专利名称：气压温控式填埋场污染物传输特性测试试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气压温控式填埋场污染物传输特性测试试验系统，主要用于垃圾填 埋体在不同温度和不同渗滤液回灌负荷作用下垃圾填埋体污染物传输动态变化规律的试 验，属于资源与环境技术领域。
技术背景垃圾污染物造成的环境污染已成为当今最突出的环境问题之一，污染物以其量多、 分布范围广、降解时间长、污染程度重等特点，己成为当今生态环境中的热点和焦点问 题。监测表明，我国的垃圾填埋场已普遍存在渗漏问题，在各大城市垃圾填埋场现场监 测评价中，北京的垃圾填埋场渗漏比较明显和突出。被检测出的几种毒性污染物大都属 于联合国环境规划署以及我国有毒化学品登记中心(NRPTC)划定的优先控制的难降解 有机物(POPS)。十一期间，我国垃圾填埋进入了高峰期，城市垃圾填埋场渗漏污染地 下水的现象屡屡发生，导致地下水污染空前严重，形势十分严峻，已成为各界密切关注 而又感到束手无策的难题。尤其是地处城市地下水上游方向的填埋场的渗漏，它直接威 胁到下游城市民众的饮用水源。同时，填埋气体可透过填埋场周边的土壤或砂质土流动， 而当CH4的浓度在空气中达到5—15%时，就会发生爆炸和燃烧。据资料显示，在100 一200m以外的建筑物内可测得5%的填埋气体CH4,因此，填埋气体的泄露和散发严重 威胁着周围的环境。与此同时，垃圾填埋气体中含有高浓度的CH4气体，而CH4又是一 种清洁能源，具有极高的利用价值。由国家计委、国家环保总局、国家经贸委、财政部、 建设部、科技部等共同出台写的《中国城市垃圾填埋气体收集利用国家行动方案》中规 定到2010年和2015年中国将分别建成240到300个安装有气体回收装置的现代化垃 圾填埋场，年收集利用垃圾填埋气体25亿立方米，相当于减少温室气体1300多万吨。 建设部《节能减排实施方案》2008年前，在全国372个垃圾填埋场，选择一批开展建 设生活垃圾填埋气体发电利用项目，实现垃圾资源化，填埋气体的资源化利用前景广阔。 当前中国开展清洁发展机制中有4个潜在的国际合作领域，在城市生活垃圾处置领域中对填埋垃圾产生的甲烷温室气体的资源化利用，是开展CDM合作中一个有价值的 领域。在CDM合作项目刚刚起步阶段，填埋气体资源化开发和利用的关键性的技术数 据必须通过模型的试验手段来获取。现场监测实验只能反映填埋场近期的填埋体产气和 渗滤液渗出情况，并不能反映出填埋场的整个产气和渗出过程，而工程应用必须要有整 个过程的数据。目前试验数据的缺乏(特别是全面、综合的试验数据)严重制约了垃圾 填埋场固、液、气相互作用与多场耦合模型的发展以及预测结果准确性。因此，通过开 展室内相似模型试验研究，揭示垃圾填埋场中填埋气体和渗滤液传输的机理以及迁移转 化的规律，才能提出更加科学的垃圾填埋场分析和设计方法以及运营管理的技术方案。 因此，研发新型试验设备来定量评价和预测填埋污染物传输的动态特性已迫在眉睫。 发明内容针对上述存在问题，本发明的目的是在于提供一种对垃圾填埋体加热、渗滤液回灌、 气体和液体的渗透系数测定的试验系统。其技术解决方案为 一种气压温控式填埋场污 染物传输特性测试试验系统，它由柱体水浴容器、水箱、渗滤液收集箱、气体流量计、 液体流量计、空气压縮机和连接管道等构成。柱体水浴容器由柱体外腔和柱体内腔组成， 柱体外腔和柱体内腔之间形成夹层。柱体内腔中设置有上搁板和下搁板，下搁板固定设 置在柱体内腔的下方，上搁板位于下搁板上方，.并活动的置放于柱体内腔中。柱体外腔 的侧壁上设置有输水管和回流管，输水管和回流管分别连接至水箱，输水管上设置有抽 水泵、阀门，阀门设置在抽水泵和柱体水浴容器之间。水箱置放于加热板上，渗滤液收 集箱设置在柱体水浴容器的下方，渗滤液收集箱上分别设置有渗滤液输出管、输气管、 渗滤液输送管，渗滤液输出管连接柱体内腔，渗滤液输送管连接设置在柱体内腔顶部的 柱帽上，输气管连接空气压縮机，渗滤液输出管和输气管之间连接有输气支管，输气支 管上设置有气体流量计和阀门，气体流量计位于阀门和渗滤液输出管之间，在渗滤液输 送管上设置有贯通柱体外腔连接至柱体内腔的渗滤液输送支管，渗滤液输送支管设置在 下搁板的下方，在渗滤液输出管和渗滤液收集箱的结合处设置有浮力式开关。本发明的气压温控式填埋场污染物传输特性测试试验系统，它解决了以往垃圾填埋 体试验中对填埋体加热不均匀，对热水的利用率不高的缺点，不能对渗滤液回灌进行自 动控制的弊端。本发明的试验系统通过水浴温控、垃圾填埋体循环水浴加热、渗滤液自 动回灌，可以精确模拟垃圾填埋场填埋体在温度、渗滤液回灌共同作用下的动态变化规律；通过填埋气体渗透系数测定和渗滤液渗透系数测定，可为垃圾填埋体中渗滤液和填 埋气体的传输规律以及填埋气体的开发利用和渗滤液的污染控制技术方案的确定提供可 靠的试验数据和技术指导。该试验系统具有结构简洁、组装紧凑、可扩充性强、试验周期短和应用性强的特点。 其一、能够稳定的为垃圾填埋体加热，保证垃圾填埋体受热均匀；其二、对垃圾填埋体 供热及时，热能利用率高；其三、能够对渗滤液回灌进行自动控制；其四、能够对垃圾 填埋体进行渗透系数(垃圾填埋体的气体、液体渗透系数)的测定。
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细描述见附图气压温控式填埋场污染物传输特性测试试验系统，系统由柱体水浴容器、水箱2、渗 滤液收集箱27、气体流量计23、液体流量计17、空气压縮机22、温度传感器3、阀门 和连接管道等组成。测试容器柱体水浴容器由柱体外腔7和柱体内腔9组成，柱体外腔 7和柱体内腔9之间形成夹层。柱体内腔9中设置有上搁板10和下搁板15，上搁板10 和下搁板15上分别设置有均匀小孔。下搁板15固定设置在柱体内腔9的下方，上搁板 10位于下搁板15上方，并活动的置放于柱体内腔9中，柱体外腔7的侧壁上设置有输 水管4和回流管13，输水管4和回流管13分别连接至水箱2，输水管4上设置有抽水泵 5、阀门6,阀门6设置在抽水泵5和柱体水浴容器之间。水箱2置放于加热板1上，渗 滤液收集箱27设置在柱体水浴容寧的下方，水箱2置放于加热板1上。加热板1连接温 控装置，温控仪3设置在水箱2内，热水通过抽水泵5经阀门6进入柱体外腔7中，热 水经过回流管13流回到水箱2中，构成一个温控循环水浴加热回路。渗滤液收集箱27 设置在柱体水浴容器的下方，渗滤液收集箱27上分别设置有渗滤液输出管25、输气管 21和渗滤液输送管12，渗滤液输出管25连接柱体内腔9，渗滤液输送管12连接设置在 柱体内腔9顶部的柱帽11上，在渗滤液输送管12中设置有阀门14,输气管21连接空 气压縮机22,输气管21上设置有阀门20，渗滤液输出管25和输气管21之间连接有输 气支管19,输气支管19和输气管21的连接处位于阀门20和渗滤液收集箱27之间，输 气支管19上设置有气体流量计23和阀门24，气体流量计23位于阀门24和渗滤液输出管25之间，在渗滤液输送管12上设置有贯通柱体外腔7连接至柱体内腔9的渗滤液输 送支管16，渗滤液输送支管16设置在下搁板15的下方，渗滤液输送支管16上设置有 液体流量计17和阀门18，液体流量计17位于阀门18和柱体水浴容器之间。在渗滤液 收集箱27底部设置有排放阀门28。压差计8两端分别连接在上搁板10和下搁板15上。 本发明测试试验系统工作原理垃圾填埋体循环水浴加热水箱2中的水经加热板1加热，被抽水泵5抽到柱体外 腔7对对置于柱体内腔9的垃圾填埋体进行加热，后经过回流管13回流入水箱2中。渗滤液自动回灌阀门28关闭，垃圾填埋体发酵产生的渗滤液经过渗滤液输出管25 流入渗滤液收集箱27中，当渗滤液达到预定高度后，浮力式开关26闭合，同时空气压 縮机22向渗滤液收集箱27中鼓入空气，渗滤液被气压经过渗滤液输送管12进入柱体内 腔9中，通过上搁板10的小孔均匀渗入垃圾填埋体中，当渗滤液全部进入垃圾填埋体后， 浮力式开关26断开，通过继电器控制空气压縮机22停止工作。水浴温控水箱2中的水经过加热板1加热，然后通过温度传感器3对水温进行检 测并通过温控开关控制加热板1工作或停止。 垃圾填埋体渗透系数测定液体渗透系数测定关闭阀门28，打开阀门20和18，闭合浮力式开关26、阀门14 和阀门24，空气压縮机22向渗滤液收集箱27中鼓入空气使渗滤液经渗滤液回流管12 和渗滤液输送支管16通过阀门18和液体流量计17,进入柱体内腔9中，与此同时，液 体流量计17测定渗滤液流量，压差计8测定压力差。填埋气体渗透系数测定关闭阀门28，打开阀门20和阀门24，闭合浮力式开关26、 阀门14和阀门18，空气压縮机22经输气管21向渗滤液收集箱27中鼓入空气，空气进 入渗滤液收集箱27和输气支管19,通过输气支管19的空气经过阀门24和气体流量计 23进入柱体内腔9中，同时，气体流量计23测定气体流量，压差计8测定压力差。
权利要求
1一种气压温控式填埋场污染物传输特性测试试验系统，它包括柱体水浴容器、水箱(2)、渗滤液收集箱(27)、气体流量计(23)、液体流量计(17)、空气压缩机(22)和连接管道，其特征在于柱体水浴容器由柱体外腔(7)和柱体内腔(9)组成，柱体外腔(7)和柱体内腔(9)之间形成夹层，柱体内腔(9)中设置有上搁板(10)和下搁板(15)，下搁板(15)固定设置在柱体内腔(9)的下方，上搁板(10)位于下搁板(15)上方，并活动的置放于柱体内腔(9)中，柱体外腔(7)的侧壁上设置有输水管(4)和回流管(13)，输水管(4)和回流管(13)分别连接至水箱(2)，水箱(2)置放于加热板(1)上，渗滤液收集箱(27)设置在柱体水浴容器的下方，渗滤液收集箱(27)上分别设置有渗滤液输出管(25)、输气管(21)、渗滤液输送管(12)，渗滤液输出管(25)连接柱体内腔(9)，渗滤液输送管(12)连接设置在柱体内腔(9)顶部的柱帽(11)上，输气管(21)连接空气压缩机(22)，渗滤液输出管(25)和输气管(21)之间连接有输气支管(19)，在渗滤液输送管(12)上设置有贯通柱体外腔(7)连接至柱体内腔(9)的渗滤液输送支管(16)，管道(16)设置在下搁板(15)的下方，在渗滤液输出管(25)和渗滤液收集箱(27)的结合处设置有浮力式开关(26)。
全文摘要
本发明公开了一种气压温控式填埋场污染物传输特性测试试验系统。它包含了水浴温控系统、垃圾填埋体循环水浴加热系统、渗滤液自动回灌系统、填埋气体渗透系数测定系统和渗滤液渗透系数测定系统五部分。本试验系统可实现水浴温度的自动控制、垃圾填埋体循环加热、渗滤液自动回灌、填埋气体和渗滤液在填埋体内渗透特性的实验。该试验系统具有结构简洁、组装紧凑、可操作性强、试验周期短和应用性广的特点。对开展填埋气体和渗滤液在填埋体传中输规律、填埋气体的资源化开发和污染物控制以及垃圾填埋体的沉降等方面研究具有重要的应用价值。
文档编号G01N7/10GK101216404SQ200710169020
公开日2008年7月9日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者冯夏庭, 磊 刘, 刘晓丽, 席本强, 王惠芸, 胡竹云, 强 薛, 颖 赵, 陈亿军 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所