專利名稱：一種利用廢橡膠顆粒制備甲烷氧化基質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢棄物資源化以及溫室氣體減排領(lǐng)域，特別是涉及到一種以廢橡膠顆粒為主 要成分的甲烷氧化基質(zhì)制備方法。
背景技術(shù)：
隨著甲烷(CH4)等溫室氣體排放產(chǎn)生的溫室效應(yīng)對(duì)人類的威脅逐漸加大，如引起更多 的干早、洪水和其他惡劣氣候，作為全球第二大溫室氣體排放國，中國面臨巨大的減排壓力。 CH4在大氣中的壽命約12年，其全球變暖潛勢(shì)(GWP)是C02的23倍，附加溫室效應(yīng)貢獻(xiàn) 率為20%，減排CH4將起到立竿見影的效果。大氣中的甲烷來源主要包括濕地、稻田、反 芻動(dòng)物、垃圾填埋場(chǎng)、煤礦開采、天然氣泄漏等。垃圾填埋場(chǎng)是CH4重要的人類活動(dòng)釋放源。 隨著我國的城市化進(jìn)程的加快，垃圾處理模式正逐步從露天堆放轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕l(wèi)生填埋為主，填 埋場(chǎng)CH4排放量將逐年上升。甲烷氧化細(xì)菌可以利用甲烷為惟一碳源和能源，將甲烷氧化為 二氧化碳和水，從而減少溫室氣體排放強(qiáng)度，這一過程稱為甲垸生物氧化。甲垸氧化細(xì)菌在 自然界中天然存在，特別是在甲烷豐富地區(qū)，如垃圾填埋場(chǎng)表層覆蓋土壤。甲垸生物氧化必須有氧氣的參與才能完成。土壤孔隙中的氧氣來源于空氣的擴(kuò)散作用。 由于土壤顆粒細(xì)小，導(dǎo)致空氣的擴(kuò)散作用較弱及細(xì)菌消耗氧氣，使得甲烷氧化細(xì)菌的活性及 其活動(dòng)范圍大大受限， 一般情況下甲烷氧化細(xì)菌主要出現(xiàn)在土壤表層50cm以內(nèi)，制約了甲 垸生物氧化在溫室氣體減排中的積極作用。發(fā)明人先前申請(qǐng)的專利(申請(qǐng)?zhí)?00710079552.6) 旨在通過改變氧氣的供應(yīng)模式，提高甲垸氧化效果，但該方法需要額外提供動(dòng)力供應(yīng)氧氣， 有一定的運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)，隨著我國工業(yè)的迅猛發(fā)展，廢橡膠的產(chǎn)生量也逐年增多，目前我國每年產(chǎn)生的廢 橡膠將近500萬噸。廢橡膠進(jìn)入填埋場(chǎng)后不易壓實(shí)，占用的寶貴的填埋場(chǎng)庫容。實(shí)現(xiàn)廢橡膠 的資源化對(duì)建設(shè)循環(huán)型社會(huì)，緩解填埋場(chǎng)壓力有重要意義。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種利用廢橡膠顆粒制備甲烷氧化基質(zhì)的方法，以提高垃圾填埋場(chǎng) 的甲烷氧化能力。本發(fā)明所提供的利用廢橡膠顆粒制備甲烷氧化基質(zhì)的方法，是將廢橡膠顆粒以摻混的方 式移植入置于富含甲垸、氧氣、養(yǎng)分和甲垸氧化細(xì)菌的天然環(huán)境中，共同構(gòu)建成一種多孔介 質(zhì)，甲烷、氧氣從多孔介質(zhì)的孔隙中流過，甲烷氧化細(xì)菌附著在廢橡膠顆粒的內(nèi)部表面，利 用環(huán)境中的甲烷、氧氣及養(yǎng)分，逐漸繁殖生長(zhǎng)，在廢橡膠顆粒上形成一層富含甲垸氧化細(xì)菌 的生物膜，最后通過篩分的方式將掛膜的廢橡膠顆粒與富含甲垸、氧氣、養(yǎng)分和甲垸氧化細(xì) 菌的環(huán)境相分離，掛膜的廢橡膠顆粒表面富含甲垸氧化細(xì)菌，顆粒內(nèi)部及顆粒之間孔隙發(fā)達(dá)， 有利于甲垸和氧氣的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)甲垸氣體的快速氧化。所述的廢橡膠顆粒通常來自于，經(jīng)粉碎的廢汽車輪胎、廢拖拉機(jī)輪胎、廢飛機(jī)輪胎、廢 手推車輪胎、廢自行車輪胎、廢橡膠件中的一種或幾種。所述的廢橡膠顆粒的粒徑分布范圍是lmm 100mm。所述的富含甲烷、氧氣、養(yǎng)分和甲垸氧化細(xì)菌的天然環(huán)境通常為，垃圾填埋場(chǎng)表層、沼 澤地表層、水稻田表層和森林土壤表層。 本發(fā)明具有顯著的有益效果 (1)由于甲烷的GWP是二氧化碳的23倍，因此本發(fā)明通過將甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳大 大降低了其全球增溫潛勢(shì)，對(duì)于削減填埋場(chǎng)溫室氣體排放具有顯著效應(yīng)；(2)本發(fā)明所述的廢橡膠顆?？紫栋l(fā)達(dá)，透氣性好，大氣擴(kuò)散的阻力小，基質(zhì)氧氣傳輸能力強(qiáng)；(3)本發(fā)明所述的廢橡膠顆粒表面附著的生物膜中富含養(yǎng)分、水分以及包含甲垸氧化細(xì)菌在內(nèi)的多種微生物，使得甲垸氧化細(xì)菌在自然界中的適應(yīng)能力強(qiáng)；(4)本發(fā)明所述的制備方法簡(jiǎn)單易掌握，不需要昂貴的儀器設(shè)備；(5)本發(fā)明不需要提供額外動(dòng)力即可實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)甲烷的生物氧化，有利于減輕填埋場(chǎng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)；(6)本發(fā)明所述原材料為橡膠類廢棄物，對(duì)于廢橡膠資源化利用有一定的示范效應(yīng)。
具體實(shí)施方式
按照本發(fā)明所述方法制備的廢橡膠顆粒甲烷氧化基質(zhì)既可以單獨(dú)使用，也可以與其他甲 烷氧化基質(zhì)混合使用。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。實(shí)施例本實(shí)施例選擇的廢橡膠為經(jīng)粉碎的汽車輪胎，橡膠顆粒的粒徑分布為3-5mm。(1) 在填埋場(chǎng)表面10mX5m范圍挖出原有的覆蓋土層；(2) 用孔徑為lmm的篩子篩分挖出的覆蓋土，取篩下物與廢橡膠顆粒以1:1的體積比 混合；(3) 加水將混合物的水分調(diào)整為30%左右，將混合物回填在填埋場(chǎng)表面；(4) 在填埋場(chǎng)環(huán)境下靜置，確?；|(zhì)濕潤(rùn)，直至觀察到混合物中橡膠顆粒表面有生物 膜產(chǎn)生；(5) 挖出混合物，用孔徑為2mm的篩子篩分混合物，篩上物即為掛膜的廢橡膠顆粒；(6) 將掛膜的廢橡膠顆粒填回先前挖開的5mX5m范圍填埋場(chǎng)表面；(7) 選取緊鄰5mX5m范圍未擾動(dòng)的填埋場(chǎng)表面作為對(duì)照；(8) 監(jiān)測(cè)掛膜的廢橡膠顆粒基質(zhì)以及緊鄰的填埋場(chǎng)表層覆蓋土中的甲垸排放量。 結(jié)果表明，填埋場(chǎng)表層覆蓋土的甲烷排放速率為30-150 g'm-^day—1，掛膜的廢橡膠顆粒基質(zhì)的甲垸排放速率為5 30g'm^'day—1。可見，和對(duì)照相比，掛膜的廢橡膠顆?；|(zhì)的 甲垸氧化能力顯著提高。
權(quán)利要求
1. 一種利用廢橡膠顆粒制備甲烷氧化基質(zhì)的方法，其特征在于廢橡膠顆粒以摻混的方式與富含甲烷、氧氣、養(yǎng)分和甲烷氧化細(xì)菌的天然環(huán)境共同構(gòu)成一種多孔介質(zhì)，甲烷、氧氣從多孔介質(zhì)的孔隙中流過，甲烷氧化細(xì)菌附著在廢橡膠顆粒的內(nèi)部表面并逐漸繁殖生長(zhǎng)，在廢橡膠顆粒上形成一層富含甲烷氧化細(xì)菌的生物膜，最后通過篩分的方式將掛膜的廢橡膠顆粒從多孔介質(zhì)中分離出來。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢橡膠顆粒通常來自于，經(jīng)粉碎的廢汽車輪胎、廢拖拉機(jī)輪胎、 廢飛機(jī)輪胎、廢手推車輪胎、廢自行車輪胎、廢橡膠件中的一種或幾種，廢橡膠顆粒的粒徑 分布范圍是lmm 100mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的富含甲烷、氧氣、養(yǎng)分和甲垸氧化細(xì)菌的天然環(huán)境通常為，垃 圾填埋場(chǎng)表層、沼澤地表層、水稻田表層和森林土壤表層。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于廢物資源化和溫室氣體減排技術(shù)范圍的一種利用廢橡膠顆粒制備甲烷氧化基質(zhì)的方法，將廢橡膠顆粒以摻混的方式移植入置于富含甲烷、氧氣、養(yǎng)分和甲烷氧化細(xì)菌的天然環(huán)境中培養(yǎng)，甲烷、氧氣從廢橡膠顆粒形成的孔隙中流過，甲烷氧化細(xì)菌附著在廢橡膠顆粒的內(nèi)外部表面并逐漸繁殖生長(zhǎng)，在廢橡膠顆粒上形成一層富含甲烷氧化細(xì)菌的生物膜，最后通過篩分將掛膜的廢橡膠顆粒與富含甲烷、氧氣、養(yǎng)分和甲烷氧化細(xì)菌的環(huán)境相分離，獲得的掛膜廢橡膠顆粒表面富含甲烷氧化細(xì)菌，顆粒內(nèi)部及顆粒間孔隙發(fā)達(dá)，有利于甲烷和氧氣的傳輸。
文檔編號(hào)B01D53/85GK101254403SQ200810089578
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者張相鋒 申請(qǐng)人:張相鋒