填埋垃圾含水率在线检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉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。
【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 埋技术以及垃圾降解、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 化以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Η的影响、密度影响及Cl、Fe和K等中子吸收截面大的元素的影响，难以得到准确的测量 结果。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型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，能够实时地、原位地检测生活垃圾填埋场垃圾的含水率。
[0004]本实用新型提供的填埋垃圾含水率在线检测装置，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、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，锗酸铋闪烁体探测器和氦-3探测器并排放置在屏蔽块上方，锗酸铋闪烁体探测器和 氦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乙烯隔断层。
[0007] 进一步改进，所述的屏蔽块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。
[0008] 填埋垃圾含水率在线检测方法，包括以下步骤：
[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；
[0011] 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(cSl)，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；
[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CSl，将CSl值代入刻度曲线，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，并将氦-3探测器探测到的慢中子计数Θ代入选定的校正曲线，分析得出填埋垃圾 总氢含量Η;
[0014] 6)利用下列等式分别计算氢修正因子Ω和中子吸收体修正因子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(CDC。，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；
[0018] 7)计算水中氢元素质量分数λ
[0019] 8)根据步骤5) 6) 7)计算生活垃圾項理物圾圾名、爪準：比=ηUΨ/λ。
[0020] 本实用新型有益效果在于：不受填埋垃圾密度和温度变化以及垃圾分布不均的影 响，可实时在线检测垃圾填埋场含水率。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0023] 本实用新型提供的填埋垃圾含水率在线检测装置结构如图1所示，包括中子源1、 锗酸铋探测器2、氦-3探测器3、屏蔽块4、聚乙烯隔断层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、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。
[0024] 其中，所述的中子源1为252Cf自发裂变中子源。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。
[0025] 该装置的中子源1、锗酸铋探测器2、氦-3探测器3、屏蔽块4均放置于垃圾样品腔 6内，中子源1和垃圾样品腔6之间设有聚乙烯隔断层5。
[0026] 填埋垃圾含水率在线检测方法，包括以下步骤：
[0027] 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；
[0028] 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；
[0029] 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(CSl)，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，被测填埋垃圾含水率的标准反馈表如下：
[0030]
[0032] 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CSl，将CSl值代入刻度曲线，得到该检测垃圾密度值P;
[0033] 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Θ代入选定的校正曲线，分析得出填埋垃圾 总氢含量Η;
[0034] 6)利用下列等式分别计算氢修正因子Ω和中子吸收体修正因子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(CDC。，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；
[0038] 7)计算水中氢元素质量分数λ
[0039] 8)根据步骤5) 6) 7)计算生活垃圾填埋场垃圾含水率：Η'=Η Ω Ψ/λ。
[0040] 本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当 指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作 出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
【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)。
【专利摘要】本实用新型提供了一种填埋垃圾含水率在线检测装置，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】CN205067391
【申请号】CN201520691857
【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】2016年3月2日
【申请日】2015年9月8日
【公告号】CN104568994A