填埋垃圾含水率在線檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉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。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)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(jìn)程和城市經(jīng)濟(jì)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)以及垃圾降解、運(yùn)行安全和成本的主要因素。現(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?dú)特的 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 化以及垃圾滲濾液電導(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(shí)時(shí)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(shí)會受到垃圾有機(jī)質(zhì) 中Η的影響、密度影響及Cl、Fe和K等中子吸收截面大的元素的影響，難以得到準(zhǔn)確的測量 結(jié)果。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型為了解決現(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，能夠?qū)崟r(shí)地、原位地檢測生活垃圾填埋場垃圾的含水率。
[0004]本實(shí)用新型提供的填埋垃圾含水率在線檢測裝置，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、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(jī)與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)，其中中子源放置在屏蔽塊下 方，鍺酸鉍閃爍體探測器和氦-3探測器并排放置在屏蔽塊上方，鍺酸鉍閃爍體探測器和 氦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(jī)與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)。
[0005]進(jìn)一步改進(jìn)，所述的中子源為252Cf自發(fā)裂變中子源。
[0006] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述的中子源兩側(cè)設(shè)有聚乙烯隔斷層。
[0007] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述的屏蔽塊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。
[0008] 填埋垃圾含水率在線檢測方法，包括以下步驟：
[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)使用氦-3探測器和鍺酸鉍探測器分別進(jìn)行中子探測和伽瑪能譜測量；
[0011] 3)對探測到的伽瑪能譜進(jìn)行分析處理，得到標(biāo)記元素（Si)含量與填埋垃圾密度 的刻度曲線P=f(cSl)，以及不同密度條件下慢中子計(jì)數(shù)與被測填埋垃圾含水率的標(biāo)準(zhǔn)反 饋表；
[0012]4)對未知條件下的待測填埋垃圾進(jìn)行檢測，利用PGNAA技術(shù)檢測填埋垃圾中的標(biāo) 記元素（Si)含量CSl，將CSl值代入刻度曲線，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(biāo)準(zhǔn)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(jì)數(shù)Θ代入選定的校正曲線，分析得出填埋垃圾 總氫含量Η;
[0014] 6)利用下列等式分別計(jì)算氫修正因子Ω和中子吸收體修正因子φ
[0015] Ω=g(Cc，C0，CN，Cs)
[0016] Φ=h(Ccl，CFe，CK)
[0017] 其中CDC。，CN，Cs，Ccl，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(shí)驗(yàn)中獲取， g(CDC。，CN，Cs)關(guān)系式由待測填埋場中垃圾有機(jī)物平均分子式CvHw0xNySz確定；
[0018] 7)計(jì)算水中氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)λ
[0019] 8)根據(jù)步驟5) 6) 7)計(jì)算生活垃圾項(xiàng)理物圾圾名、爪準(zhǔn)：比=ηUΨ/λ。
[0020] 本實(shí)用新型有益效果在于：不受填埋垃圾密度和溫度變化以及垃圾分布不均的影 響，可實(shí)時(shí)在線檢測垃圾填埋場含水率。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0023] 本實(shí)用新型提供的填埋垃圾含水率在線檢測裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括中子源1、 鍺酸鉍探測器2、氦-3探測器3、屏蔽塊4、聚乙烯隔斷層5、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(jī)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(jī)與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)12。
[0024] 其中，所述的中子源1為252Cf自發(fā)裂變中子源。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。
[0025] 該裝置的中子源1、鍺酸鉍探測器2、氦-3探測器3、屏蔽塊4均放置于垃圾樣品腔 6內(nèi)，中子源1和垃圾樣品腔6之間設(shè)有聚乙烯隔斷層5。
[0026] 填埋垃圾含水率在線檢測方法，包括以下步驟：
[0027] 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；
[0028] 2)使用氦-3探測器和鍺酸鉍探測器分別進(jìn)行中子探測和伽瑪能譜測量；
[0029] 3)對探測到的伽瑪能譜進(jìn)行分析處理，得到標(biāo)記元素Si含量與填埋垃圾密度的 刻度曲線P=f(CSl)，以及不同密度條件下慢中子計(jì)數(shù)與被測填埋垃圾含水率的標(biāo)準(zhǔn)反饋 表，被測填埋垃圾含水率的標(biāo)準(zhǔn)反饋表如下：
[0030]
[0032] 4)對未知條件下的待測填埋垃圾進(jìn)行檢測，利用PGNAA技術(shù)檢測填埋垃圾中的標(biāo) 記元素Si含量CSl，將CSl值代入刻度曲線，得到該檢測垃圾密度值P;
[0033] 5)根據(jù)被測填埋垃圾含水率的標(biāo)準(zhǔn)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(jì)數(shù)Θ代入選定的校正曲線，分析得出填埋垃圾 總氫含量Η;
[0034] 6)利用下列等式分別計(jì)算氫修正因子Ω和中子吸收體修正因子φ
[0035] Ω = g(Cc，C0，CN，Cs)
[0036] Φ=h(Ccl,CFe,CK)
[0037] 其中CDC。，CN，Cs，Ccl，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(shí)驗(yàn)中獲取， g(CDC。，CN，Cs)關(guān)系式由待測填埋場中垃圾有機(jī)物平均分子式CvHw0xNySz確定；
[0038] 7)計(jì)算水中氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)λ
[0039] 8)根據(jù)步驟5) 6) 7)計(jì)算生活垃圾填埋場垃圾含水率：Η'=Η Ω Ψ/λ。
[0040] 本實(shí)用新型具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng) 指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作 出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(jī)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(jī)與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)（12)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種填埋垃圾含水率在線檢測裝置，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(jī)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(jì)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?jǐn)?shù)，可實(shí)時(shí)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】CN205067391
【申請?zhí)枴緾N201520691857
【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】2016年3月2日
【申請日】2015年9月8日
【公告號】CN104568994A