[发明专利]一种模拟填埋场覆盖层甲烷氧化的装置

说明书

本发明公开了一种模拟填埋场覆盖层甲烷氧化装置。该装置包括三根相同的PVC模拟柱；每根模拟柱均由直径0.15m、高度1m的PVC柱构成，从上到下分别为空气层、覆盖层、砾石层和渗水层。空气层：空气被鼓风机吹入进气口，采用转子流量计调节进气速率，经过空气加湿器进入柱体；覆盖层：位于空气层和砾石层之间，三根柱子所用覆盖材料分别为土壤、生物炭改性土壤和疏水性生物炭改性土壤，覆盖层一侧共设置9个取样口，用来收集气体和土壤样品，另一侧设置3个温度感应器；砾石层：模拟填埋气从进气口经转子流量计，加湿器，通过管道进入柱内的砾石层；渗水层：当覆盖层中加入过多水分时，多余水分可以通过渗水层下的出水口排出。

技术领域

本发明属于垃圾处理领域，特别涉及一种模拟填埋场覆盖层甲烷氧化装置。

背景技术

甲烷(CH₄)是除了二氧化碳(CO₂)以外最重要的温室气体，其全球变暖潜力是CO₂的25倍，对全球气候变暖的贡献可达15％。垃圾填埋场产生的CH₄是继农业生产活动、煤矿开采之后的由人类活动引起的第三大排放源。因而，如何实现填埋场温室气体CH₄的减排受到大量关注。

填埋场CH₄减排技术主要可以分为资源化利用、末端控制和原位减排三类。对于中小填埋场，采用原位减排技术如准好氧填埋可有效降低70％-90％的CH₄气体排放。然而，在CH₄浓度低于20％的老填埋场或废弃填埋场中，资源化利用和火炬燃烧是不可行的，安装气体收集系统不具经济可行性。即使在新建填埋场，气体收集系统也不可能减排所有的填埋气。在填埋垃圾降解的活跃阶段，工程技术手段和土壤覆盖层联合收集系统，或者在老填埋场和废弃填埋场单独使用土壤覆盖层可以最大化的减少CH₄排放。因此，采用有效的覆盖系统，通过CH₄吸附以及生化氧化过程可以相当大的减少CH₄排放。

较传统土壤覆盖层，生物炭覆盖层更具技术优势：(1)强化CH₄吸附；(2)更大的孔隙率和比表面积，改善覆盖层通气性；(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长和增殖；(4)强化气体传递；(5)是减少填埋气的可持续的和廉价的选择。然而，生物炭改性土壤覆盖层技术防水能力较弱，已有研究表明，添加10％生物炭的土壤渗透系数大于10^-7cm/s。渗透系数增加导致的覆盖层含水率增加会影响CH₄吸附，进而影响CH₄减排，其原因是水能够覆盖在生物炭的表面和生物炭的孔隙中。因此，高疏水性、颗粒大小适当的生物炭分布在覆盖层中既能促进覆盖层对甲烷的吸附，又有利于氧气的进入覆盖层，还可以减少雨水的进入。

发明内容

本发明的目的是提出一种模拟填埋场覆盖层甲烷氧化装置。

本发明的思路：一种模拟填埋场覆盖层甲烷氧化装置，包括三根相同的填埋场覆盖层甲烷氧化模拟柱、转子流量计、空气加湿器、出水口、进气口和出气口。

优选的，所述每根填埋场覆盖层甲烷氧化模拟柱均由直径0.15m，高度1m的PVC柱子构成。

优选的，所述覆盖层由上到下依次为空气层、生物覆盖层、砾石层和渗水层。

优选的，所述空气层厚度为0.1m，所述生物覆盖层厚度为0.7m，所述砾石层厚度为0.1m，所述渗水层厚度为0.1m。

优选的，所述空气进气口在柱子一侧，经鼓风机吹入空气口，采用转子流量计调节进气速率，经过空气加湿器加湿进入柱体，柱内多余气体通过另一侧的出气口排出。

优选的，所述三根柱子生物覆盖材料分别为土壤、生物炭改性土壤、疏水性生物炭改性土壤。

优选的，所述生物覆盖层一侧均匀设置9个取样口，每个取样口间隔为0.05m。