垃圾填埋区沼气收集利用施工方案和施工技术

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【摘 要】 本文以潮州市锡岗生活垃圾卫生填埋场为例，介绍生活垃圾填埋区沼气收集利用的施工方案和施工技术，总结施工经验。
【关键词】 垃圾 沼气 收集利用 施工
1 引言
潮州市锡岗生活垃圾卫生填埋场（以下称垃圾场）设计垃圾填埋总容量约1000万立方米，最高填埋厚度近100m。根据相关规范要求，设计填埋量大于250万吨且垃圾填埋厚度超过20m的生活垃圾填埋场，应建设甲烷利用设施或火炬燃烧设施处理含甲烷填埋气体。垃圾场按照设计要求，配套建设填埋区沼气收集发电利用工程，填埋区布设收集气井和管网把填埋气体收集后引入沼气发电厂燃烧发电。因此，填埋区沼气收集管网的建设质量将直接影响沼气发电厂的供气量，是决定电厂能否稳定运行的关键因素。合理的施工方案和施工技术控制，是确保沼气收集管网工程质量的重要前提。
2 填埋区沼气收集工程的施工方案
填埋区沼气收集工程的主要建设内容包括开挖沼气收集竖井、横井和边坡井、铺设收集管网以及配套的供电电缆等。
2.1 竖井施工方案
相邻竖井之间间距约12米，井深根据垃圾填埋厚度确定，最低不低于10米。井直径约￠550mm，井管采用PE100 DN160 0.6Mpa管材，管壁使用￠26mm钻头打花孔，打孔8排，孔间距10cm。花管表面包裹1层三维植被网格，用绳子或铁丝将其固定在管材表面，防止下管道时三维植被网格脱落。安装井管时必须配套安装扶正器，可以有效地防止井管贴于井壁。扶正器采用￠6mm钢筋制成，15米竖井安装扶正器1个。井管安装完成后，将密封钢板从井口上端下放至PE管道卡箍处，密封钢板厚度6mm。密封钢板安装后，在其上面覆盖1-2层无纺布或塑料薄膜，再用粘土将井回填至地表。
2.2 横井施工方案
铺管前，先用推土机或挖掘机平整管道施工位置的带状垃圾表面，并使垃圾表面形成一定的坡度，坡度根据集气主道管的坡降要求确定，一般在3%以上。横井采用PE100 DN200 0.8Mpa管道作为收集管，上面打直径26mm的孔，密度不少于6米长管道截面积的5倍。
2.3 边坡井施工方案
边坡井长度一般在9米以上，采用DN200或DN160管材制作，管材表面包裹三维植被网格，后期若水位过高时，添加同竖井相同的排水，待垃圾全部覆盖完毕后，边坡井即可投入使用。
2.4 收集管网铺设方案
采用DN315（SDR17.6，0.8MPa）HDPE管，备用1根DN315主管道，厂区内安装DN315四通排水一个，厂区外部1140m采用DN250（SDR17.6，0.6MPa）HDPE管，安装相应的简易排水装置。每个区域的集气支管采用DN200（SDR17.6，0.8MPa）HDPE管，集气支管考虑整个填埋堆体的安全隐患，必须安装DN200蝶阀。厂区外的管道在地表敷设，总管的铺设要平缓，且要保证排水顺畅，并在总管中设置3个预留口，安装阀门堵头。主管道在铺设时需根据现场坡度，保证有一定的斜率，如斜率不大时需考虑采用气转支垫。
2.5 供电电缆铺设方案
填埋区的供电电缆也随主管道一起铺设，在主管道的沿途为了保证垃圾场安全与沼气发电厂技术施工的规范，在整个供电主电缆沿途安装1个配电箱并在箱内安装100A漏电保护器装置，以确保供电系统安全，消除安全隐患。
3 填埋区沼气收集工程的施工技术
3.1 气体收集井的施工
（1）平整施工场地垃圾面，达到大型机械进场的条件。（2）利用外包钻机进行施工作业，钻孔直径为550mm，实际井深根据垃圾场填埋区等高图确定，井深距离HDPE防渗膜1.5-2m，钻井前先计算钻杆长度，防止打穿垃圾场防渗膜。施工过程中，利用钻机钻头螺旋取出井内垃圾，并利用人工对钻头进行清除。若遇到渗滤液或泥浆过多、钻头已经不能满足施工需要时，则需更换钻头，使用泥斗进行施工，清除井内淤泥和渗滤液后，方可使用干挖式钻头进行施工。（3）竖井管道采用DN160管，利用钻机和人工相结合的方式进行安装，轴线位移为±50mm，用扎带将排水管道DN50管和高压空气管绑一块，随DN160管安装入井。回填粘土时利用扶正器进行扶正，并根据要求回填至设计高度。（4）抽气井管采用HDPE管（DN160，SDR17.6，PE80），距离地面以下3m为光管段，光管段以下为花管段。土回填层厚度3m，要用无纺布加在3m处。回填土要压实，以提高气密性。地表下1m以下，每50-60公分，进行浇水捣实；地表下1m以上，每20-30公分，进行浇水捣实。（5）测试孔、阀门等尽量靠近支管道DN200处的连接管上。当DN90抽气管出现断裂或漏气时可直接关闭阀门，同时也方便测试每口收集井的数据。（6）DN200支管道安装铺设前，先用蒸汽砖做基础，基础坡度在3%以上，以确保主支管安装后排水顺畅。
3.2 管网铺设施工
（1）管道施工场地要求：管道施工需要一定宽度的带状施工场地，垃圾堆体表面平整，压实密度较高。沿垃圾出场道路方向布置铺设主管道，沿途根据需要对管道进行固定。（2）管道焊接场地要求：DN315主管道需使用SDH-400型热熔对接式焊机（含液压操作台），外形尺寸为500mm×800mm×700mm。故主管道焊接坑需要符合焊接要求，焊接坑顶面积为1400mm×1300mm。收集井管道的焊接要选择安全系数较高的区域进行焊接，设立安全观察员，使用人工或机械进行运输。（3）管道焊接技术要求：管道安装采用热熔对接焊接技术。对聚乙烯塑料管道，其加热熔融温度根据经验通常设定为220℃，加热和保压冷却时间约25分钟（冬季施工），焊接好的管道应避免强拉硬拖，尽量保护管道的完整性。PE管道与金属阀门连接处用法兰连接，连接时要用清洗干净法兰头上的污物，调整好法兰片和法兰头的同心度。管道安装和铺设工程中断时，应用木塞或其他盖将管口封闭，防止杂物进入。为保证PE管道的焊接质量，要求对PE管道的连接点和管道与三通的连接点抽样做耐压、拉伸试验，如有不合格加倍抽样，直至全部抽样合格。对井头阀门做气密性试验，建议第一次随机取样5个，全部合格则其他不做，否则加倍取样，直至所有取样合格。（4）管道试压：步骤一，计算主管道内部体积，推算所需要压缩空气量，计算空气压缩机工作时间。按PE管道工程技术规范和设计要求，试验压力为工作压力的1.5倍（约为0.3-0.4mPa）。步骤二，主管道试压一次性进行，一头封堵，采用空气压缩机打压。步骤三，达到试验压力，停止打压，开始观测并记录管道每个时间压降及外部温度，每二十分钟记录一次，管道应满足稳压24h的要求。
4 结语
垃圾填埋区沼气收集发电利用工程将垃圾填埋过程中产生的可燃性污染气体收集并净化为焚烧发电的燃料，防止产生大气污染的同时将污染物转化为发电资源，是一项环保型的民心工程，值得推广应用。本文重点介绍了沼气收集利用的施工方案和施工技术，但填埋区填埋气的产生还受到日常垃圾填埋作业工艺的影响，如垃圾覆盖、含水量等因素。因此，垃圾填埋区沼气收集利用，首先必须抓好工程的施工质量，同时也要抓好垃圾填埋区的填埋工艺控制。
参考文献：
[1]《生活垃圾填埋场污染控制标准》.（GB16889—2008）中华人民共和国环保部，2008.4.
[2]《聚乙烯燃气管道工程技术规范》.（CJJ 63-2008）中华人民共和国建设部，2008.2.
[3]《城镇燃气输配工程施工及验收规范》.（CJJ33-2005）中华人民共和国建设部，2005.2.
[4]赵由才，龙燕，张华主编.生活垃圾卫生填埋技术.北京：化学工业出版社，2004.3.
[5]栾智慧，王树国编著.垃圾卫生填埋实用技术.北京：化学工业出版社，2003.11.