一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監測控制系統及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監測控制系統及控制方法，它具有注氣系統、抽氣系統、注水系統、計算機傳感器監測控制系統；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，抽氣井底部密布連接成多孔管網，還布置3-10個的注水井或滲瀝液井；在注氣井和抽氣井周圍2-5米設置一個監測井，每個監測井的探測器、傳感器與計算機連接成完整的監測網，記錄好氧降解過程的實測數據。根據數據，調節注氣、抽氣、注水等工序，使好氧降解過程保持在最佳狀態。本發明布局合理，實時有效準確監測好氧降解過程，將抽氣與注氣操作有機結合，有效地提高垃圾處理效率，縮短處理時間。
【專利說明】一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監測控制系統及控制方法
[0001]【技術領域】:
本發明屬于環境保護設施及垃圾處理技術，特別涉及一種大型垃圾填埋場垃圾好氧降解監測控制系統及控制方法。
[0002]【背景技術】:
隨著我國城市化進程的加快和人民生活水平的提高，城市垃圾量的不斷增加，對城市的生態環境和居民健康構成了嚴重的威脅，對其進行生態修復及景觀綠化，不但能降低污染，還可實現可持續利用土地資源。
[0003]好氧降解技術是近年來發展起來的垃圾填埋場垃圾治理技術，已得到美國國家環境保護局(EPA)的認可，并已大規模實施。也是國內主要城市常用的垃圾處理方法。好氧降解是一種生物反應器技術，通過一定的設備或設施，向垃圾填埋場中注入空氣和特定的生物細菌，使生活垃圾中的可降解有機物發生分解。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生降解。降解的產物主要是二氧化碳、沼氣、滲浙液和少量可揮發有機物。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，同時加大投加碳源和加熱以促進厭氧菌的分解作用。整個垃圾分解過程中，溫度和濕度是最重要的影響因素。好氧降解時，需要垃圾的濕度在40%?60%，溫度在40°C —60°Co
[0004]采用好氧降解技術垃圾填埋場需要配備好下述系統:
(I)氣體系統:垃圾氣體控制器連接注氣風機和抽氣風機。注氣風機連接多孔的注氣井及底部密布的多孔注氣管網；抽氣風機連接多孔的抽氣井及底部密布的多孔管網。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: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。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 )監測控制系統:計算機、傳感器、信號處理裝置及軟件等對系統進行監測控制管理。
[0007]好氧降解技術的操作依據是垃圾填埋場中深埋層垃圾的環境，垃圾降解程度及其對應的溫度、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，當垃圾降解處于厭氧期時應當避免注氣操作。因此，長期而有效地獲取深埋層垃圾的真實環境參數是實施好氧降解操作控制的必要條件。因深埋層垃圾成份的復雜化，高溫高濕環境對探測器的精度產生影響及其化學不均勻性會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境，并能準確測量溫濕度的工業變送器也是重要的內容之一。
[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；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置在注氣管和抽氣管內，傳感器反應的參數并不是好氧降解的真實數據。
[0009]中國專利ZL 201220719804-—種使垃圾填埋場快速修復回用的裝置，該專利僅僅是原理上展示了垃圾填埋場快速修復(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，如何監測和控制。
[0010]快速有效地實施好氧降解技術，最大限度地分解垃圾，已經成為了各大城市垃圾處理工作中刻不容緩的工作。科學有效地監測垃圾填埋場內垃圾降解過程的溫濕度和其它環境參量，才能全面詳盡地了解并操控好氧降解過程，使好氧降解技術充分發揮作用。
[0011]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監測控制系統及控制方法。它能夠實時提供垃圾降解過程中溫濕度實測數據，經濟有效長時間監控調整垃圾降解過程，達到全部和高效降解的目的。
[0012]本發明是這樣實現的。它具有由注氣風機多個注氣井組成的注氣系統、由抽氣風機多個抽氣井組成的抽氣系統、由水池水泵水管道注水井組成的注水系統，由計算機信號處理裝置傳感器組成的監測控制系統。注氣風機連接多孔的注氣井，注氣井底部密布連接成多孔注氣管網，抽氣風機連接多孔的抽氣井，抽氣井底部密布連接成多孔管網，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，注氣井和抽氣井相間距離為10-50米；在其周圍2-5米設置I至4個監測井，小區中心設置一個監測井，監測井內的探測器、傳感器連接成監測網；根據現場情況布置3-10個的注水井或滲浙液井。
[0013]依據抽樣原理和注氣井與抽氣井在整個垃圾場均勻的分布，可以選取部分有代表性的注氣井和抽氣井，在其周圍2-5米設置I至4個監測井，再在井周圍增設I至3圈監測井，對代表井進行高密度監測。
[0014]所述每個監測井的不同深度上設置2-5個氣體溫濕度探測器。在每個監測井的底部設置土壤溫濕度傳感器。每個監測井的探測器、傳感器與計算機連接成完整的監測網，記錄實時數據，真實地反映好氧降解過程的實時效果。
[0015]所述的監測井深度應達到堆放垃圾的底層，井壁多孔。為較好地保護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、傳感器與計算機室相距幾百米，信號傳輸損失大，使監測數據誤差大，本發明在探測器、傳感器與計算機之間設置了模擬數字轉換、然后以數字信號傳輸。
[0017]本發明的控制方法為:
1)檢測所有設備完好，網絡暢通，顯示正常；
2)記錄顯示數據；
3)按下列參數控制好氧降解過程，當注氣井注入高溫空氣，最近距離的監測井內
溫度達到50°C時，適當降低注氣壓力和氣體溫度，當所有監測井溫度達到350C -40°C，維持注氣一段時間，保證好氧分解無死角；最高溫度不得超過60 °C，一旦超過就要起動通風設備進行降溫。
[0018]4)監測與調控濕度:滲浙液回灌是好氧和厭氧分解期間最重要的技術手段，同時也能夠保證一定的濕度條件。由于濕度不是瞬間響應。根據滲浙液回灌及其一段時間后測量得到的濕度值適當調整，并利用注水井注水增加濕度，達到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，調節好注氣和抽氣比例，維持最佳降解環境；
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，強迫廢氣排出，促進整體沉降。
[0019]本發明的有益效果:
(I )對不同距離及不同深度垃圾的環境變化進行高密度的有效監控，維持最佳降解環境；
(2 )監測井底部改進，有效保護探測器、傳感器，顯示的數據真實可靠；
(3 )本發明的實現將抽氣與注氣操作有機結合，利用了垃圾分解在各個階段的特點，其有效實施將會極大地提高垃圾處理效率，縮短處理時間。
[0020]( 4 )本發明的實施可科學有效地指導垃圾降解操作:在分解初期以大量曝氣和注水為主，同時要及時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，同時避免氣體的注入。
[0021]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明垃圾填埋場注氣井、抽氣井、監測井平面布局示意圖，
圖2為本發明垃圾填埋場一個小區注氣井、抽氣井、監測井平面布局示意圖，
圖3為本發明垃圾填埋場注氣井、抽氣井立面連接布局示意圖，
圖4為本發明的監測井結構示意圖，
圖5為本發明進行高密度監測的代表井周圍監測井的平面布局示意圖，
圖6垃圾填埋場底層管網布局施工圖片，
圖7為垃圾填埋場地面井口施工圖片，
圖8為本發明垃圾填埋場計算機監測處理單元(局部)，
圖9為本發明垃圾填埋場氣體與溫濕度數據采集單元。
[0023]其中，I——注氣井,2——監測井，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]_
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發明具體實施的方式做詳細描述。
[0026]實施例1:
根據附圖，本發明在大型垃圾填埋場內每隔30米安裝一個注氣井，兩個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50 m3/min, 75kPa的多級離心鼓風機，一臺50 m3/min,33kPa的多級離心引風機和一臺氣體換熱器；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，在每個小區的中心設置一個監測井，在注氣井與中心離注氣井2-5米設置一個監測井，抽氣井與中心離抽氣井2-5米設置一個監測井。整個垃圾場是均勻的，可以選擇部分有代表性的注氣井與抽氣井進行高密度監測。
[0028]即在注氣井與抽氣井周圍再增設I至2圈監測井，其余監測井可以暫緩布置，簡化網絡，節約成本，布置圖見圖5。
[0029]所述每個監測井的不同深度上設置2-5個氣體溫濕度探測器。在每個監測井的底部設置土壤溫濕度傳感器。每個監測井的探測器、傳感器與計算機連接成完整的監測網，記錄實時數據，隨時監控垃圾分解的進程。當注氣井注氣及抽氣井抽氣時，將測量數據反饋給中央控制系統，反映注氣和抽氣的效果。真實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格要求。普通傳感器的溫度在40°C以下，而本發明要求溫濕度傳感器的標稱工作溫度為80°C，適用于狹窄空間管路和高溫高濕環境，密封防護等級IP65(NEMA 4 level)。所有的傳感器輸出經模數轉換后以數字信號傳輸。
[0031]實施例2:
垃圾填埋場的操作可以充分利用注氣管網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，注氣的作用遠遠大于抽氣。這時可以利用注氣管網進行大量注氣(如圖6所示)，抽氣井也改為注氣井向垃圾內注氣，這樣在垃圾場內形成大的壓力，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，由于注氣井與抽氣井在垃圾場表面是均勻分布，其注氣效果將遠遠大于單純的注氣和抽氣。當所有注氣操作完成時，大量的被壓縮氣體會迅速排出，達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改用為抽氣，使垃圾壓縮和壓實，也更有利于垃圾場的沉降，達到密封效果，進一步促進垃圾分解。
[0032]使用對注氣井和抽氣井的抽樣監測方法(即針對有代表性的一個或兩個)，而不是對所有注氣井均進行監測，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據采集裝置(如圖7所示)，如果該裝置剛好位于所監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，并獲得更有效的數據。
[0033]本發明的實現將抽氣與注氣操作有機結合，利用了垃圾分解在各個階段的特點，其有效實施將會極大地提高垃圾處理效率，縮短處理時間。
【權利要求】
1.一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監測控制系統，它具有由注氣風機多個注氣井組成的注氣系統、由抽氣風機多個抽氣井組成的抽氣系統、由水池水泵水管道注水井組成的注水系統，由計算機信號處理裝置傳感器組成的監測控制系統；其特征在于注氣風機連接多孔的注氣井，注氣井底部密布連接成多孔注氣管網，抽氣風機連接多孔的抽氣井，抽氣井底部密布連接成多孔管網，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，注氣井和抽氣井相間距離為10-50米，在其周圍2-5米設置I至4個監測井，小區中心設置一個監測井，監測井內的探測器、傳感器連接成監測網，根據現場情況布置3-10個的注水井或滲浙液井；在所述每個監測井的不同深度上設置2-5個氣體溫濕度探測器；在每個監測井的底部設置土壤溫濕度傳感器，每個監測井的探測器、傳感器與計算機連接成完整的監測網，記錄實時數據，真實地反映好氧降解過程的實時效果。
2.根據權利要求1所述的一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監測控制系統，其特征在于所述的監測井，是選取少量有代表性的注氣井和抽氣井周圍2-5米設置I至4個監測井，再在井周圍增設I至3圈監測井，監測井內的探測器、傳感器連接成監測網，對代表井進行高密度監測。
3.根據權利要求1所述的一種垃圾填埋場垃圾好氧降解監測控制系統，其特征在于所述的監測井深度須達到堆放垃圾的底層，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測控制系統的控制方法，其特征在于步驟為: 1)檢測所有設備完好，網絡暢通，顯示正常； 2)記錄顯示數據； 3)按下列參數控制好氧降解過程，從注氣井注入高溫空氣時，當最近距離的監測井內 溫度達到50°C時，適當降低注氣壓力和氣體溫度，當所有監測井溫度達到350C -40°C，維持注氣一段時間，保證好氧分解無死角；最高溫度不得超過60 ，一旦超過就要起動通風設備進行降溫； 4)監測與調控濕度:滲浙液回灌是好氧和厭氧分解期間最重要的技術手段，同時也能夠保證一定的濕度條件，由于濕度不是瞬間響應，根據滲浙液回灌及其一段時間后測量得到的濕度值適當調整，并利用注水井注水增加濕度，達到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，調節好注氣和抽氣比例，維持最佳降解環境； 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，強迫廢氣排出，促進整體沉降。
【文檔編號】G05B19/418GK104281124SQ201410452923
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月9日 優先權日:2014年9月9日
【發明者】唐年, 曹萬強, 胡志林, 李俊杰, 邵靖邦, 蔣國炎 申請人:武漢凱信達智能科技有限公司, 湖北大學