[发明专利]一种现场测量填埋堆体气体渗透系数的方法

摘要

一种现场测量填埋堆体气体渗透系数的方法，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、渗滤液放空阀门、渗滤液放空管、气体流量计和离心风机。该方法采用抽气方式，气体达到稳态后记录管井内压力和抽气流量，代入稳态模型求得填埋堆体气体渗透系数。本发明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，并且充分考虑了填埋场覆盖层渗透性以及由于分层填埋和压实导致的填埋堆体水平方向与竖直方向渗透系数差异性的特点，因此测量准确度高，且系统简单，操作方便，为填埋气污染控制和回收利用提供了关键参数，应用前景广阔。

主权项

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(1)、气体压力传感器(2)、气体压力显示记录仪(3)、抽气管道阀门(4)、气体流量计(7)和离心风机(8)；所述的气体压力传感器(2)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(6)和渗滤液放空阀门(5)；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Pw数值；5)根据抽气流量Q和压力Pw之间的对应关系： P w 2 = P arm 2 - QP arm μ a πk r f - - - ( 1 ) 其中 f = a r w { K o ( M o r w a ) bK z ( M o r w a ) + 2 π ( l - d ) Σ n = 1 ∞ [ sin ( nπt b ) - sin ( nπd b ) nM n K z ( M n r w a ) ] cos ( nπd b ) K o ( M n r w a ) } - - - ( 2 ) a 2 = k r k z - - - ( 3 ) M n = ( k c bb c k z ) + ( nπ b ) 2 , n＝0，1，2，...(4)式中，Pw为管井内气体绝对压力，Pa；Patm为大气压力，Pa；Q为抽气流量，m3/s；kr为填埋堆体水平方向气体渗透系数，m2；kz为填埋堆体竖直方向气体渗透系数，m2；μa为填埋气体的运动粘度，Pa·s；b为衬层至覆盖层底部的距离，m；bc为覆盖层厚度，m；l为覆盖层底部至管井底部之间的距离，m；d为覆盖层底部至管井开孔部分上方的距离，m；rw为管井的内径，m；a为填埋堆体水平与竖直方向气体渗透系数的比值；f，Mn为模型参数，m‑1；因此填埋堆体水平方向气体渗透系数kr可用如下式子表达： k r = Q P arm μ z π ( P arm 2 - P w 2 ) f - - - ( 5 ) 根据现场条件计算得模型参数f，将抽气流量Q和压力Pw数值代入公式(5)，即求得填埋堆体水平方向气体渗透系数kr，由填埋堆体水平与竖直方向气体渗透系数的比值a求得竖直方向气体渗透系数kz。