一种甲烷生物氧化有机-无机复合基质制造技术

本发明专利技术公开了属于温室气体减排技术范围的一种有机－无机复合甲烷生物氧化基质，由有机活性材料、无机多孔材料和水以一定的比例掺混而成，其中有机活性材料、无机多孔材料以及水之间的体积比例为１∶（０．１～１０）∶（０．１～１０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及垃圾填埋场甲烷气体减排领域，特别是涉及到一种有机-无机复合甲烷生物氧 化基质。
技术介绍
随着甲垸(CH4)等温室气体排放产生的温室效应对人类的威胁逐渐加大，如引起更多 的干旱、洪水和其他恶劣气候，作为全球第二大温室气体排放国，中国面临巨大的减排压力。 CH4在大气中的寿命约12年，其全球变暖潜势(GWP)是C02的23倍，附加温室效应贡献 率为20%，减排CH4将起到立竿见影的效果。大气中的甲垸来源主要包括湿地、稻田、反 刍动物、垃圾填埋场、煤矿开采、天然气泄漏等。垃圾填埋场是CH4重要的人类活动释放源。 随着我国的城市化进程的加快，垃圾处理模式正逐步从露天堆放转变为以卫生填埋为主，填 埋场CH4排放量将逐年上升。甲烷氧化细菌可以利用甲烷为惟一碳源和能源，将甲垸氧化为 二氧化碳和水，从而减少温室气体排放强度，这一过程称为甲垸生物氧化。甲垸氧化细菌在 自然界中天然存在，特别是在甲烷丰富地区，如垃圾填埋场表层覆盖土壤。甲烷生物氧化必须有氧气的参与才能完成。土壤孔隙中的氧气来源于空气的扩散作用。 由于土壤颗粒细小，导致空气的扩散作用较弱及细菌消耗氧气，使得甲垸氧化细菌的活性及 其活动范围大大受限， 一般情况下甲垸氧化细菌主要出现在土壤表层50cm以内，制约了甲 烷生物氧化在温室气体减排中的积极作用。专利技术人先前申请的专利(申请号200710079552.6) 旨在通过改变氧气的供应模式，提高甲烷氧化效果，但该方法需要额外提供动力供应氧气， 有一定的运行费用。另一方面，甲垸氧化细菌还需要有一定的营养物质才能良好生长，而土 壤中营养物质较少，也制约了甲垸氧化细菌的活性的充分发挥。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有机-无机复合甲垸生物氧化基质制备方法，以提高甲垸氧化的 基质养分及基质孔隙。本专利技术所提供的有机-无机复合甲烷生物氧化基质是由有机活性材料、无机多孔材料和水以一定的比例掺混而成，其中有机活性材料、无机多孔材料以及水之间的体积比例为1: (0.1~10): (0.1~10)。所述的有机活性材料通常为，经堆肥处理后的物质、草炭、泥炭中的一种或几种。其中 用于堆肥处理的原料物质主要包括，污泥、生活垃圾、食品残渣、植物残体、动物排泄物。所述的有机活性材料的粒径分布范围是0.1mm 100mm。所述的有机活性材料的有机质含 量为2% 95%。所述的有机活性材料的水分含量为10%~80%。所述的无机多孔材料通常为，陶粒、炉渣、矿渣、砂中的一种或几种。其中用于制作陶 粒的原料物质主要包括，黏土、煤矸石、粉煤灰、页岩；炉渣的来源包括但不限于，金属冶 炼、锅炉燃烧；矿渣的来源包括但不限于矿物加工；砂的来源包括但不限于，天然砂、人工 砂。所述的无机多孔材料的粒径分布范围是lmm 100mm。所述的无机多孔材料的水分含量 为0.1%~50%。所述的无机多孔材料的孔隙度为10%~80%。本专利技术具有显著的有益效果(1) 由于甲烷的GWP是二氧化碳的23倍，因此本专利技术通过将甲烷转化为二氧化碳大 大降低了其全球增温潜势，对于削减填埋场温室气体排放具有显著效应；(2) 本专利技术所述的无机多孔材料能提高基质的透气性，减少大气扩散的阻力，从而提高基质氧气供应能力；(3) 本专利技术所述的有机活性材料能提高基质的养分、保持适当水分以及提供包括甲烷 氧化细菌在内的丰富的微生物种群，使得甲烷氧化细菌在自然界中的适应能力强；(4) 本专利技术所述的制备方法简单易掌握，不需要昂贵的仪器设备；(5) 本专利技术不需要提供额外动力即可实现填埋场甲垸的生物氧化，有利于减轻填埋场 运行负担；(6) 本专利技术所述材料廉价易得，具有巨大的推广价值。 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。 实施例本实施例选择污泥堆肥物为有机活性材料，选择粉煤灰陶粒为无机多孔材料，其中污泥 堆肥物的水分含量为30%，粉煤灰陶粒的水分含量为5%。(1) 将粉煤灰陶粒和污泥堆肥物以h l的体积比混合；(2) 加水将混合物的水分调整为60%左右，并混合均匀制备成有机-无机复合基质；(3) 在填埋场表面挖除原有的覆盖土层，代之以有机-无机复合基质，其表面尺寸为5m X5m;(4) 选取紧邻的填埋场表层覆盖土作为对照；(5) 监测有机-无机复合基质以及紧邻的填埋场表层覆盖土中的甲烷排放量。 结果表明，填埋场表层覆盖土的甲烷排放速率为100 300 g'm-^day人有机-无机复合基质的甲垸排放速率为8 50g'n^，day—1。可见，和对照相比，以污泥堆肥物和粉煤灰陶粒 构成的有机-无机复合基质的甲垸氧化能力显著提高。权利要求1. 一种有机-无机复合甲烷生物氧化基质，其特征在于由有机活性材料、无机多孔材料和水以一定的比例掺混而成，其中有机活性材料、无机多孔材料以及水之间的体积比例为1∶(0.1～10)∶(0.1～10)。2. 根据权利要求l所述的有机活性材料通常为，经堆肥处理后的物质、草炭、泥炭中的 一种或几种。3. 根据权利要求1所述的有机活性材料的粒径分布范围是0.1mm 100mm，有机质含量 是2% 95%，水分含量是10%~80%。4. 根据权利要求l所述的无机多孔材料通常为，陶粒、炉渣、矿渣、砂中的一种或几种。5. 根据权利要求1所述的无机多孔材料的粒径分布范围是lmm 100mm，水分含量是0.1 %~50%，孔隙度是10%~80%。全文摘要本专利技术公开了属于温室气体减排技术范围的一种有机-无机复合甲烷生物氧化基质，由有机活性材料、无机多孔材料和水以一定的比例掺混而成，其中有机活性材料、无机多孔材料以及水之间的体积比例为1∶(0.1～10)∶(0.1～10)。文档编号B01D53/85GK101249383SQ200810089579公开日2008年8月27日 申请日期2008年4月8日 优先权日2008年4月8日专利技术者张相锋 申请人:张相锋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机－无机复合甲烷生物氧化基质，其特征在于：由有机活性材料、无机多孔材料和水以一定的比例掺混而成，其中有机活性材料、无机多孔材料以及水之间的体积比例为１∶（０．１～１０）∶（０．１～１０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张相锋，
申请(专利权)人：张相锋，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]