物质附着在排水井井壁，影响排水井的工作性能。
40.所述抽排渗滤液装置包括出水管(4)、压缩空气管(1)、出水软管(2)、空气压缩机；在主体结构的镀锌钢管孔内安装出水管(4)和压缩空气管(1)，压缩空气管(1)从空气压缩机(图中未画出)接出，穿过上段镀锌钢管(8)管口的法兰(7)，绑扎于出水管(4)外侧，且压缩空气管(1)从出水管(4)的底部绕进管内；出水管(4)管口与出水软管(2)连接，出水软管(2)经第一异径三通(3)与外部排水管(图中未画出)连接。通过高压气体把排水井内的水汽混合物冲出，导入至排水管网。
41.所述排气装置包括填埋气收集管(5)、第二异径三通(6)和hdpe管(19) 和外部集气管。hdpe管(19)通过法兰(7)与上段镀锌钢管(8)相连，填埋气收集管(5)与hdpe管(19)相连，填埋气可通过主体结构的镀锌钢管进入填埋气收集管(5)，最后流经第二异径三通(6)汇入外部集气管(图中未画出)。
42.所述液气压力控制及监测装置，包括光纤液压传感器(14)、光纤气压传感器(15)、控制装置，各个光纤液压传感器(14)、光纤气压传感器(15)根据监测需求间隔布置，在镀锌钢管布设完后插入镀锌钢管内壁方槽13内。所述控制装置包括控制器(16)、气体收集管道阀门(17)和排水管阀门(18)，控制器(16) 控制气体收集管道阀门(17)和排水管阀门(18)的开闭；其中气体收集管道阀门(17)安装于填埋气收集管(5)，打开阀门即可进行填埋气的
收集；排水管阀门(18)安装于出水管(4)末端，打开阀门即可允许渗滤液通过。所有光纤液压传感器(14)、光纤气压传感器(15)与控制装置连接，使得控制装置获取不同深度位置处各个光纤液压传感器(14)和光纤气压传感器(15)的采集数据；所述光纤液压传感器(14)、光纤气压传感器(15)在主体结构内测量垃圾体内液压及气压，确定垃圾体内渗滤液水位及气体压强，当布置在不同深度位置的任一光纤液压传感器(14)和/或者任一光纤气压传感器(15)所监测到的液气压力超出安全值时控制装置都会控制打开气体收集管道阀门(17)和/或者排水管阀门(18)，实现气体抽排与渗滤液抽排。
43.在竖井内，采用洗净碎石(12)填充钻竖井孔与镀锌钢管之间的空隙，提高井壁周边渗透系数，防止细小垃圾颗粒堵塞中段镀锌钢管9。
44.二、施工过程
45.小口径竖井施工过程包括：成孔施工、成井施工、井内管线及传感器布设。
46.成孔施工：施工采用旋挖钻井法施工，钻机按施工顺序就位，钻头在垂直状态下对准井点位置。施工所用的钻头直径根据不同的深度进行更换。
47.成井施工：该过程主要为镀锌钢管的埋设施工。由下至上依次安装上段镀锌钢管(8)、中段镀锌钢管(9)、下段镀锌钢管(10)，两两镀锌钢管进行拼接，形成井筒。为了井壁周边的渗滤液能够有效渗流至井内，中段镀锌钢管(9)壁上开有圆孔，开孔率为3％。为了防止垃圾生化降解产生的物质对镀锌钢管的堵塞，钢管外侧包裹双层尼龙网(11)。下段镀锌钢管(10)的底端进行焊接密封处理，避免垃圾被吸入管内造成堵塞，影响抽水井寿命。采用洗净碎石(12)填充钻孔与镀锌钢管之间的空隙，提高井壁周边渗透系数。
48.井内管线布置：完成填料施工后，分别将光纤液压传感器(14)和光纤气压传感器(15)首尾相连，插入镀锌钢管内壁方槽(13)内，并将出水管(4)插入镀锌钢管内，出水管(4)长度与镀锌钢管等长。出水管(4)的外侧绑扎压缩空气管(1)，且压缩空气管(1)从出水管(4)的底部绕进管内，再用螺丝将hdpe 管(19)与法兰(7)连接，出水管(4)穿过hdpe管(19)，并通过出水软管(2) 与第一异径三通(3)连接至外部排水管。
49.以上施工完毕后，可接通压缩空气，开始抽排渗滤液，并开始使用光纤液压传感器(14)和光纤气压传感器(15)实时监测堆体内部液压及气压。
50.本实施例中，hdpe管是一种使用高密度聚乙烯(英文名称为“high densitypolyethylene”，简称为“hdpe”)制作的管材。
51.通过本技术技术方案，可以进行垃圾堆体失稳研究，积累现场监测方面的工作监测数据。由于城市固体废弃物的不均匀性和液
‑
气相互作用，垃圾填埋场中的液
‑
气分布高度不均匀，本技术技术方案能保证测量的孔隙压力的合理性，准确描述不同深度处的气液压力分布。
52.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非是对本实用新型范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本实用新型技术方案保护的范围。