申请日2016.01.25
公开(公告)日2016.06.29
IPC分类号G01N33/00
摘要
本实用新型公开了一种城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置，该装置将生活垃圾和污泥混合密闭填埋在有机玻璃柱内，用以模拟垃圾填埋场内的厌氧型生化降解过程，用橡胶导管将填埋柱与集液装置、集气装置连接起来，在固定的时间收集渗滤液和气体用于测定渗滤液和气体成分，研究生活垃圾和污泥混合填埋的生化降解规律。本实用新型集填埋、温度监测以及气体和渗滤液收集于一体，所用设备简易、操作简单、成本低廉、实验条件易控制，能保证生活垃圾和污泥混合填埋生化降解阶段的厌氧型降解条件以及各项检测指标的测定。
权利要求书
1.一种城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置，其特征在于：包括城市生活垃圾-污泥混合填埋柱体，以及连接到城市生活垃圾-污泥混合填埋柱体的渗滤液添加装置、渗滤液收集装置、气体流量测定装置及气体收集装置;
所述城市生活垃圾-污泥混合填埋柱体封装在透明的壳体内，壳体顶盖上设有注水口和排气孔，所述注水口与渗滤液添加装置相连，所述排气口与气体流量测定装置相连，在壳体的侧壁上设有插孔装置，所述插孔装置内安装有温度探头。
2.根据权利要求1所述的城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置，其特征在于：所述气体收集装置包括针筒、三通阀、集气瓶、气体输入管和气体输出管，所述三通阀串联在气体输入管上，所述针筒与三通阀相连通。
3.根据权利要求2所述的一种城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置，其特征在于：所述气体输入管和气体输出管均连接到气体回收装置，所述气体输入管与气体回收装置之间安装有阀门。
4.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置，其特征在于：所述渗滤液收集装置包括球阀、橡胶导管与广口瓶，所述球阀固定连接在壳体的底部，所述橡胶导管将球阀与广口瓶连接。
5.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置，其特征在于：所述壳体是有机玻璃壳体。
6.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置，其特征在于：所述插孔装置是从上到下设置的三个。
说明书
城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置
技术领域
本发明涉及城市生活垃圾与污泥混合填埋试验中生化降解阶段的填埋、产气和渗滤液收集装置，属于环境岩土技术领域。
背景技术
污泥是污水处理厂对污水进行处理后产生的以有机物为主的泥状物质，含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物等。根据《国家环境保护“十二五”规划》，脱水污泥产量将达到6000万吨/年的规模。目前对污泥和生活垃圾混合填埋体的强度特性、破坏机理、堆体稳定性评价等基本理论问题缺少系统研究，难以为混合填埋场的设计、运营等提供技术支撑，导致填埋场发生失稳等工程灾害及区域环境污染问题。如国内某大型填埋场混合填埋污泥和垃圾时未考虑其特殊性质，造成填埋气压和孔隙水应力过高，污泥受压挤渗入周边垃圾和衬垫系统中导致堆体抗剪强度降低。2009年发生填埋场失稳事故，大量垃圾、污泥和渗沥液冲出填埋场排入附近的城市河道，引发了严重的区域环境污染。英国戴顿填埋场由于污泥降解过程产生的填埋气增加了孔隙水应力，导致填埋场边坡失稳。
填埋环境下生化过程是不稳定物质逐步分解为气、液相，渗沥液及填埋气的产量及成分的变化反应了生化反应的过程。采用填埋柱试验模拟不同填埋方式下污泥-生活垃圾混合填埋体的生化反应过程，并控制填埋体的压实度、反应温度、水分等条件。收集混合填埋物产生的气、液进行量和组分分析，明确混合填埋体生化反应阶段以及不同阶段物质转化规律。
填埋柱采用有机玻璃材质，外部包裹不透光的温控加热垫及保温材料;填埋柱置于电子称上，可以监测填埋体的质量变化;底部为石英砂滤层以收集渗沥液;顶部设置监测气体产生量的流量计以及取样孔;另外设置补充渗沥液的渗滤液添加装置。定期收集渗沥液以及气体，分析其主要成分及产量(主要指标包括pH、COD、以及CO2和CH4)。根据渗沥液和填埋气相关指标的变化获得填埋体生化过程的变化规律，并综合考虑渗沥液和气体成分、量的变化，选择代表性的因子建立能够反应生化过程的动力学模型。
目前，很多垃圾填埋模拟试验装置只是针对某一具体研究内容设计并实施，如有机质降解、渗滤液运移规律、生活垃圾压缩规律等方面的独立模拟实验，试验装置规模小，体积小;另外，特别是生活垃圾或者污泥降解产气方面，主要使用放置在水浴锅里的锥形瓶作为产气容器，并利用排水法收集气体，实验规模小，偏差大;相对缺乏有关垃圾的有机质降解，填埋气体的产气、收集，以及渗滤液的收集等综合模拟实验研究。
为了简化试验方法，同时也保证生活垃圾和污泥生化降解阶段的厌氧条件以及气液收集的简单、方便、准确，设计一种新型的生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置已成为亟待解决的技术问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种集厌氧型生化降解装置、填埋柱温度监测装置和气液收集装置于一体的填埋柱试验装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置，包括城市生活垃圾-污泥混合填埋柱体，以及连接到城市生活垃圾-污泥混合填埋柱体的渗滤液添加装置、渗滤液收集装置、气体流量测定装置及气体收集装置;
所述城市生活垃圾-污泥混合填埋柱体封装在透明的壳体内，壳体顶盖上设有注水口和排气孔，所述注水口与渗滤液添加装置相连，所述排气口与气体流量测定装置相连，在壳体的侧壁上设有插孔装置，所述插孔装置内安装有温度探头。
作为优选，所述气体收集装置包括针筒、三通阀、集气瓶、气体输入管和气体输出管，所述三通阀串联在气体输入管上，所述针筒与三通阀相连通。
作为优选，所述气体输入管和气体输出管均连接到气体回收装置，所述气体输入管与气体回收装置之间安装有阀门。气体回收装置采用饱和碳酸氢钠溶液对气体进行回收处理。
作为优选，所述渗滤液收集装置包括球阀、橡胶导管与广口瓶，所述球阀固定连接在壳体的底部，所述橡胶导管将球阀与广口瓶连接。
作为优选，所述壳体是有机玻璃壳体。所述插孔装置是从上到下设置的三个。
使用时，本实用新型城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置，包括带有顶盖的城市生活垃圾-污泥混合填埋柱体，填埋柱上设有上、中、下三个插入插孔装置，用以作为温度监测装置;填埋柱顶盖上设有两个孔，用以连接添加渗滤液装置、气体流量测定装置以及气体收集装置;填埋体底部设有一个渗滤液出口，做为收集渗滤液装置。
其中，温度监测装置由温度探头、插入插孔装置组成;所述的渗滤液添加装置由橡胶导管、关闭阀门组成;气体流量测定装置由固定在填埋柱上的插孔、橡胶导管、由橡胶导管连接的气流计组成;气体收集装置由三通阀、集气针筒、集气瓶、饱和碳酸氢钠溶液瓶、玻璃导管、橡胶导管连接组成;渗滤液收集装置由出水口、橡胶导管、渗滤液容器组成。
有益效果：本实用新型集填埋、温度监测以及气体和渗滤液收集于一体，为在实验室研究厌氧条件下城市生活垃圾和污泥混合填埋的生化降解过程，提供一种简便、快捷的气、液收集装置。
该装置的密闭性好，可有效防止外界空气在收集气体时进入填埋柱;简单高效，一次安装完成后，不需要再次连接装置，特别是在收集填埋柱产气时，有效地防止厌氧条件被破坏;操作简单，收集气、液时，只需要打开相应的阀门即可，不需要像别的装置那样收集气体时，重新连接装置，避免了因为打开连接导管而引起漏气。使得在生化降解实验阶段，填埋柱不会受到外界扰动，并且在整个实验过程中保证生化降解的厌氧型控制条件，简单方便的收集渗滤液和气体用以检测。避免了因为达不到控制条件，或者其他学者收集气液时对填埋柱有扰动以及空气进入填埋柱的弊端。
除了上面所述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本实用新型的一种城市生活垃圾和污泥混合填埋柱生化降解试验装置所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。