[發明專利]一種利用廢橡膠顆粒制備甲烷氧化基質的方法

無效

• 申請號: 200810089578.3
• 申請日: 2008-04-08
• 公開（公告）號: CN101254403A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 張相鋒
• 申請（專利權）人: 張相鋒
• 主分類號: B01D53/85
• 分類號: B01D53/85;C08J3/12;C08L21/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及廢棄物資源化以及溫室氣體減排領域，特別是涉及到一種以廢橡膠顆粒為主要成分的甲烷氧化基質制備方法。

背景技術

隨著甲烷(CH₄)等溫室氣體排放產生的溫室效應對人類的威脅逐漸加大，如引起更多的干旱、洪水和其他惡劣氣候，作為全球第二大溫室氣體排放國，中國面臨巨大的減排壓力。CH₄在大氣中的壽命約12年，其全球變暖潛勢(GWP)是CO2的23倍，附加溫室效應貢獻率為20％，減排CH₄將起到立竿見影的效果。大氣中的甲烷來源主要包括：濕地、稻田、反芻動物、垃圾填埋場、煤礦開采、天然氣泄漏等。垃圾填埋場是CH₄重要的人類活動釋放源。隨著我國的城市化進程的加快，垃圾處理模式正逐步從露天堆放轉變為以衛生填埋為主，填埋場CH₄排放量將逐年上升。甲烷氧化細菌可以利用甲烷為惟一碳源和能源，將甲烷氧化為二氧化碳和水，從而減少溫室氣體排放強度，這一過程稱為甲烷生物氧化。甲烷氧化細菌在自然界中天然存在，特別是在甲烷豐富地區，如垃圾填埋場表層覆蓋土壤。

甲烷生物氧化必須有氧氣的參與才能完成。土壤孔隙中的氧氣來源于空氣的擴散作用。由于土壤顆粒細小，導致空氣的擴散作用較弱及細菌消耗氧氣，使得甲烷氧化細菌的活性及其活動范圍大大受限，一般情況下甲烷氧化細菌主要出現在土壤表層50cm以內，制約了甲烷生物氧化在溫室氣體減排中的積極作用。發明人先前申請的專利(申請號200710079552.6)旨在通過改變氧氣的供應模式，提高甲烷氧化效果，但該方法需要額外提供動力供應氧氣，有一定的運行費用。

同時，隨著我國工業的迅猛發展，廢橡膠的產生量也逐年增多，目前我國每年產生的廢橡膠將近500萬噸。廢橡膠進入填埋場后不易壓實，占用的寶貴的填埋場庫容。實現廢橡膠的資源化對建設循環型社會，緩解填埋場壓力有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用廢橡膠顆粒制備甲烷氧化基質的方法，以提高垃圾填埋場的甲烷氧化能力。

本發明所提供的利用廢橡膠顆粒制備甲烷氧化基質的方法，是將廢橡膠顆粒以摻混的方式移植入置于富含甲烷、氧氣、養分和甲烷氧化細菌的天然環境中，共同構建成一種多孔介質，甲烷、氧氣從多孔介質的孔隙中流過，甲烷氧化細菌附著在廢橡膠顆粒的內部表面，利用環境中的甲烷、氧氣及養分，逐漸繁殖生長，在廢橡膠顆粒上形成一層富含甲烷氧化細菌的生物膜，最后通過篩分的方式將掛膜的廢橡膠顆粒與富含甲烷、氧氣、養分和甲烷氧化細菌的環境相分離，掛膜的廢橡膠顆粒表面富含甲烷氧化細菌，顆粒內部及顆粒之間孔隙發達，有利于甲烷和氧氣的傳輸，從而實現甲烷氣體的快速氧化。

所述的廢橡膠顆粒通常來自于，經粉碎的廢汽車輪胎、廢拖拉機輪胎、廢飛機輪胎、廢手推車輪胎、廢自行車輪胎、廢橡膠件中的一種或幾種。

所述的廢橡膠顆粒的粒徑分布范圍是1mm～100mm。

所述的富含甲烷、氧氣、養分和甲烷氧化細菌的天然環境通常為，垃圾填埋場表層、沼澤地表層、水稻田表層和森林土壤表層。

本發明具有顯著的有益效果：

(1)由于甲烷的GWP是二氧化碳的23倍，因此本發明通過將甲烷轉化為二氧化碳大大降低了其全球增溫潛勢，對于削減填埋場溫室氣體排放具有顯著效應；

(2)本發明所述的廢橡膠顆粒孔隙發達，透氣性好，大氣擴散的阻力小，基質氧氣傳輸能力強；

(3)本發明所述的廢橡膠顆粒表面附著的生物膜中富含養分、水分以及包含甲烷氧化細菌在內的多種微生物，使得甲烷氧化細菌在自然界中的適應能力強；

(4)本發明所述的制備方法簡單易掌握，不需要昂貴的儀器設備；

(5)本發明不需要提供額外動力即可實現填埋場甲烷的生物氧化，有利于減輕填埋場運行負擔；

(6)本發明所述原材料為橡膠類廢棄物，對于廢橡膠資源化利用有一定的示范效應。

具體實施方式

按照本發明所述方法制備的廢橡膠顆粒甲烷氧化基質既可以單獨使用，也可以與其他甲烷氧化基質混合使用。下面結合實施例對本發明做進一步的描述，但本發明的實施方式不限于此。

實施例

本實施例選擇的廢橡膠為經粉碎的汽車輪胎，橡膠顆粒的粒徑分布為3-5mm。

(1)在填埋場表面10m×5m范圍挖出原有的覆蓋土層；

(2)用孔徑為1mm的篩子篩分挖出的覆蓋土，取篩下物與廢橡膠顆粒以1∶1的體積比混合；

(3)加水將混合物的水分調整為30％左右，將混合物回填在填埋場表面；