WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Определенный интерес для обработки ОСВ представляет переходная зона (3-6 м от поверхности). Здесь режим перехода от аэробных к анаэробным условиям квазистационарен из-за неравномерного во времени и пространстве поступления атмосферного кислорода и осадков с поверхности. Относительно большой объем переходной зоны - 500-600 тыс. м3 позволяет принимать до 120-150 тыс. м3 ОСВ. Однако в условиях локального анаэробиоза и, как следствие, низких температур скорость разложения органического вещества замедлена. Инициирование аэробиоза в переходной зоне целесообразно осуществлять путем ее периодической продувки.

В отличие от природных грунтов техногенный свалочный грунт имеет неоднородные пористо-фильтрационные характеристики. В его толще постоянно происходит разложение органики, газовыделение, фильтратообразование и химическое взаимодействие. Эти процессы сопровождаются трансформацией скелета свалочного грунта, постоянным продуцированием новых пор и капилляров и «схлопыванием» старых микрополостей.

Нагнетание жидких осадков в свалочное тело приводит к фильтрации влаги в вертикальном и горизонтальном направлениях. Скорость фильтрации жидких осадков зависит от начального давления в устье нагнетательной скважины, а также от сопротивления свалочного грунта. Основными параметрами нагнетания ОСВ в толщу свалочного грунта приняты скорость фильтрации, время нагнетания и шаг нагнетательных скважин, который определяет эффективное количество скважин для данного полигона ТБО.

Нагнетание в скважину происходит одномерным потоком, в котором параметры являются функцией только одной пространственной координаты, направленной по линии тока.

Рисунок 2 - Схема движения ОСВ в нагнетательной скважине

Рисунок 3 - Схема интерференции скважин

На рисунке 2 пунктиром показан статический уровень воды в теле полигона. При закачке воды в пласт вблизи поверхности скважины давление увеличивается, установливается динамический режим. Разность между статическим и динамическим уровнем обозначим H.

Плоскорадиальный поток наблюдается при оттоке от совершенной скважины радиуса Rс, расположенной в центре ограниченного горизонтального цилиндрического пласта отходов мощностью h и радиусом Rk.. Если на внешней границе пласта отходов, совпадающей с краем контура насыщения, давление равно pk, а на забое скважины постоянное давление pc, пласт однороден по пористости и проницаемости, фильтрация происходит по закону Дарси, то объемный дебит скважины нагнетания ОСВ - Q (отток жидкости) определяется по формуле Дюпюи:

,

(1)

где k – коэффициент фильтруемости;

– динамический коэффициент вязкости

Скорость фильтрации на расстоянии r определится следующим образом:

.

(2)

Время движения порции фильтрационной воды осадков вдоль линии тока от точки с координатой r0 до точки с координатой r описывается уравнением

,

(3)

где m – пористость среды.

Рассмотрим интерференцию двух одинаковых скважин, расположенных на расстоянии b друг от друга (рисунок 3). На рисунке 3, кривая I изображает изменение давления в теле полигона в зависимости от расстояния от скважины 1, кривая II – в зависимости от расстояния от скважины 2. Точка B соответствует давлению в середине интервала создаваемому потоком осадков от скважины 1 и 2. По принципу суперпозиции полей суммарное давление в середине интервала будет равно удвоенному значению давления в точке B и соответствовать точке С. Кривая III изображает результат суперпозиции давления, создаваемого двумя скважинами.

Определим поток, создаваемый скважиной 1, через цилиндрическую поверхность с радиусом Rc и радиусом b/2. Для определенности примем расстояние b/2 таким, чтобы в точке B давление составляло 2% от давления скважины pc. Тогда С будет соответствовать давление, равное 4% Pc, что вполне достаточно для распределения потока закачиваемых осадков в теле полигона. Из формулы (2) следует:

;

.

Очевидно, что из-за принципа непрерывности потока Q1=Q2, тогда

.

После преобразований получим

.

Таким образом, задавая начальные условия для нагнетания ОСВ в толщу отходов (диаметр труб 0,15 м, объем закачиваемых ОСВ 10 м3, давление, создаваемый насосом, 0,5-0,7 МПа), можно рассчитать расстояние b между скважинами нагнетания ОСВ, скорость фильтрации и ожидаемое время закачки для различных зон, присутствующих в любом свалочном массиве. Как показывают расчеты, расстояние между скважинами должно лежать в диапазоне 7,5-15,0 м.

Расчетные величины значений времени нагнетания представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Характеристики процесса нагнетания ОСВ

Зона

Номер

точки

Глубина нагнетания ОСВ,

м

Исходные данные

Расчетное время нагнетания ОСВ, час

Пористость среды

Коэффициент фильтрации отходов, м/сут

Коэффициент водонасыщения отходов

Плоскорадиальный отток

Радиально-сферический отток

Анаэробная

1

5,5

0,15

0,33

0,67

0,47

0,45

2

6,5

0,1

0,19

0,89

0,7

0,67

Переходная

1

3

0,25

0,56

0,51

0,35

0,38

2

4

0,18

0,38

0,62

0,48

0,5

Аэробная

1

0,5

0,58

0,74

0,32

0,3

0,33

2

1,5

0,42

0,61

0,39

0,4

0,42

Представленные в работе теоретические положения и расчетные параметры процесса нагнетания ОСВ в свалочный грунт были подтверждены промышленным экспериментом на участке полигона ТБО г. Тольятти.

В результате эксперимента была разработана технология закачки ОСВ для их последующей биодеструкции со свалочным грунтом.

Нагнетание осадков во все режимные зоны полигона тремя порциями общим объемом 119 м3 производилось при помощи вакуум-машин со стационарным насосным оборудованием. Закачки в переходную и анаэробную зоны сопровождались периодической воздушной продувкой скважин компрессором. В целях недопущения вторичного загрязнения окружающей среды на поверхности опытной площадки создавалось покрытие по запатентованной технологии. Для сбора образующихся газов использовалась существующая газодренажная сеть.

На следующий день после закачки проводился отбор проб свалочной массы из различных горизонтов режимных зон. Пробы отбирались в радиальных направлениях от скважин через 5,10,15 м, с шагом 1,0±0,15м в диапазоне глубин от 0,5 до 10 м. В отбираемых пробах анализировались влажность, углерод-азотный баланс, температура. По данным показателям и их сравнению с исходными значениями в теле полигона до закачки ОСВ были установлены границы фронта горизонтальной диффузии осадков, а также конфигурация линз насыщенного осадком свалочного грунта в каждой из режимных зон.

Закачка в переходную зону вызывала периодический подпор и остановку насоса, вызванные повышенной плотностью свалочного грунта и его невысокими пористо-фильтрационными характеристиками. Общее время закачки в горизонт переходной зоны составило 2,5 часа. Наиболее трудоемкой и малоэффективной была закачка осадков в анаэробную зону, начиная с глубины 7,0 м.

Таблица 4 – Характеристики свалочного грунта до и после формирования «линз нагнетания»

Точка контроля

Определяемые параметры (диапазон значений)

Влажность, %

Углерод-азотный баланс

Т, оС

до закачки

через сутки

до закачки

через сутки

до закачки

через сутки

Скв. №6, аэробная зона

41,0-73,4

30-45

50:1

20:1

42,8-75,4

32,2-38,9

Скв. №8, переходная зона

62,5-78,3

45-65

60:1

30:1

15,3-42,8

25,1-29,3

Скв. № 10, анаэробная зона

78,3,-89,6

60-70

70:1

35:1

10,2-15,3

12,3-17,5

В таблице 4 представлены средние значения характеристик свалочного грунта до закачки ОСВ и через 1-2 суток после их нагнетания.

Результаты эксперимента подтвердили значения расчетно-теоретических параметров процесса принудительной закачки осадков в различные горизонты массива отходов. Сходимость с расчетными параметрами составила - 10-15%. Так, при напоре насосов в диапазоне – 2,5 – 6 атм. порции осадка объемом 10 м3 и влажностью 98-99 % можно нагнетать в аэробную и переходную зоны массива отходов в течение 0,1 – 0,5 ч. При этом распространение фронта нагнетания в горизонтальном направлении составляет от 10 (переходная зона) до 25 м (аэробная зона). Данные значения регламентируют размер ячеек сетки нагнетательных скважин. Однако на практике, для экономии трубных материалов в условиях полигонов большой вместимости, шаг скважин целесообразно увеличить до 30-50 м (не более 10-12 скважин на 1 га полезной площади участка складирования ТБО).

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»