CN103776656A

CN103776656A - 一种固体垃圾样品的采样方法、采样器及采样系统

Info

Publication number: CN103776656A
Application number: CN201410041179.5A
Authority: CN
Inventors: 徐期勇; 夏旦凌; 田颖; 金潇
Original assignee: Peking University Shenzhen Graduate School
Current assignee: Peking University Shenzhen Graduate School
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2014-05-07

Abstract

本发明提供一种固体垃圾样品的采样方法、采样器及采样系统，其中采样方法包括：步骤S1，在垃圾填埋装置不同高度处设置采样口；步骤S2，将采样器水平插入所述采样口，转动所述采样器直至贯穿所在高度的垃圾层；步骤S3，反向转动所述采样器直至从所述采样口脱离；步骤S4，收集所述采样器上的固体垃圾样品；其中，所述采样器包括把手以及自所述把手垂直延伸的钻杆，所述钻杆表面设有连续的螺旋槽。本发明提供的固体垃圾样品的采样方法、采样器及采样系统，采用水平方向钻取的采样方式，可获得同一高度上的垃圾混合样品，保证了采样的灵活性和样品的均匀性及代表性，同时降低了对垃圾填埋装置运行稳定性的影响。

Description

一种固体垃圾样品的采样方法、采样器及采样系统

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种固体垃圾样品的采样方法、采样器及采样系统。

背景技术

以厌氧微生物处理技术为基础的模拟生物反应器填埋工艺已逐渐发展成为城市生活垃圾的主要处理方式之一。实验室条件下的厌氧生物反应器填埋研究多采用模拟填埋柱的方式进行，在密闭的模拟柱中填充一定量的混合生活垃圾，控制模拟填埋柱的厌氧条件，通过不同阶段的气体（填埋气）、液体（渗滤液）及固体（垃圾）样品的监测分析来全面反映监测厌氧填埋柱内垃圾的降解程度及产甲烷变化。其中，渗滤液以及气体样品的采集相对比较简单，目前实验室条件下的模拟填埋柱分析也大多集中在这两个方面。但如何能获得有代表性的固体垃圾样品却较难实现，实验室条件下的厌氧模拟填埋柱一般规模较小，固体样品采集不易实现，现有的相关研究中鲜有涉及到固相垃圾的取样及后期的监测分析方法。

固体样品取样困难的原因主要有两个方面：（1）取样过程中难以保证模拟填埋柱内的厌氧环境。产甲烷菌为严格厌氧菌，对环境条件变化极为敏感。若模拟填埋柱内的厌氧环境受到破坏，混入其中的氧气将会抑制厌氧微生物的活性，从而降低垃圾降解速率和甲烷产量；此外，为保证垃圾层中微生物菌群分布的稳定性，垃圾不可随意翻动，因此普通的方法一般只能取得表层的垃圾，而取得垃圾层内部的固体样品很困难，所得样品不具有代表性。（2）固体样品的采集易破坏填埋柱内的水力条件，降低反应器运行的稳定性。实际垃圾填埋场的固体取样多采用竖直管钻取法，其特点为可以采集到从上到下不同垃圾层高度的所有垃圾样品。实验室规模下的模拟填埋柱如果采用此方法，会造成取样后的空隙无法恢复，反应器内初始均匀水力条件遭到严重破坏，渗滤液回流路径发生变化，截流现象会影响模拟柱内微生物种群的活性，降低生物反应器运行的稳定性。

在实验室规模的厌氧生物反应器中，固体样品采集一般可采用镊子伸入反应器夹取（反应器壁上带取样孔）或者打开反应器直接采集表层样品。这些方法操作简单，但也存在较多的缺点，例如垃圾取出比较困难（无法取出粒径大于孔径的垃圾的样品），且只能取到贴近反应器内壁的样品，缺乏代表性；直接打开反应器顶盖特别容易破坏反应器的厌氧条件和微生物的活性，且只能取出上层的固体样品，也不具有代表性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种科学有效地取得固体垃圾样品的采样方法、采样器及采样系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种固体垃圾样品的采样方法，包括：

步骤S1，在垃圾填埋装置不同高度处设置采样口；

步骤S2，将采样器水平插入所述采样口，转动所述采样器直至贯穿所在高度的垃圾层；

步骤S3，反向转动所述采样器直至从所述采样口脱离；

步骤S4，收集所述采样器上的固体垃圾样品；

其中，所述采样器包括把手以及自所述把手垂直延伸的钻杆，所述钻杆表面设有连续的螺旋槽。

其中，所述步骤S2-S4按照所述步骤S1设置的采样口的高度，从高到低依次执行。

其中，设有所述连续螺旋槽的所述钻杆的长度a为150-300mm，所述钻杆的直径b为20-40mm，所述螺旋槽的槽深c为10-20mm，所述螺旋槽的槽宽d为15-30mm。

其中，设置所述采样口的直径略大于所述钻杆的直径。

本发明还提供一种固体垃圾样品的采样器，包括：把手以及自所述把手垂直延伸的钻杆，所述钻杆表面设有连续的螺旋槽。

本发明还提供一种固体垃圾样品的采样系统，包括：

填埋有垃圾层的垃圾填埋装置，其按高度从高到低设有采样口；

采样器，用于按所述采样口高度从高到低依次插入所述采样口，分别获得不同高度的固体垃圾样品，包括：把手以及自所述把手垂直延伸的钻杆，所述钻杆表面设有连续的螺旋槽。

其中，所述采样器的钻杆的直径略小于所述采样口的直径。

本发明提供的固体垃圾样品的采样方法、采样器及采样系统，采用水平方向钻取的采样方式，可获得同一高度上的垃圾混合样品，保证了采样的灵活性和样品的均匀性及代表性，同时降低了对垃圾填埋装置运行稳定性的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一一种固体垃圾样品的采样方法的流程示意图。

图2是本发明实施例一一种固体垃圾样品的采样方法中所使用的采样器的结构示意图。

图3A-3D是本发明实施例一一种固体垃圾样品的采样方法的各具体过程示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

本发明实施例一提供一种固体垃圾样品的采样方法，将现有竖直管钻取法的自上向下的竖直方向采样方式，改进为水平方向钻取的采样方式，具体包括以下步骤，请参照图1所示：

步骤S1，在垃圾填埋装置不同高度处设置采样口；

步骤S2，将采样器水平插入采样口，转动采样器直至贯穿所在高度的垃圾层；

步骤S3，反向转动采样器直至从采样口脱离；

步骤S4，收集采样器上的固体垃圾样品。

上述步骤S2-S4按照采样口的高度，从高到低依次执行，即先在高度最高的采样口插入采样器，实施转动-贯穿-反向转动-取出-收集步骤，便完成了在该高度的采样。然后再在高度次之的采样口继续执行步骤S2-S4，直至所有高度的样品采集完毕，采样结束。按照采样口的高度从高到低进行采样，可以减小采样误差，真实反映该采样口对应高度垃圾层的垃圾降解程度及产甲烷变化等情况。如果从下方的采样口开始采样的话，位于采样口上方的垃圾层在重力作用下下降，导致垃圾层错位，与实际不符，在该高度采集取得的固体垃圾样品并不是该高度对应的垃圾层的样品，并且高度越高的采样口其采样误差就越大。

需要说明的是，步骤S1是设置步骤，并不是每次采样均须执行该步骤，在垃圾填埋装置不同高度处设置采样口后，采样只需执行步骤S2-S4即可。

请再参照图2所示，为本发明实施例一固体垃圾样品的采样方法中所使用的采样器的结构示意图。该采样器2包括把手20以及自把手20垂直延伸的钻杆21，钻杆21表面设有连续的螺旋槽210。采样器2的尺寸可以根据垃圾填埋装置的体积及具体的应用场景而定，本实施例中，采样器2的尺寸范围为：设有连续螺旋槽210的钻杆21的长度a为150-300mm，钻杆21的直径b为20-40mm，螺旋槽210的槽深c为10-20mm，螺旋槽210的槽宽d为15-30mm。钻杆21设置螺旋槽210的好处在于，一方面可以在转动采样器2时，钻杆21在水平方向螺旋式前进，利于逐渐深入所在高度的垃圾层直至贯穿，在此过程中钻杆21与垃圾填埋装置中的垃圾形成一定的剪切力，使固体垃圾样品粘附在螺旋槽210的槽隙211中；另一方面反向转动采样器2，可以将粘附在螺旋槽210上的固体垃圾样品带出，以便收集。采样口的直径略大于钻杆21的直径，以降低采样器2进入垃圾填埋装置的过程中空气混入的可能性，保证垃圾填埋装置内的厌氧条件不会受到较大影响。

如图3A-3D所示，为本发明实施例一固体垃圾样品的采样方法的各具体过程示意图。

首先，如图3A所示，在垃圾填埋装置1上设置不同高度的采样口10，其直径略大于采样器2的钻杆21的直径，在保证采样器2顺利插入垃圾填埋装置1的同时，尽可能防止空气进入垃圾填埋装置1反应器而影响其稳定性。

然后如图3B所示，采样器2从某一高度的采样口10插入，充分转动，通过采样器2与对应高度的垃圾层形成的剪切力，使固体垃圾样品能够粘附在采样器2的螺旋槽210的槽隙211中，并直至贯穿所在高度的垃圾层，这样能够采集到完整反映该高度垃圾层垃圾降解程度及产甲烷变化情况的固体垃圾样品。

再如图3C所示，反向转动采样器2，使之慢慢抽离出垃圾填埋装置1，固体垃圾样品11也随之携带出来。然后如图3D所示，清理采样器2的槽隙211内的固体垃圾样品11，放入样品袋中密封保存，此高度采样结束，关闭采样口以保证垃圾填埋装置的密闭性。

重复上述过程，进行下一高度采样口固体样品的采集。以此类推，从上到下依次进行。

在实际垃圾填埋场中，特定采样点固体样品的获取一般是使用竖直管插入固体垃圾层中，因为实际填埋规模比较大，垂直插入一般不会对周围垃圾层以及填埋场整体的稳定性造成影响。但是在实验室条件下的小型垃圾填埋装置中，垂直取样会留下一定的取样空间，该取样空间相对垃圾填埋装置内的垃圾层不能忽略且会保留较长时间，因此会破坏微生物群落的分布和垃圾填埋装置的稳定性，同时会影响其水力条件，破坏渗滤液的均匀流动。因此，本发明提出的固体垃圾样品的采样方法，采用螺旋式水平钻取采样方式，尤其适用于实验室规模的垃圾填埋装置的固体采样。

利用本实施例的采样方法采集固体垃圾样品有以下几个优点：

一、可以根据实验分析需要在垃圾填埋装置的不同高度设置采样口。与竖直管取样方法相比，尽可能地减少了反应器内垃圾量的减少，降低了对垃圾填埋装置运行稳定性的影响；而与上层取样和小范围镊取法相比，高度的灵活性和样品的均匀性也得到了保证；

二、采样器直径的选择需与采样口直径相适应，通常采样器的直径略小于采样口的直径，这样，采样器进入垃圾填埋装置的过程中空气混入的可能性大大降低，可以保证垃圾填埋装置内的厌氧条件不会受到较大影响；另外在采样口直径设置合适，尺寸相对比较小的情况下，取得固体样品的同时可尽可能地减少对垃圾填埋装置内微生物稳定群落和结构的破坏，保证其顺利运行；

三、采样器可伸入到垃圾填埋装置内部进行采样，因此能获得垃圾填埋装置内部同一高度的固体垃圾样品，所取样品具有很高的代表性；

四、在实验室小型垃圾填埋装置中，本发明实施例的水平采样后留下的采样空隙（即采样器2的螺旋槽21钻过垃圾层留下的空隙），可在上层垃圾重力作用下逐渐压实恢复到采样前的稳定状态。因此与垂直取样相比，水平采样可减少对垃圾层水力条件和微生物稳定性的影响，保证垃圾填埋装置的正常工作。

本发明可广泛用于实验室规模装置以及堆肥发酵罐等中小型反应器的固体采样，是固体采样方法的一种改进。

请再参照图2所示，本发明实施例二提供一种垃圾填埋装置的采样器，包括：把手20以及自把手20垂直延伸的钻杆21，钻杆21表面设有连续的螺旋槽210。采样器2的尺寸可以根据垃圾填埋装置的体积及具体的应用场景而定，本实施例中，采样器2的尺寸范围为：设有连续螺旋槽210的钻杆21的长度a为150-300mm，钻杆21的直径b为20-40mm，螺旋槽210的槽深c为10-20mm，螺旋槽210的槽宽d为15-30mm。

本实施例的采样器，应用在本发明实施例一的固体垃圾样品的采样方法中，能够顺利采集得到同一高度垃圾层的固体垃圾样品，其带来的有益效果请参照本发明实施例一的说明，此处不再赘述。

本发明实施例三提供一种固体垃圾样品的采样系统，包括：

填埋有垃圾层的垃圾填埋装置1，其按高度从高到低设有采样口10；

采样器2，用于按采样口10高度从高到低依次插入采样口10，分别获得不同高度的固体垃圾样品，包括：把手20以及自把手20垂直延伸的钻杆21，钻杆21表面设有连续的螺旋槽210。采样器2的尺寸可以根据垃圾填埋装置的体积及具体的应用场景而定，本实施例中，采样器2的尺寸范围为：设有连续螺旋槽210的钻杆21的长度a为150-300mm，钻杆21的直径b为20-40mm，螺旋槽210的槽深c为10-20mm，螺旋槽210的槽宽d为15-30mm。采样器2的钻杆21的直径略小于采样口10的直径，这样，采样器2进入垃圾填埋装置1的过程中空气混入的可能性大大降低，可以保证垃圾填埋装置1内的厌氧条件不会受到较大影响。

本实施例的采样系统，应用在本发明实施例一的固体垃圾样品的采样方法中，能够顺利采集得到同一高度垃圾层的固体垃圾样品，其带来的有益效果请参照本发明实施例一的说明，此处不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种固体垃圾样品的采样方法，包括：

步骤S1，在垃圾填埋装置不同高度处设置采样口；

步骤S3，反向转动所述采样器直至从所述采样口脱离；

步骤S4，收集所述采样器上的固体垃圾样品；

其中，所述采样器包括把手（20）以及自所述把手（20）垂直延伸的钻杆（21），所述钻杆（21）表面设有连续的螺旋槽（210）。

2.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，所述步骤S2-S4按照所述步骤S1设置的采样口的高度，从高到低依次执行。

3.根据权利要求2所述的采样方法，其特征在于，设有所述连续螺旋槽（210）的所述钻杆（21）的长度a为150-300mm，所述钻杆（21）的直径b为20-40mm，所述螺旋槽（210）的槽深c为10-20mm，所述螺旋槽（210）的槽宽d为15-30mm。

4.根据权利要求1所述的采样方法，其特征在于，设置所述采样口的直径略大于所述钻杆（21）的直径。

5.一种固体垃圾样品的采样器，其特征在于，包括：把手（20）以及自所述把手（20）垂直延伸的钻杆（21），所述钻杆（21）表面设有连续的螺旋槽（210）。

6.根据权利要求5所述的采样器，其特征在于，设有所述连续螺旋槽（210）的所述钻杆（21）的长度a为150-300mm，所述钻杆（21）的直径b为20-40mm，所述螺旋槽（210）的槽深c为10-20mm，所述螺旋槽（210）的槽宽d为15-30mm。

7.一种固体垃圾样品的采样系统，其特征在于，包括：

填埋有垃圾层的垃圾填埋装置（1），其按高度从高到低设有采样口（10）；

采样器（2），用于按所述采样口（10）高度从高到低依次插入所述采样口（10），分别获得不同高度的固体垃圾样品，包括：把手（20）以及自所述把手（20）垂直延伸的钻杆（21），所述钻杆（21）表面设有连续的螺旋槽（210）。

8.根据权利要求7所述的采样系统，其特征在于，设有所述连续螺旋槽（210）的所述钻杆（21）的长度a为150-300mm，所述钻杆（21）的直径b为20-40mm，所述螺旋槽（210）的槽深c为10-20mm，所述螺旋槽（210）的槽宽d为15-30mm。

9.根据权利要求8所述的采样系统，其特征在于，所述采样器（2）的钻杆（21）的直径略小于所述采样口（10）的直径。