填埋垃圾含水率在线检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及填埋垃圾含水率检测领域，具体是一种填埋垃圾含水率在线检测装置 及其检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的加快，城市居民生活过程中产生的 固体废物也日益增多，垃圾处理已成为限制城市化进程和城市经济发展的重大问题之一。 卫生填埋是我国目前城市生活垃圾处理的主要方式，其中垃圾含水率是影响生物反应器填 埋技术W及垃圾降解、运行安全和成本的主要因素。现有的填埋场含水率测量方法如中子 法、电磁技术、电阻传感器技术等方法，均有其各自的优势和限制。基于垃圾填埋场独特的 复杂特性，如垃圾组分的非均匀性，填埋过程中由于生物降解导致的温度的变化，密度的变 化W及垃圾渗滤液电导率的变化等，使得现有方法无法应用于垃圾填埋场内水分的实时原 位测量。如图1所示，传统的中子测水技术在测量填埋场垃圾中水分时会受到垃圾有机质 中H的影响、密度影响及ClJe和K等中子吸收截面大的元素的影响，难W得到准确的测量 结果。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种填埋垃圾含水率在线检测装置及其 检测方法，能够实时地、原位地检测生活垃圾填埋场垃圾的含水率。
[0004] 本发明提供的填埋垃圾含水率在线检测装置，包括中子源、错酸饿探测器、氮-3 探测器、屏蔽块、聚己締隔断层、垃圾样品腔、第一放大器、第二放大器、第一多道分析器、第 二多道分析器、数据处理系统、工控机与数据显示系统，其中中子源放置在屏蔽块下方，错 酸饿闪烁体探测器和氮-3探测器并排放置在屏蔽块上方，错酸饿闪烁体探测器和氮-3探 测器分别与第一放大器和第二放大器连接，第一放大器和第二放大器分别与第一多道分析 器和第二多道分析器连接后，依次连接数据处理系统和工控机与数据显示系统。
[0005] 进一步改进，所述的中子源为252Cf自发裂变中子源。
[0006] 进一步改进，所述的中子源两侧设有聚己締隔断层。
[0007] 进一步改进，所述的屏蔽块为含棚聚己締屏蔽块，由15%的碳化棚与85%高密度 聚己締聚合而成。
[000引本发明还提供了一种填埋垃圾含水率在线检测方法，包括W下步骤：
[0009] 1)使用中子源照射一系列不同密度不同含水率条件下的填埋垃圾；
[0010] 2)使用氮-3探测器和错酸饿探测器分别进行中子探测和伽玛能谱测量；
[0011] 扣对探测到的伽玛能谱进行分析处理，得到标记元素仪）含量与填埋垃圾密度 的刻度曲线P =f(Csi)，化及不同密度条件下慢中子计数与被测填埋垃圾含水率的标准反 馈表；
[0012] 4)对未知条件下的待测填埋垃圾进行检测，利用PGNAA技术检测填埋垃圾中的标 记元素（Si)含量Csi，将Cs准代入刻度曲线，得到该检测垃圾密度值p ;
[0013] 5)根据被测填埋垃圾含水率的标准反馈表选取与被测垃圾密度值P相对应的校 正曲线，并将氮-3探测器探测到的慢中子计数0代入选定的校正曲线，分析得出填埋垃圾 总氨含量H ;
[0014] 6)利用下列等式分别计算氨修正因子Q和中子吸收体修正因子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分别为错酸饿探测器检测得到的C，0, N，S，Cl,化和 K元素的质量百分含量；g和h分别代表函数关系式，h(Ca，Cp。，Ck)关系式由实验中获取， g(C。，C。，旬，Cs)关系式由待测填埋场中垃圾有机物平均分子式(；H，0,NyS,确定；
[001引 7)计算水中氨元素质量分数入；
【主权项】
1. 一种填埋垃圾含水率在线检测装置，其特征在于：包括中子源（1)、锗酸铋探测器 (2)、氦-3探测器（3)、屏蔽块（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)、数据处理系统（11)、工控机与数据显示系统（12)，其中中子源（1)放 置在屏蔽块（4)下方，锗酸铋闪烁体探测器（2)和氦-3探测器（3)并排放置在屏蔽块（4) 上方，锗酸铋闪烁体探测器（2)和氦-3探测器（3)分别与第一放大器（7)和第二放大器 (8)连接，第一放大器（7)和第二放大器（8)分别与第一多道分析器（9)和第二多道分析器 (10)连接后，依次连接数据处理系统（11)和工控机与数据显示系统（12)。
2. 根据权利要求1所述的填埋垃圾含水率在线检测装置，其特征在于：所述的中子源 (1)为252Cf自发裂变中子源。
3. 根据权利要求1或2所述的填埋垃圾含水率在线检测装置，其特征在于：所述的中 子源（1)外侧设有聚乙烯隔断层（5)。
4. 根据权利要求1所述的填埋垃圾含水率在线检测装置，其特征在于：所述的屏蔽块 (4)为含硼聚乙烯屏蔽块，由15%的碳化硼与85%高密度聚乙烯聚合而成。
5. -种填埋垃圾含水率在线检测方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 使用中子源照射一系列不同密度不同含水率条件下的填埋垃圾； 2) 使用氦_3探测器和锗酸铋探测器分别进行中子探测和伽玛能谱测量； 3) 对探测到的伽玛能谱进行分析处理，得到标记元素Si含量与填埋垃圾密度的刻度 曲线P=f(CSi)，以及不同密度条件下慢中子计数与被测填埋垃圾含水率的标准反馈表； 4) 对未知条件下的待测填埋垃圾进行检测，利用PGNAA技术检测填埋垃圾中的标记元 素Si含量CSi，将CSi值代入刻度曲线，得到该检测垃圾密度值P; 5) 根据被测填埋垃圾含水率的标准反馈表选取与被测垃圾密度值P相对应的校正曲 线，并将氦-3探测器探测到的慢中子计数0代入选定的校正曲线，分析得出填埋垃圾总氢 含量H; 6) 利用下列等式分别计算氢修正因子Q和中子吸收体修正因子步 Q=g(Cc,C0,CN,Cs) 步=h(Ccl，CFe，CK) 其中C。，Q，CN，Cs，Ca，CFe，&分别为锗酸铋探测器检测得到的C，0,N，S，Cl，Fe和K元 素的质量百分含量；g和h分别代表函数关系式，h(Ca，CFe，CK)关系式由实验中获取， g(C。，Q，CN，Cs)关系式由待测填埋场中垃圾有机物平均分子式CvHw0xNySz确定； 7) 计算水中氢元素质量分数入：
8) 根据步骤5) 6) 7)计算生活垃圾填埋场垃圾含水率：H' =HQW/入。
【专利摘要】本发明提供了一种填埋垃圾含水率在线检测装置及其检测方法，该装置主要包括中子源、锗酸铋探测器、氦-3探测器、屏蔽块、聚乙烯隔断层、垃圾样品腔、聚乙烯隔断层、垃圾样品腔、第一放大器、第二放大器、第一多道分析器、第二多道分析器、数据处理系统、工控机与数据显示系统。通过公式填埋垃圾含水率=检测慢中子计数得到的总氢含量×中子吸收体修正因子×氢修正因子/水中氢元素质量分数，可实时在线检测垃圾填埋场含水率，不受填埋垃圾密度和温度变化以及垃圾分布不均的影响。
【IPC分类】G01N23-00
【公开号】CN104568994
【申请号】CN201410785202
【发明人】凌永生, 贾文宝, 张皓嘉, 单卿, 黑大千, 侯闻宇
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月17日