[发明专利]一种现场测量填埋堆体气体渗透系数的方法

说明书

技术领域

本发明是一种现场测量填埋堆体气体渗透系数的方法，属于资源与环境技术领域。

背景技术

卫生填埋技术是目前及以后相当长时间内我国城市生活垃圾处理的主要方式。垃圾填埋气体(landfill gas，简称LFG)的污填埋气是生活垃圾卫生填埋产生的主要污染物之一，它是一种易燃、易爆和温室性气体，对环境和人体健康具有潜在威胁。据有关统计，全国近十年共填埋垃圾约7.5亿吨，按照我国现在的垃圾填埋的增长速度，根据IPCC的填埋气产量模型计算，从2001年开始填埋至2030年填埋结束止，共排放甲烷1.3亿吨，在2030年甲烷产量达到顶峰的1000万吨。如果不能对填埋场采取有效措施(减少填埋或回收利用填埋气)，大量的甲烷排放将加剧气候变化，同时对填埋场的周边环境造成严重污染。

同时填埋气体又是一种可回收利用的能源，若进行回收利用，则可消除污染、化害为利。《京都议定书》规定的清洁发展机制(CDM)无疑为填埋气的大规模开发利用奠定了经济基础。清洁发展机制(CDM)的引入，使一般的填埋气回收利用项目可以获得巨大的外资支持，可以保证项目在三五年内收回成本，使得业主愿意投资，因而在中国得以广泛地发展。

根据中国国家发展改革委员会气候司公布的数据，截至2010年4月14日，我国已批准的CDM项目共有2497项，估计年减排总量约为4.35亿吨CO₂e(CO₂当量)，其中垃圾处理项目数量仅占项目总数的2.7％，年减排量占总量的2.1％。根据UNFCCC的统计，截至2010年3月31日，联合国的注册CDM项目共有2121个，其中中国781个(36.82％)；在联合国注册的垃圾处理项目有465个(18.02％)。目前中国共有48个填埋气利用CDM项目获得了国家发改委批准，有23个项目获得了注册，注册项目将年均减排二氧化碳400万吨。在这23个注册的填埋气项目中有6个项目获得了签发的共计约40万吨的减排量，占全部签发项目的17％，已经为我国业主带来4000万元的可观收入。这些项目通过收集填埋气并燃烧发电或供热供气，获得了经济和环境效益。

无论是填埋气体污染的有效控制，还是收集利用，都必须掌握填埋气在垃圾堆体中的渗透特性及迁移规律。气体渗透系数是填埋气体运移的关键参数，是进行工程设计的基础参数。而目填埋堆体气体渗透系数的数据还比较少，并且数据与现场条件(填埋结构，填埋龄、垃圾种类以及含水量等)关系紧密，亟需进行现场测定。

目前国内有关填埋堆体气体渗透系数现场测量方法和研究未见报道，国外仅有的Rasmussen(1993)、Massmann(1994)、Cestaro(2003)和P.Jain(2005)等人均采用注入压缩空气的方式测量一定流量下的压力与抽气流量，采用模型计算填埋堆体气体渗透系数，而由于空气与填埋气混合后甲烷的浓度为5～15％时，极易发生爆炸，危险性高，因此在实际填埋场中难以推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种现场测量填埋堆体气体渗透系数的方法，采用抽气方式，既能利用填埋场现有的抽气管路及设备，又可克服采用注气方式时空气与甲烷混合后极易发生爆炸、危险性高的缺点，为填埋气污染控制和回收利用提供关键参数。

本发明的技术方案如下：

一种现场测量填埋堆体气体渗透系数的方法，其特征在于：该方法采用的测量系统包括下部开孔管井、气体压力传感器、气体压力显示记录仪、抽气管道阀门、气体流量计和离心风机；所述的气体压力传感器安装在管井的上部，通过数据线与所述的气体压力显示记录仪连接；所述的离心风机通过气体管路与管井的上端部连通，所述的抽气管道阀门和气体流量计安装在气体管路上；在抽气管道阀门和气体流量计之间的气体管路上还装有渗滤液放空管和渗滤液放空阀门；

所述方法包括如下步骤：

1)在填埋堆体上钻孔，边钻边下套管，待达到设计深度后放入下部开孔管井及砾石过滤层，然后将套管拔起，管井开孔部分上方与覆盖层下方之间回填钻孔取出的填埋物并压实，上方采用粘土密封，防止产生优势通道；

2)打开渗滤液放空阀门，将渗滤液放空管内积存的渗滤液放空；

3)关闭渗滤液放空阀门，打开抽气管道阀门，启动离心风机，并开启气体压力传感器和气体压力显示记录仪，将气体流量计流量设置为20～100m³/h；

4)待气体压力显示记录仪和气体流量计的读数稳定后，记录此时的抽气流量Q和压力P_w数值；

5)根据抽气流量Q和压力P_w之间的对应关系：