论文部分内容阅读
垃圾填埋场是重要的人为甲烷排放源。利用生物炭可加强填埋场覆盖层对甲烷的吸附氧化,但覆盖层因添加生物炭所导致的渗透系数提高和含水率增加也会影响CH4的去除效果。因此本研究通过对生物炭进行疏水改性,利用具有疏水性能的生物炭优化土壤覆盖层,得到疏水性生物炭改性土壤覆盖层,使之既可以防止雨水渗入,又能促进甲烷在覆盖层中的扩散和吸附,以达到甲烷去除效果的最大化。（1）生物炭改性溶液配比为20%硅烷、72%乙醇和8%水,当硅烷体积为31.5mL时,通过生物炭的疏水改性实验得出,各项最佳生物炭改性反应条件分别为反应时间12h、生物炭投加量3g、反应温度30℃、干燥时间4h和干燥温度50℃。（2）通过对土壤、20%生物炭改性土壤和20%疏水性生物炭改性土壤的理化性质分析得出,20%疏水性生物炭改性土壤的击实最大干密度和塑性指数均小于土壤,证明土壤在添加疏水性生物炭后,不仅孔隙率和比表面积增大,有利于甲烷氧气的流通和吸附,而且加强了其疏水性能。同时改性土壤的磷、钾及有机质含量比土壤本身有明显提升,更有利于微生物的生长和繁殖,增加甲烷氧化菌数量。（3）反应器开始运行时,疏水性生物炭改性土壤覆盖层中残留的疏水改性剂和置换到生物炭表面的疏水性官能团对甲烷氧化菌存在抑制作用,随着运行时间的增加,抑制作用逐渐减弱,最终甲烷氧化能力与生物炭改性土壤覆盖层基本相同。（4）温度对各覆盖层的甲烷去除效果影响不同,实验温度为1540℃,结果表明土壤覆盖层的最佳甲烷氧化温度为30℃,20%生物炭改性土壤覆盖层和20%疏水性生物炭改性土壤覆盖层的最佳甲烷氧化温度为35℃。（5）覆盖层不同深度对甲烷的氧化能力不同,通过分析覆盖层表面以下70cm范围内的甲烷含量得出,同一深度20%生物炭改性覆盖层与20%疏水性生物炭改性覆盖层的孔隙率比土壤覆盖层更大,更有利于空气中氧气的进入,因此氧化效果更好,并且甲烷的最佳氧化深度应该不低于42cm。（6）向各反应柱加入5L水模拟自然状态下降水对各覆盖层的影响,证明添加疏水性生物炭后,能够明显减缓水分进入覆盖层,且降水结束后,20%疏水性生物炭改性土壤覆盖层的含水率下降最快,甲烷氧化能力恢复迅速。