[發明專利]一種模擬填埋場覆蓋層甲烷氧化的裝置

在審

• 申請號: 202010875296.7
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112435556A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 孫曉杰;李倩;王春蓮;歐車權宜;張紅霞;薛晨楠;秦永麗
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;B09B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種模擬填埋場覆蓋層甲烷氧化裝置。該裝置包括三根相同的PVC模擬柱；每根模擬柱均由直徑0.15m、高度1m的PVC柱構成，從上到下分別為空氣層、覆蓋層、礫石層和滲水層。空氣層：空氣被鼓風機吹入進氣口，采用轉子流量計調節進氣速率，經過空氣加濕器進入柱體；覆蓋層：位于空氣層和礫石層之間，三根柱子所用覆蓋材料分別為土壤、生物炭改性土壤和疏水性生物炭改性土壤，覆蓋層一側共設置9個取樣口，用來收集氣體和土壤樣品，另一側設置3個溫度感應器；礫石層：模擬填埋氣從進氣口經轉子流量計，加濕器，通過管道進入柱內的礫石層；滲水層：當覆蓋層中加入過多水分時，多余水分可以通過滲水層下的出水口排出。

技術領域

本發明屬于垃圾處理領域，特別涉及一種模擬填埋場覆蓋層甲烷氧化裝置。

背景技術

甲烷(CH₄)是除了二氧化碳(CO₂)以外最重要的溫室氣體，其全球變暖潛力是CO₂的25倍，對全球氣候變暖的貢獻可達15％。垃圾填埋場產生的CH₄是繼農業生產活動、煤礦開采之后的由人類活動引起的第三大排放源。因而，如何實現填埋場溫室氣體CH₄的減排受到大量關注。

填埋場CH₄減排技術主要可以分為資源化利用、末端控制和原位減排三類。對于中小填埋場，采用原位減排技術如準好氧填埋可有效降低70％-90％的CH₄氣體排放。然而，在CH₄濃度低于20％的老填埋場或廢棄填埋場中，資源化利用和火炬燃燒是不可行的，安裝氣體收集系統不具經濟可行性。即使在新建填埋場，氣體收集系統也不可能減排所有的填埋氣。在填埋垃圾降解的活躍階段，工程技術手段和土壤覆蓋層聯合收集系統，或者在老填埋場和廢棄填埋場單獨使用土壤覆蓋層可以最大化的減少CH₄排放。因此，采用有效的覆蓋系統，通過CH₄吸附以及生化氧化過程可以相當大的減少CH₄排放。

較傳統土壤覆蓋層，生物炭覆蓋層更具技術優勢：(1)強化CH₄吸附；(2)更大的孔隙率和比表面積，改善覆蓋層通氣性；(3)便于甲烷氧化菌存在于高孔隙度的生物炭中，有利于甲烷氧化菌的生長和增殖；(4)強化氣體傳遞；(5)是減少填埋氣的可持續的和廉價的選擇。然而，生物炭改性土壤覆蓋層技術防水能力較弱，已有研究表明，添加10％生物炭的土壤滲透系數大于10^-7cm/s。滲透系數增加導致的覆蓋層含水率增加會影響CH₄吸附，進而影響CH₄減排，其原因是水能夠覆蓋在生物炭的表面和生物炭的孔隙中。因此，高疏水性、顆粒大小適當的生物炭分布在覆蓋層中既能促進覆蓋層對甲烷的吸附，又有利于氧氣的進入覆蓋層，還可以減少雨水的進入。

發明內容

本發明的目的是提出一種模擬填埋場覆蓋層甲烷氧化裝置。

本發明的思路：一種模擬填埋場覆蓋層甲烷氧化裝置，包括三根相同的填埋場覆蓋層甲烷氧化模擬柱、轉子流量計、空氣加濕器、出水口、進氣口和出氣口。

優選的，所述每根填埋場覆蓋層甲烷氧化模擬柱均由直徑0.15m，高度1m的PVC柱子構成。

優選的，所述覆蓋層由上到下依次為空氣層、生物覆蓋層、礫石層和滲水層。

優選的，所述空氣層厚度為0.1m，所述生物覆蓋層厚度為0.7m，所述礫石層厚度為0.1m，所述滲水層厚度為0.1m。

優選的，所述空氣進氣口在柱子一側，經鼓風機吹入空氣口，采用轉子流量計調節進氣速率，經過空氣加濕器加濕進入柱體，柱內多余氣體通過另一側的出氣口排出。

優選的，所述三根柱子生物覆蓋材料分別為土壤、生物炭改性土壤、疏水性生物炭改性土壤。

優選的，所述生物覆蓋層一側均勻設置9個取樣口，每個取樣口間隔為0.05m。