一种垃圾填埋场堆体降水的正负压强化抽排竖井结构及施工方法与流程

本发明涉及垃圾填埋场渗滤液水位控制领域，具体涉及一种垃圾填埋场堆体降水的正负压强化抽排竖井结构及施工方法。

背景技术：

垃圾填埋场在运行过程中，由于降雨入渗及填埋垃圾自身降解作用会产生大量渗滤液。与欧美等发达国家低厨余垃圾相比，我国高厨余垃圾由于初始含水率高(40-60％)、厨余含量高(61.6％)等原因导致渗滤液产率高(51％)。在垃圾日填埋量较大(5000～10000吨/天)的基础上，填埋垃圾会产生大量渗滤液(2500～5000吨/天)。由于底部垃圾渗透系数较低及导排层淤堵等原因，产生的大量渗滤液无法有效导排而淤积在垃圾堆体内，导致垃圾堆体渗滤液水位普遍雍高。垃圾堆体渗滤液水位雍高严重影响填埋场安全运行，极易诱发垃圾堆体失稳流滑、地下水土污染及填埋气无法有效收集的三大环境灾害。

为保证垃圾填埋场的安全运行，需采取有效措施降低垃圾堆体水位。对于渗滤液导排系统已经淤堵失效的填埋场，多采用抽排竖井降低渗滤液水位。以往用于垃圾堆体降水的传统抽排竖井没有负压抽气及正压注气系统，竖井在运行过程中，由于井管发生淤堵及液气传导相互阻滞等原因导致抽水流量较小(仅为20～30m³/day)且影响半径有限(约20～30m)，难以满足堆体水位控制要求。

技术实现要素：

为了克服传统渗滤液抽排竖井抽排效果差的问题，本发明提供一种利用井内高负压作用增大渗滤液渗流梯度，同时弱化填埋气对渗滤液渗流阻滞作用的强化抽排竖井结构及施工方法。若该结构竖井在运行一段时间产生淤堵后，通过正压注气冲刷筛孔清淤，延长其使用寿命，使其能广泛应用于渗滤液水位过高填埋场的水位控制。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种垃圾填埋场堆体降水的正负压强化抽排竖井结构，井管上段为不开孔的镀锌钢管，作为负压抽气密封段，与周围垃圾堆体之间填充密封材料；中段为开孔的镀锌钢管，作为渗滤液入流段；下段为不开孔的镀锌钢管，作为沉砂段；底部封堵；井管顶部通过封堵法兰盲板密封；井管中段及下段镀锌钢管与周围垃圾堆体之间填充反滤材料，所述反滤材料由内向外依次为：土工排水网、25～40mm硬质碎石或卵石、双向土工格栅；井管每段之间采用法兰接头连接；井管的填充材料中从上至下贯穿钢筋笼；在井管渗滤液入流段的底部设有潜水泵，出水管一端连接潜水泵，另一端从封堵法兰盲板穿出，出水管穿出后依次接入过滤器、闸阀、流量计后，接入导排支管；井管伸出堆体表面的侧壁开有通气口，通气口通过管路分别连接真空泵机组、空气压缩机。

进一步地，所述井管上段填充的密封材料为掺质量分数5％-20％膨润土的压实粘土。

进一步地，所述土工排水网为单面复合土工布。

进一步地，所述潜水泵采用防爆型电动潜水泵或气动隔膜泵。

进一步地，所述井管直径为200-500mm，密封段长度不少于8m；渗滤液入流段的开孔直径10-30mm，长度为10-25m；沉砂段长度为1m。

进一步地，所述真空泵机组向井内提供负压，采用一主一辅两套真空泵，主泵采用水喷射真空泵，辅助泵在主泵抽气量不足或长时间工作后启动。

进一步地，所述空气压缩机向井内提供正压，采用涡旋式空压机，包括静涡盘、动涡盘、十字滑环、主轴、机架。

一种垃圾填埋场堆体降水的正负压强化抽排竖井结构的施工方法，包括以下步骤：

(1)使用筒钻在指定位置开挖成孔，成孔深度比设计井深大1m；

(2)成孔完成后，通过钢缆绳吊底的方法逐节下放井管；

(3)待井管放至井底后，下放钢筋笼；

(4)扶正井管，在井管与周围垃圾堆体之间分层依次填充反滤材料、密封材料；

(5)潜水泵连接出水管后，下放至指定深度，出水管接入导排支管；

(6)通气口分别连接真空泵机组、空气压缩机；

(7)安装井口密封结构；

(8)竖井安装完成后，采用压缩空气洗井。

本发明具有的有益效果是：

1)经现场长期应用发现，和传统抽排竖井相比，正负压强化抽排竖井在同等条件下抽水流量更大(80～100m³/day)，且影响半径更远(30～50m)；

2)井管上段为不开孔镀锌钢管，井周填充掺质量分数5％-20％膨润土的压实粘土密封，且密封段长度不少于8m，这样能保证良好气密性，保证井内高负压的实现；

3)经现场长期应用发现，井管中段及下段所填充反滤材料结构合理，其能较好延缓淤堵的产生及发展，延长竖井使用寿命；

4)在井管产生部分淤堵下，通过向井内正压注气冲刷筛孔清淤能恢复其抽排能力；

5)井管采用镀锌钢管具有良好的耐渗滤液腐蚀和抗堆体滑移变形能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的1-1剖面图；

图中：1、不开孔的镀锌钢管，2、开孔的镀锌钢管，3、法兰接头，4、钢筋笼，5、压实粘土，6、土工排水网，7、硬质碎石或卵石，8、双向土工格栅，9、出水管，10、潜水泵，11、防渗土工膜，12、垃圾堆体，13、过滤器，14、闸阀，15、流量计，16、导排支管，17、真空泵机组，18、空气压缩机，19、封堵法兰盲板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示，本发明的正负压强化抽排竖井井管上段为不开孔的镀锌钢管1，作为负压抽气密封段，与周围垃圾堆体12之间填充掺质量分数5％-20％膨润土的压实粘土5密封；中段为开孔的镀锌钢管2，作为渗滤液入流段；下段为不开孔的镀锌钢管，作为沉砂段；底部封堵；井管顶部通过封堵法兰盲板19密封；井管中段及下段镀锌钢管与周围垃圾堆体12之间填充反滤材料，所述反滤材料由内向外依次为：土工排水网6、25～40mm硬质碎石或卵石7、双向土工格栅8；井管每段之间采用法兰接头3连接；井管的填充材料中从上至下贯穿钢筋笼4；在井管渗滤液入流段的底部设有潜水泵10，出水管9一端连接潜水泵，另一端从封堵法兰盲板19穿出，出水管穿出后依次接入过滤器13、闸阀14、流量计15后，进入导排支管16；井管伸出堆体表面的侧壁开有通气口，通气口通过管路分别连接真空泵机组17、空气压缩机18。

该结构竖井的施工过程如下：

(1)使用筒钻在指定位置开挖成孔，成孔深度比设计井深大1m；

(2)成孔完成后，通过钢缆绳吊底的方法逐节下放井管；

(3)待井管放至井底后，下放钢筋笼4。钢筋笼4直径为750mm，长度同成孔深度；主筋直径为18mm，沿环向均布12根；螺旋箍筋直径12mm，间距为150mm；定位环箍直径14mm，间距为2000mm；

(4)扶正井管，在井管与周围垃圾堆体12之间分层依次填充密封与反滤材料；其中井管上段不开孔镀锌钢管1与周围垃圾堆体12之间填充密封材料为掺质量分数5％-20％膨润土的压实粘土5；井管中段及下段镀锌钢管与周围垃圾堆体12之间填充反滤材料由内向外依次为：土工排水网6、25～40mm硬质碎石或卵石7及双向土工格栅8；

(5)潜水泵10连接直径63mm出水管9后，下放至指定深度；出水管9从封堵法兰盲板19穿出，穿孔密封处理；出水管9穿出后依次接入过滤器13、闸阀14、流量计15后，接入导排支管16；由于垃圾堆体12中填埋气的存在，潜水泵10应采用防爆型电动潜水泵或气动隔膜泵；

(6)通气口分别连接真空泵机组17、空气压缩机18；真空泵机组17采用一主一辅两套真空泵机组，主泵采用水喷射真空泵，具有防腐效果好、可抽吸颗粒状介质以及气液混合物、真空度较高等优点；辅助机组在主机组抽气量不足或长时间工作后启动；空气压缩机18采用涡旋式空压机，由静涡盘和动涡盘、十字滑环、主轴、机架等主要配件构成，具有机构简单、体积小、重量轻、易损件少、容积效率较高、机械效率较高等优点；

(7)安装井口密封结构，侧面紧密包裹防渗土工膜11；

(8)竖井结构安装完成后，采用压缩空气洗井。

竖井施工安装完成后，采用如下方式进行抽水：打开潜水泵10开关及闸阀14，使渗滤液经出水管9、过滤器13、闸阀14、流量计15及导排支管16后流入渗滤液处理厂。抽水的同时打开真空泵机组17使其进行负压抽气工作，在井内形成高负压增大渗滤液渗流梯度，同时弱化填埋气对渗滤液渗流阻滞作用，达到增大抽水流量及影响半径的目的，工作负压宜设置为-3～-7kpa。

若竖井抽水工作一段时间后发现流量减小明显，则可能是垃圾中细颗粒入侵井周产生淤堵。此时应关闭潜水泵10及真空泵机组17，打开空气压缩机18，通过正压注气冲刷筛孔清淤，使竖井恢复良好抽水性能；正压注气清淤过程完成后，重复抽水过程。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的范围之内，所做的任何修改、等效替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。