填埋垃圾含水率在線檢測裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及填埋垃圾含水率檢測領(lǐng)域，具體是一種填埋垃圾含水率在線檢測裝置 及其檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，城市居民生活過程中產(chǎn)生的 固體廢物也日益增多，垃圾處理已成為限制城市化進程和城市經(jīng)濟發(fā)展的重大問題之一。 衛(wèi)生填埋是我國目前城市生活垃圾處理的主要方式，其中垃圾含水率是影響生物反應(yīng)器填 埋技術(shù)W及垃圾降解、運行安全和成本的主要因素?，F(xiàn)有的填埋場含水率測量方法如中子 法、電磁技術(shù)、電阻傳感器技術(shù)等方法，均有其各自的優(yōu)勢和限制?；诶盥駡霆毺氐?復(fù)雜特性，如垃圾組分的非均勻性，填埋過程中由于生物降解導(dǎo)致的溫度的變化，密度的變 化W及垃圾滲濾液電導(dǎo)率的變化等，使得現(xiàn)有方法無法應(yīng)用于垃圾填埋場內(nèi)水分的實時原 位測量。如圖1所示，傳統(tǒng)的中子測水技術(shù)在測量填埋場垃圾中水分時會受到垃圾有機質(zhì) 中H的影響、密度影響及ClJe和K等中子吸收截面大的元素的影響，難W得到準確的測量 結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種填埋垃圾含水率在線檢測裝置及其 檢測方法，能夠?qū)崟r地、原位地檢測生活垃圾填埋場垃圾的含水率。
[0004] 本發(fā)明提供的填埋垃圾含水率在線檢測裝置，包括中子源、錯酸餓探測器、氮-3 探測器、屏蔽塊、聚己締隔斷層、垃圾樣品腔、第一放大器、第二放大器、第一多道分析器、第 二多道分析器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、工控機與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)，其中中子源放置在屏蔽塊下方，錯 酸餓閃爍體探測器和氮-3探測器并排放置在屏蔽塊上方，錯酸餓閃爍體探測器和氮-3探 測器分別與第一放大器和第二放大器連接，第一放大器和第二放大器分別與第一多道分析 器和第二多道分析器連接后，依次連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和工控機與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)。
[0005] 進一步改進，所述的中子源為252Cf自發(fā)裂變中子源。
[0006] 進一步改進，所述的中子源兩側(cè)設(shè)有聚己締隔斷層。
[0007] 進一步改進，所述的屏蔽塊為含棚聚己締屏蔽塊，由15%的碳化棚與85%高密度 聚己締聚合而成。
[000引本發(fā)明還提供了一種填埋垃圾含水率在線檢測方法，包括W下步驟：
[0009] 1)使用中子源照射一系列不同密度不同含水率條件下的填埋垃圾；
[0010] 2)使用氮-3探測器和錯酸餓探測器分別進行中子探測和伽瑪能譜測量；
[0011] 扣對探測到的伽瑪能譜進行分析處理，得到標記元素儀）含量與填埋垃圾密度 的刻度曲線P =f(Csi)，化及不同密度條件下慢中子計數(shù)與被測填埋垃圾含水率的標準反 饋表；
[0012] 4)對未知條件下的待測填埋垃圾進行檢測，利用PGNAA技術(shù)檢測填埋垃圾中的標 記元素（Si)含量Csi，將Cs準代入刻度曲線，得到該檢測垃圾密度值p ;
[0013] 5)根據(jù)被測填埋垃圾含水率的標準反饋表選取與被測垃圾密度值P相對應(yīng)的校 正曲線，并將氮-3探測器探測到的慢中子計數(shù)0代入選定的校正曲線，分析得出填埋垃圾 總氨含量H ;
[0014] 6)利用下列等式分別計算氨修正因子Q和中子吸收體修正因子iD
[00 巧]Q = g(Cc，C〇，CN，Cs)
[0016] It = h (Cci，Cp" Ck)
[0017] 其中Cc，C〇, Cn，Cs，Cci，Cpe，Ck分別為錯酸餓探測器檢測得到的C，0, N，S，Cl,化和 K元素的質(zhì)量百分含量；g和h分別代表函數(shù)關(guān)系式，h(Ca，Cp。，Ck)關(guān)系式由實驗中獲取， g(C。，C。，旬，Cs)關(guān)系式由待測填埋場中垃圾有機物平均分子式(；H，0,NyS,確定；
[001引 7)計算水中氨元素質(zhì)量分數(shù)入；
【主權(quán)項】
1. 一種填埋垃圾含水率在線檢測裝置，其特征在于：包括中子源（1)、鍺酸鉍探測器 (2)、氦-3探測器（3)、屏蔽塊（4)、第一放大器（7)、第二放大器（8)、第一多道分析器（9)、 第二多道分析器（10)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（11)、工控機與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)（12)，其中中子源（1)放 置在屏蔽塊（4)下方，鍺酸鉍閃爍體探測器（2)和氦-3探測器（3)并排放置在屏蔽塊（4) 上方，鍺酸鉍閃爍體探測器（2)和氦-3探測器（3)分別與第一放大器（7)和第二放大器 (8)連接，第一放大器（7)和第二放大器（8)分別與第一多道分析器（9)和第二多道分析器 (10)連接后，依次連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（11)和工控機與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)（12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的填埋垃圾含水率在線檢測裝置，其特征在于：所述的中子源 (1)為252Cf自發(fā)裂變中子源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的填埋垃圾含水率在線檢測裝置，其特征在于：所述的中 子源（1)外側(cè)設(shè)有聚乙烯隔斷層（5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的填埋垃圾含水率在線檢測裝置，其特征在于：所述的屏蔽塊 (4)為含硼聚乙烯屏蔽塊，由15%的碳化硼與85%高密度聚乙烯聚合而成。
5. -種填埋垃圾含水率在線檢測方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 使用中子源照射一系列不同密度不同含水率條件下的填埋垃圾； 2) 使用氦_3探測器和鍺酸鉍探測器分別進行中子探測和伽瑪能譜測量； 3) 對探測到的伽瑪能譜進行分析處理，得到標記元素Si含量與填埋垃圾密度的刻度 曲線P=f(CSi)，以及不同密度條件下慢中子計數(shù)與被測填埋垃圾含水率的標準反饋表； 4) 對未知條件下的待測填埋垃圾進行檢測，利用PGNAA技術(shù)檢測填埋垃圾中的標記元 素Si含量CSi，將CSi值代入刻度曲線，得到該檢測垃圾密度值P; 5) 根據(jù)被測填埋垃圾含水率的標準反饋表選取與被測垃圾密度值P相對應(yīng)的校正曲 線，并將氦-3探測器探測到的慢中子計數(shù)0代入選定的校正曲線，分析得出填埋垃圾總氫 含量H; 6) 利用下列等式分別計算氫修正因子Q和中子吸收體修正因子步 Q=g(Cc,C0,CN,Cs) 步=h(Ccl，CFe，CK) 其中C。，Q，CN，Cs，Ca，CFe，&分別為鍺酸鉍探測器檢測得到的C，0,N，S，Cl，F(xiàn)e和K元 素的質(zhì)量百分含量；g和h分別代表函數(shù)關(guān)系式，h(Ca，CFe，CK)關(guān)系式由實驗中獲取， g(C。，Q，CN，Cs)關(guān)系式由待測填埋場中垃圾有機物平均分子式CvHw0xNySz確定； 7) 計算水中氫元素質(zhì)量分數(shù)入：
8) 根據(jù)步驟5) 6) 7)計算生活垃圾填埋場垃圾含水率：H' =HQW/入。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種填埋垃圾含水率在線檢測裝置及其檢測方法，該裝置主要包括中子源、鍺酸鉍探測器、氦-3探測器、屏蔽塊、聚乙烯隔斷層、垃圾樣品腔、聚乙烯隔斷層、垃圾樣品腔、第一放大器、第二放大器、第一多道分析器、第二多道分析器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、工控機與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)。通過公式填埋垃圾含水率=檢測慢中子計數(shù)得到的總氫含量×中子吸收體修正因子×氫修正因子/水中氫元素質(zhì)量分數(shù)，可實時在線檢測垃圾填埋場含水率，不受填埋垃圾密度和溫度變化以及垃圾分布不均的影響。
【IPC分類】G01N23-00
【公開號】CN104568994
【申請?zhí)枴緾N201410785202
【發(fā)明人】凌永生, 賈文寶, 張皓嘉, 單卿, 黑大千, 侯聞宇
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月17日