本發(fā)明涉及一種垃圾填埋場氧化亞氮排放模型建立方法、排放量估算方法和系統(tǒng)，屬于溫室氣體監(jiān)測領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、氧化亞氮（n2o）是一種溫室氣體，其對全球氣候的影響非常重要。填埋場是城市生活垃圾處理的主要方式之一，同時也是n2o和甲烷（ch4）的重要排放源。n2o具有極高的增溫效應(yīng)，其每分子的增溫潛勢約為二氧化碳（co2）的273倍，且能在大氣中長期穩(wěn)定存在，對臭氧層具有較強的破壞作用。在填埋場中，n2o的排放是環(huán)境管理中需要關(guān)注的問題。

2、當(dāng)前，n2o排放通量的現(xiàn)場監(jiān)測主要是通過靜態(tài)箱和渦度相關(guān)等方法完成，在此基礎(chǔ)上，利用多個測量點數(shù)據(jù)的平均值和填埋場面積、時間的乘積，計算得到n2o的排放量：

3、

4、一方面，該方法具有較大的誤差。在填埋場地上，n2o的排放具有顯著的空間差異性。n2o主要集中于垃圾填埋作業(yè)面上排放，填埋庫區(qū)的其他區(qū)域排放量則顯著較低。而填埋庫區(qū)面積之大，在現(xiàn)實監(jiān)測活動中受成本的限制，往往難以布置足夠多的通量監(jiān)測點。因此，上述公式中的值存在較大誤差，從而導(dǎo)致排放量估算的不準(zhǔn)確。另一方面，現(xiàn)場監(jiān)測方法也不適用于大范圍（特定地理區(qū)域、特定國家）的填埋場n2o排放總量估算，對范圍內(nèi)的所有填埋場進行一一現(xiàn)場監(jiān)測需要耗費大量人力物力成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種垃圾填埋場氧化亞氮排放模型建立方法、估算方法和系統(tǒng)，利用該方法建立的n2o估算模型能夠解決單個填埋場估算精度低的問題，且能夠進行大范圍地區(qū)內(nèi)填埋場n2o排放總量的快速估算。

2、為了解決上述技術(shù)問題，一方面本發(fā)明公開了一種垃圾填埋場氧化亞氮排放模型建立方法，包括：

3、s11、獲取垃圾填埋場的歷史垃圾-氧化亞氮排放量信息，所述垃圾-氧化亞氮排放量信息包括：

4、進場垃圾含氮量、垃圾是否經(jīng)過機械破碎預(yù)處理、同一個工作面上n2o排放連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述同一個工作面上n2o排放連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)包括填埋相鄰兩層的時間步長和填埋相鄰兩層之間時間段內(nèi)的n2o排放量；

5、s12、將獲取的垃圾-氧化亞氮排放量信息輸入n2o排放模型，對n2o排放模型的參數(shù)進行擬合，獲得不同垃圾類型的模型參數(shù)取值范圍；

6、所述n2o排放模型為：

7、；

8、其中n為垃圾填埋層序號，n>1；為填埋相鄰兩層的時間步長，單位為h；為第層垃圾填埋結(jié)束時間點，單位為h，；為時間段內(nèi)的n2o排放量，單位為mg?n·kg-1?waste；為氧氣濃度隨時間變化系數(shù)，單位為%·h-1；為垃圾n2o產(chǎn)生潛勢隨氧氣濃度的變化速率，單位為mg?n·kg-1?waste·%-1；為垃圾n2o產(chǎn)生潛勢隨氧氣濃度的變化截距，單位為mg?n·kg-1?waste；k是填埋場n2o排放半衰期，單位為h-1；為指示n2o排放量s曲線中點位置的常數(shù)；

9、所述n2o排放模型的參數(shù)為：、、、k、。

10、具體地，所述步驟s12中采用spss軟件對n2o排放模型的參數(shù)進行擬合。

11、具體地，氧氣濃度隨時間變化系數(shù)取值范圍為0.02~0.06?%·h-1；

12、垃圾n2o產(chǎn)生潛勢隨氧氣濃度的變化速率的取值范圍為：若進場垃圾含氮量小于2%，取值0~0.1?mg?n·kg-1?waste·%-1，若進場垃圾含氮量屬于區(qū)間[2%,?3%]，取值0.1~0.5?mg?n·kg-1?waste·%-1，若進場垃圾含氮量大于3%，取值0.5~0.6?mgn·kg-1?waste·%-1；

13、垃圾n2o產(chǎn)生潛勢隨氧氣濃度的變化截距的取值為-0.5~0?mg?n·kg-1waste；

14、填埋場n2o排放半衰期的取值為：對于填埋前未經(jīng)過機械破碎預(yù)處理的垃圾，k取值為0~0.05?h-1，對于經(jīng)過機械破碎預(yù)處理的垃圾，k取值0.05~0.45?h-1；

15、指示n2o排放量s曲線中點位置的常數(shù)取值2~5。

16、優(yōu)選地，n2o排放模型的參數(shù)取值為：

17、?=?0.04%·h-1，?=?0.3?mg?n·kg-1?waste·%-1，?=?-0.25?mg?n·kg-1?waste，?=?3.5，?=?0.025?h-1。

18、另一方面，本發(fā)明還公開了一種垃圾填埋場氧化亞氮排放量估算方法，包括步驟：

19、s21、計算填埋場n2o排放因子ef：

20、對根據(jù)上述方法建立的垃圾填埋場氧化亞氮排放模型，根據(jù)待估算垃圾填埋場的垃圾特征，確定模型參數(shù)取值，將作為自變量，在條件下獲取的值；所述垃圾特征包括進場垃圾含氮量、垃圾是否經(jīng)過機械破碎預(yù)處理；

21、如果，認(rèn)為進入穩(wěn)定階段，的值為填埋場n2o排放因子ef；為預(yù)設(shè)的變化速率閾值；

22、s22、垃圾填埋場氧化亞氮排放量的年估算值q為：

23、

24、其中，q的單位為gg?n；w為垃圾年填埋量，單位為噸。

25、具體地，步驟s21中采用matlab編程繪制隨變化的曲線，獲取的值；并計算的變化速率，獲取填埋場n2o排放因子ef。

26、優(yōu)選地，預(yù)設(shè)的變化速率閾值為0.1%。

27、另一方面，本發(fā)明還公開了一種垃圾填埋場氧化亞氮排放量估算系統(tǒng)，包括：

28、填埋場n2o排放因子ef計算模塊1，用于計算填埋場n2o排放因子ef，具體步驟為：對根據(jù)上述方法建立的垃圾填埋場氧化亞氮排放模型，根據(jù)待估算垃圾填埋場的垃圾特征，確定模型參數(shù)取值，將作為自變量，在條件下獲取的值；所述垃圾特征包括進場垃圾含氮量、垃圾是否經(jīng)過機械破碎預(yù)處理；

29、如果，認(rèn)為進入穩(wěn)定階段，的值為填埋場n2o排放因子ef；為預(yù)設(shè)的變化速率閾值；

30、垃圾填埋場氧化亞氮排放量估算值獲取模塊2，用于計算垃圾填埋場氧化亞氮排放量的年估算值q：

31、；

32、其中，q的單位為gg?n；w為垃圾年填埋量，單位為噸。

33、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的垃圾填埋場氧化亞氮排放模型建立方法、排放量估算方法和系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)單個填埋場和大范圍內(nèi)的垃圾填埋場n2o排放量估算，且估算準(zhǔn)確性高，估算成本低。該方法創(chuàng)新性地提出了垃圾填埋場n2o排放模型，揭示了填埋場n2o排放的本質(zhì)特征：n2o集中在填埋工作面釋放，并在一定時間后釋放量達(dá)到穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種垃圾填埋場氧化亞氮排放模型建立方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場氧化亞氮排放模型建立方法，其特征在于，所述步驟s12中采用spss軟件對n2o排放模型的參數(shù)進行擬合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場氧化亞氮排放模型建立方法，其特征在于，氧氣濃度隨時間變化系數(shù)取值范圍為0.02~0.06?%·h-1；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垃圾填埋場氧化亞氮排放模型建立方法，其特征在于，n2o排放模型的參數(shù)取值為：?=?0.04%·h-1，?=?0.3?mg?n·kg-1?waste·%-1，?=?-0.25mg?n·kg-1?waste，?=?3.5，?=?0.025?h-1。

5.一種垃圾填埋場氧化亞氮排放量估算方法，其特征在于，包括步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的垃圾填埋場氧化亞氮排放量估算方法，其特征在于，步驟s21中采用matlab編程繪制隨變化的曲線，獲取的值；并計算的變化速率，獲取填埋場n2o排放因子ef。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的垃圾填埋場氧化亞氮排放量估算方法，其特征在于，預(yù)設(shè)的變化速率閾值為0.1%。

8.一種垃圾填埋場氧化亞氮排放量估算系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垃圾填埋場氧化亞氮排放量估算系統(tǒng)，其特征在于，所述填埋場n2o排放因子ef計算模塊（1）采用matlab編程繪制隨變化的曲線，獲取的值；并計算的變化速率，獲取填埋場n2o排放因子ef。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垃圾填埋場氧化亞氮排放量估算系統(tǒng)，其特征在于，預(yù)設(shè)的變化速率閾值為0.1%。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種垃圾填埋場氧化亞氮排放模型建立方法、排放量估算方法和系統(tǒng)，其中排放模型建立方法包括：獲取垃圾填埋場的歷史垃圾?氧化亞氮排放量信息；基于Logistic模型建立N<subgt;2</subgt;O排放模型，模型參數(shù)為氧氣濃度隨時間變化系數(shù)、垃圾N<subgt;2</subgt;O產(chǎn)生潛勢隨氧氣濃度的變化速率、垃圾N<subgt;2</subgt;O產(chǎn)生潛勢隨氧氣濃度的變化截距、填埋場N<subgt;2</subgt;O排放半衰期和指示N<subgt;2</subgt;O排放量S曲線中點位置的常數(shù)；將獲取的垃圾?氧化亞氮排放量信息輸入N<subgt;2</subgt;O排放模型，對模型參數(shù)進行擬合，得到不同垃圾類型的模型參數(shù)取值范圍。利用該方法建立的N<subgt;2</subgt;O排放模型能夠解決單個填埋場估算精度低的問題，且能夠進行大范圍地區(qū)內(nèi)填埋場N<subgt;2</subgt;O排放總量的快速估算。

技術(shù)研發(fā)人員：葉蓉,張成,楊子溢,張后虎,黃柳青,劉景龍,嚴(yán)小飛
受保護的技術(shù)使用者：生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30