專利名稱：一種甲烷生物氧化有機(jī)-無機(jī)復(fù)合基質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垃圾填埋場(chǎng)甲烷氣體減排領(lǐng)域，特別是涉及到一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合甲烷生物氧 化基質(zhì)。
背景技術(shù)：
隨著甲垸(CH4)等溫室氣體排放產(chǎn)生的溫室效應(yīng)對(duì)人類的威脅逐漸加大，如引起更多 的干旱、洪水和其他惡劣氣候，作為全球第二大溫室氣體排放國(guó)，中國(guó)面臨巨大的減排壓力。 CH4在大氣中的壽命約12年，其全球變暖潛勢(shì)(GWP)是C02的23倍，附加溫室效應(yīng)貢獻(xiàn) 率為20%，減排CH4將起到立竿見影的效果。大氣中的甲垸來源主要包括濕地、稻田、反 芻動(dòng)物、垃圾填埋場(chǎng)、煤礦開采、天然氣泄漏等。垃圾填埋場(chǎng)是CH4重要的人類活動(dòng)釋放源。 隨著我國(guó)的城市化進(jìn)程的加快，垃圾處理模式正逐步從露天堆放轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕l(wèi)生填埋為主，填 埋場(chǎng)CH4排放量將逐年上升。甲烷氧化細(xì)菌可以利用甲烷為惟一碳源和能源，將甲垸氧化為 二氧化碳和水，從而減少溫室氣體排放強(qiáng)度，這一過程稱為甲垸生物氧化。甲垸氧化細(xì)菌在 自然界中天然存在，特別是在甲烷豐富地區(qū)，如垃圾填埋場(chǎng)表層覆蓋土壤。
甲烷生物氧化必須有氧氣的參與才能完成。土壤孔隙中的氧氣來源于空氣的擴(kuò)散作用。 由于土壤顆粒細(xì)小，導(dǎo)致空氣的擴(kuò)散作用較弱及細(xì)菌消耗氧氣，使得甲垸氧化細(xì)菌的活性及 其活動(dòng)范圍大大受限， 一般情況下甲垸氧化細(xì)菌主要出現(xiàn)在土壤表層50cm以內(nèi)，制約了甲 烷生物氧化在溫室氣體減排中的積極作用。發(fā)明人先前申請(qǐng)的專利(申請(qǐng)?zhí)?00710079552.6) 旨在通過改變氧氣的供應(yīng)模式，提高甲烷氧化效果，但該方法需要額外提供動(dòng)力供應(yīng)氧氣， 有一定的運(yùn)行費(fèi)用。另一方面，甲垸氧化細(xì)菌還需要有一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才能良好生長(zhǎng)，而土 壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少，也制約了甲垸氧化細(xì)菌的活性的充分發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合甲垸生物氧化基質(zhì)制備方法，以提高甲垸氧化的 基質(zhì)養(yǎng)分及基質(zhì)孔隙。
本發(fā)明所提供的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合甲烷生物氧化基質(zhì)是由有機(jī)活性材料、無機(jī)多孔材料和水
以一定的比例摻混而成，其中有機(jī)活性材料、無機(jī)多孔材料以及水之間的體積比例為1: (0.1~10): (0.1~10)。
所述的有機(jī)活性材料通常為，經(jīng)堆肥處理后的物質(zhì)、草炭、泥炭中的一種或幾種。其中 用于堆肥處理的原料物質(zhì)主要包括，污泥、生活垃圾、食品殘?jiān)?、植物殘?bào)w、動(dòng)物排泄物。
所述的有機(jī)活性材料的粒徑分布范圍是0.1mm 100mm。所述的有機(jī)活性材料的有機(jī)質(zhì)含 量為2% 95%。所述的有機(jī)活性材料的水分含量為10%~80%。
所述的無機(jī)多孔材料通常為，陶粒、爐渣、礦渣、砂中的一種或幾種。其中用于制作陶 粒的原料物質(zhì)主要包括，黏土、煤矸石、粉煤灰、頁(yè)巖；爐渣的來源包括但不限于，金屬冶 煉、鍋爐燃燒；礦渣的來源包括但不限于礦物加工；砂的來源包括但不限于，天然砂、人工 砂。
所述的無機(jī)多孔材料的粒徑分布范圍是lmm 100mm。所述的無機(jī)多孔材料的水分含量 為0.1%~50%。所述的無機(jī)多孔材料的孔隙度為10%~80%。
本發(fā)明具有顯著的有益效果
(1) 由于甲烷的GWP是二氧化碳的23倍，因此本發(fā)明通過將甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳大 大降低了其全球增溫潛勢(shì)，對(duì)于削減填埋場(chǎng)溫室氣體排放具有顯著效應(yīng)；
(2) 本發(fā)明所述的無機(jī)多孔材料能提高基質(zhì)的透氣性，減少大氣擴(kuò)散的阻力，從而提高基質(zhì)氧氣供應(yīng)能力；
(3) 本發(fā)明所述的有機(jī)活性材料能提高基質(zhì)的養(yǎng)分、保持適當(dāng)水分以及提供包括甲烷 氧化細(xì)菌在內(nèi)的豐富的微生物種群，使得甲烷氧化細(xì)菌在自然界中的適應(yīng)能力強(qiáng)；
(4) 本發(fā)明所述的制備方法簡(jiǎn)單易掌握，不需要昂貴的儀器設(shè)備；
(5) 本發(fā)明不需要提供額外動(dòng)力即可實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)甲垸的生物氧化，有利于減輕填埋場(chǎng) 運(yùn)行負(fù)擔(dān)；
(6) 本發(fā)明所述材料廉價(jià)易得，具有巨大的推廣價(jià)值。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。 實(shí)施例
本實(shí)施例選擇污泥堆肥物為有機(jī)活性材料，選擇粉煤灰陶粒為無機(jī)多孔材料，其中污泥 堆肥物的水分含量為30%，粉煤灰陶粒的水分含量為5%。
(1) 將粉煤灰陶粒和污泥堆肥物以h l的體積比混合；
(2) 加水將混合物的水分調(diào)整為60%左右，并混合均勻制備成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合基質(zhì)；
(3) 在填埋場(chǎng)表面挖除原有的覆蓋土層，代之以有機(jī)-無機(jī)復(fù)合基質(zhì)，其表面尺寸為5m X5m;
(4) 選取緊鄰的填埋場(chǎng)表層覆蓋土作為對(duì)照；
(5) 監(jiān)測(cè)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合基質(zhì)以及緊鄰的填埋場(chǎng)表層覆蓋土中的甲烷排放量。 結(jié)果表明，填埋場(chǎng)表層覆蓋土的甲烷排放速率為100 300 g'm-^day人有機(jī)-無機(jī)復(fù)合
基質(zhì)的甲垸排放速率為8 50g'n^，day—1?？梢?，和對(duì)照相比，以污泥堆肥物和粉煤灰陶粒 構(gòu)成的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合基質(zhì)的甲垸氧化能力顯著提高。
權(quán)利要求
1. 一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合甲烷生物氧化基質(zhì)，其特征在于由有機(jī)活性材料、無機(jī)多孔材料和水以一定的比例摻混而成，其中有機(jī)活性材料、無機(jī)多孔材料以及水之間的體積比例為1∶(0.1～10)∶(0.1～10)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有機(jī)活性材料通常為，經(jīng)堆肥處理后的物質(zhì)、草炭、泥炭中的 一種或幾種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)活性材料的粒徑分布范圍是0.1mm 100mm，有機(jī)質(zhì)含量 是2% 95%，水分含量是10%~80%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無機(jī)多孔材料通常為，陶粒、爐渣、礦渣、砂中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)多孔材料的粒徑分布范圍是lmm 100mm，水分含量是0.1 %~50%，孔隙度是10%~80%。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于溫室氣體減排技術(shù)范圍的一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合甲烷生物氧化基質(zhì)，由有機(jī)活性材料、無機(jī)多孔材料和水以一定的比例摻混而成，其中有機(jī)活性材料、無機(jī)多孔材料以及水之間的體積比例為1∶(0.1～10)∶(0.1～10)。
文檔編號(hào)B01D53/85GK101249383SQ200810089579
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者張相鋒 申請(qǐng)人:張相鋒