本发明专利技术公开了一种用于生活垃圾填埋场温室气体减排的覆盖层自充氧系统。本发明专利技术提供的覆盖层自充氧系统，其特征在于：它包括进气管，导气管和布气系统；所述布气系统由若干布气管组成，每个布气管上设有若干个出气孔；所述进气管与布气系统分别位于导气管的两端，并密封连通。进气管设于所述生活垃圾填埋场的底部至覆盖层之间，进气管的开口与大气相通；所述布气系统设于所述生活垃圾填埋场的覆盖层。本发明专利技术为减少填埋场温室气体排放提供了强大的技术支持，也为我国将来履行温室气体减排公约储备了技术力量。该技术既可用于新建的填埋场，也适合老填埋场的或老垃圾堆体的温室气体减排和气体污染物控制，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于生活垃圾填埋场温室气体减排的覆盖层自充氧系统。
技术介绍
CH4是仅次于二氧化碳(CO2)的重要温室气体，其温室气体效应是(X)2的21倍，对全球气候变暖的贡献达15%，预计2030年成为造成温室效应的主要原因。CH4在大气中的寿命约为12年，与控制其他温室气体相比，CH4的减排控制将起到立竿见影的效果。生活垃圾填埋场是CH4最大的人类活动释放源之一。我国城市生活垃圾最主要处理方式是填埋， 约占全部处置量的70 %，但我国大部分填埋场，尤其是中小型填埋场所产生的填埋气体普遍采取被动的自然排放方式，一方面，随着居民生活水平的提高，垃圾中有机成分比例愈来愈高，另一方面，由于建造和运行昂贵的填埋气体(LFG)收集和利用系统缺乏经济上的可行性，填埋场填埋气无控排放的局面不会在短时间内得到控制。此外，传统的厌氧型卫生填埋场存在稳定化进程缓慢，渗滤液产生量大和填埋气产气不集中，产气周期长等问题，由此对周边环境构成极大的隐患，污染事件时有发生。在现有的垃圾填埋技术中，准好氧填埋技术和生物覆盖层技术是有效的填埋场甲烷减排手段。有关填埋场覆盖层甲烷氧化能力的研究始于上世纪90年代。实验室模拟研究和填埋场现场实验均表明生物覆盖层确实具有氧化CH4的功效，但氧化效果受土壤类型、 气候、环境条件、覆盖材料等诸多因素的综合影响，目前尚未形成科学、标准的设计方法和评价体系。覆盖层氧气的空间分布对甲烷氧化活动的影响最为显著，研究表明，甲烷氧化活动在10-20cm深度最为强烈；而气体(空气)在覆盖层的扩散能力，是甲烷氧化能力的限制因素。目前的生物覆盖层技术充氧仅限于盖层表面空气的自由扩散，因此影响剖面非常有限。结合国内外研究成果，可以认识到无论是环境条件还是覆盖层材料，对垃圾填埋场生物覆盖层氧化甲烷能力的影响都是氧气的扩散能力，即甲烷氧化菌能否获得充足的氧气而保持活性，是其甲烷生物氧化效果优劣的瓶颈因素。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于生活垃圾填埋场温室气体减排的覆盖层自充氧系统(装置)。本专利技术提供的用于生活垃圾填埋场温室气体减排的覆盖层自充氧系统，其特征在于它包括进气管1，导气管2和布气系统；所述布气系统由若干布气管组成，每个布气管上设有若干个出气孔；所述进气管与布气系统分别位于导气管的两端，并密封连通。所述布气系统可由一层或多层放射状排列的直型布气管I C3)组成；每层直型布气管I位于同一平面上，且该平面与所述导气管垂直；直型布气管I的一端与所述导气管的管壁密封连通，另一端封闭。将上述布气系统称为辐射式布气系统，单层辐射式布气系统的结构示意图见图1，多层辐射式布气系统的结构示意图见图2。每层布气管中，相邻两个直型布气管I之间的角度具体可为45度-60度。所述布气系统可由一层或多层放射状排列的直型布气管11(4)和一个以上环形布气管( 组成；每层直型布气管II和一个环形布气管位于同一平面上，且该平面与所述导气管垂直；每层直型布气管II的一端与所述导气管的管壁密封连通，另一端与所述环形布气管的管壁密封连通。将上述布气系统称为轮型布气系统，单层轮型布气系统的结构示意图见图3，多层轮型布气系统的结构示意图见图4。每层布气管中，相邻两个直型布气管II之间的角度具体可为45度-60度。所述环形布气管的管径大于等于所述直型布气管II的管径。所述进气管与所述导气管的连接方式可为如下a)或b)或c)a)直接连接所述导气管开口端与所述进气管的管壁垂直密封连通；b)通过两端开口的弧形管连接所述弧形管的一端与所述进气管的管壁密封连通，另一端与所述导气管的开口端密封连通；c)通过一端开口的直通管连接两个以上的进气管的一端均与所述直通管的管壁密封连通，所述直通管的开口端与所述导气管的开口端密封连通。连接方式a)最为经济方便，缺点是空气在管路内部的传输过程中能量损失较大； 连接方式b)可保证空气在管路内部的传输过程中能量损失最小。连接方式c)中，每两个进气管之间的角度为可为45度-180度。所述布气管上，每个出气孔与相邻出气孔的垂直距离可为l_50mm ；每个出气孔的孔径可为l_20mm。所述导气管的管径范围可为50_500mm。变径管可以增加空气流速，覆盖层自充氧效果更好，因此优选使用变径管作为导气管。所述导气管靠近所述布气系统的一端最好封闭。所述导气管的管壁上可以设有通孔，也可不设有通孔，优选不设通孔，但若在原有管道的基础上进行改造时，可采用原有有通孔的管道系统。所述进气管具体可为PVC管、 UPVC管或HDPE管；所述导气管具体可为PVC管、UPVC管或HDPE管；所述直型布气管I具体可为PVC管、UPVC管或HDPE管；所述直型布气管II具体可为PVC管、UPVC管或HDPE管； 所述环形管布气管具体可为PVC管、UPVC管或HDPE管。以上进气管、导气管、直型布气管 I、直型布气管II或环形管布气管也可采用能够从商业途径获得的其它管材。也可将垃圾填埋场渗滤液导排管、竖向排气管等进行改造为本专利技术的覆盖层自充氧系统。本专利技术还保护所述覆盖层自充氧系统在生活垃圾填埋场温室气体减排中的应用。应用所述覆盖层自充氧系统时，所述进气管设于所述生活垃圾填埋场的底部至覆盖层之间，进气管的开口与大气相通；所述布气系统设于所述生活垃圾填埋场的覆盖层。当填埋场外部空气传至布气系统时，通过布气系统中的出气孔透过砾石层进入覆盖层，为覆盖层中的甲烷氧化菌提供充足的氧气，提高其甲烷氧化酶活性，达到高效氧化填埋场甲烷的目的。本专利技术结合准好氧填埋技术的原理，在不消耗外动力的条件下，基于空气热动力学(垃圾降解自身产生的热量)，将空气从场外引入填埋场的覆盖层内，扩大现有覆盖层的甲烷和氧气混合动力区，突破缺氧的瓶颈制约，增强了甲烷氧化菌(尤其是I型甲烷氧化菌)的活性，提高了甲烷氧化菌的甲烷氧化效率，从而强化了甲烷的生物氧化降解，实现了填埋场温室气体减排。本专利技术为减少填埋场温室气体排放提供了强大的技术支持，也为我国将来履行温室气体减排公约储备了技术力量。该技术既可用于新建的填埋场，也适合老填埋场的或老垃圾堆体的温室气体减排和气体污染物控制，具有广阔的应用前景。附图说明图1为单层辐射式布气系统示意图。图2为双层辐射式布气系统示意图。图3为单层轮型布气系统示意图。图4为双层轮型布气系统示意图。图5为覆盖层自充氧系统结构示意图。图6为填埋场覆盖层模拟装置；A 自充氧覆盖层模拟反应器；B 常规覆盖层模拟反应器。图7为实施例1中填埋场覆盖层模拟反应器中氧气含量变化；A =A柱各层氧气含量的时间变化曲线；B :B柱各层氧气含量的时间变化曲线。图8为实施例2中填埋场覆盖层模拟反应器中甲烷含量变化(通气量lOmL/min)； A :A柱各层甲烷含量的时间变化曲线；B :B柱各层甲烷含量的时间变化曲线。图9为实施例2中填埋场覆盖层模拟反应器中氧气含量变化(通气量lOmL/min)； A :A柱各层氧气含量的时间变化曲线；B :B柱各层氧气含量的时间变化曲线。图10为实施例2中填埋场覆盖层模拟反应器中甲烷含量变化(通气量20mL/ min) ；A:A 柱；B:B 柱。图11为实施例2中填埋场覆盖层模拟反应器中氧气含量变化(通气量20mL/ min) ；A:A 柱；B:B 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于生活垃圾填埋场温室气体减排的覆盖层自充氧系统，其特征在于：它包括进气管（１），导气管（２）和布气系统；所述布气系统由若干布气管组成，每个布气管上设有若干个出气孔；所述进气管与布气系统分别位于导气管的两端，并密封连通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆文静，王洪涛，牟子申，迟子芳，朱勇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11
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