[发明专利]除氨氮垃圾土降解压缩观测仪

说明书

技术领域

本发明涉及垃圾降解设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种除氨氮垃圾土降解压缩观测仪。

背景技术

随着我国城镇化建设的快速发展以及城市人口的急剧增加，“垃圾围城”的现象普遍出现。考虑到我国现有的垃圾处理方式以卫生填埋为主，因此对现有垃圾处理方法的研究表明，封场后的固体废弃物，因内部降解诱发的不均匀沉降，内部气、液收集系统破裂，特别是随着填埋体体积的不断增加，有可能会诱发严重的环境地质灾害，对人居安全造成直接威胁。

随着固体废弃物中厨余垃圾所占比例的增加，降解产生渗滤液、填埋气等都可二次开发利用，因此封场后的垃圾土就成为了一座可利用的生物质能源体。封场后的垃圾土主要进行以下生物、化学和力学行为：生化降解，沉降变形、蠕变变形、骨架结构以及固液气的动态演化。降解产生的可资源化利用的渗滤液含有大量重金属，如果对渗滤液不加管控，可能会造成土壤的深层污染。

目前，传统的土工压缩试验用固结仪只能研究常规土特性，其没有考虑填埋垃圾土降解过程中其他多因素耦合作用，而且垃圾场的生物降解、沉降行为一般持续几十年甚至上百年。鉴于此，为了更好地研究垃圾土在外部荷载作用的压缩变形和生物降解机理，国内从事环境岩土工程的科技工作者基于不同的试验目的，研制了仅能试验某一特定试验目的的降解沉降实验仪器。在现有技术中，使用较为广泛的垃圾土降解沉降观测仪加压系统多采用杠杆、砝码活滑轮等手工系统，在测试精度上无法达到自动化和精密两方面的要求，同时观测仪均只能模拟一维轴向压力，与实际的垃圾土的受力情况不符，且无法监测降解和力学耦合进程行为，且试验的后处理部分相对不够完善，测试数据存在较大差异，只能用作定性化研究分析。同时，土工压缩试验用固结仪所配套使用的回灌系统直接将排出的渗滤液送回土样，而渗滤液中高浓度的氨氮对降解体中生物种群的活性等的影响，直接对降解速率产生影响，例如温度达到70℃以上时，产甲烷菌的生物活性降至零。

发明内容

(一)技术问题

综上所述，如何解决传统土工压缩试验用固结仪配套回灌系统存在的回流渗滤液对生物种群活性具有严重影响的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种除氨氮垃圾土降解压缩观测仪，包括：

试验装置，所述试验装置具有用于装载试验材料的试验腔，于所述试验腔内设置有施压活塞，所述施压活塞设置于所述试验腔内、并可与所述试验腔形成一个密封腔室，于所述施压活塞的下侧面上设置有淋浴喷头，于所述试验腔的外侧设置有荷载架，所述试验腔设置于所述荷载架内，所述试验腔与所述荷载架的内侧壁间隔设置、并形成温控室，于所述温控室内设置有加热器、第一压力传感器以及温度传感器；

渗滤液回灌装置，所述渗滤液回灌装置包括有导流管，所述导流管的一端与所述试验腔的底壁连通，所述导流管的另一端设置有用于收集渗滤液的渗滤液收集杯，与所述渗滤液收集杯通过进料泵连接有UASB反应器，所述UASB反应器连接有外置气体收集装置，所述UASB反应器的出口连接有硝化反应装置，所述硝化反应装置的出口连接有ANAMMOX反应器，所述ANAMMOX反应器的出口通过回流泵与所述淋浴喷头连接，所述UASB反应器、所述硝化反应装置、所述ANAMMOX反应器以及所述淋浴喷头依次连接形成渗滤液回灌系统；

液压轴向加压装置，所述液压轴向加压装置包括有压力体积控制器以及与所述压力体积控制器控制连接的液压控制锤，所述液压控制锤与所述施压活塞连接；

气体回收检测装置，所述气体回收检测装置包括有气体输出管路，于所述气体输出管路上设置有阀门，于所述气体输出管路的末端设置有试验气体收集杯，于所述试验气体收集杯上设置有用于对试验气体进行分析的气体分析仪；

控制系统，所述控制系统包括有控制主机以及与所述控制主机信号连接的数据采集服务器，所述数据采集服务器与所述第一压力传感器以及所述温度传感器信号连接。

优选地，本发明还包括有渗滤液分析装置，所述渗滤液分析装置包括有渗滤液分析仪、元素测定仪以及PH计，所述渗滤液分析仪、所述元素测定仪以及所述PH计所具有的检测端均设置于所述渗滤液收集杯内。

优选地，本发明还包括有二次缓冲池，所述二次缓冲池设置于所述硝化反应装置与所述ANAMMOX反应器之间、用于渗滤液的缓冲；所述二次缓冲池的底部通过污泥回流管，所述污泥回流管与所述硝化反应装置连通，于所述污泥回流管上设置有污泥回流泵。

优选地，所述UASB反应器以及所述ANAMMOX反应器上均设置有尾气收集装置。