CN104807967B - 一种植被对气体污染物减排效果模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种植被对气体污染物减排效果模拟装置及方法。模拟装置包括光照装置、湿度设置装置、温度设置装置、植被培养箱和控制装置；植被培养箱壁上设有进样口和取样口，进样口通过一个取样气泵和进气管路连接气态污染源；湿度设置装置包括水箱、水泵和喷头，水箱经水泵和进水管路通入植被培养箱内设置的出水口，出水口处设有喷头；光照装置设置于植被培养箱顶部，光照装置中设有两个以上的光源；控制装置连接气泵、光照装置、湿度设置装置、温度设置装置实现对进气、光照度、湿度和温度的控制。本发明提供一种真实、合理、经济的植被吸收气态污染物的模拟装置，可在填埋场终场覆盖进行大规模植被建设前污染消减效果试验提供平台。

Description

一种植被对气体污染物减排效果模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及环境科学实验设备领域，具体为一种植被对气体污染物减排效果模拟装置及方法。

背景技术

填埋场是生活垃圾的最终处置场所，同时填埋处理是当前我国生活垃圾主要处理方式。填埋场产生的气态污染物的释放造成了较为严重的环境污染，特别是其中的恶臭化合物。而且常规封场覆盖措施不能阻止气态污染物释放，目前常见的覆盖方式有两种，其一为压缩土壤衬层，虽然具有较好的防水作用但对垃圾堆体填埋气逸出的控制作用非常有限。其二为HDPE膜进行临时覆盖或中间覆盖，由于HDPE膜的绝热作用较弱，在寒冷的冬季，填埋气体产生量会减少。当夏季使用HDPE膜作中间覆盖材料时能够促进填埋气体的产生。所以当使用HDPE膜作为覆盖措施时，增加了填埋气体产生量的同时，也增加了气体逸出。

目前，人们发现植被覆盖能够较好的解决填埋场气态污染物问题，因此对该问题人们还在做进一步的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种植被对气体污染物减排效果模拟装置及方法，通过该装置和方法可以方便的找出采用哪一种植被覆盖、植被在填埋场气态污染物中的成活率，以及植被栽培深度等问题的解决方案。是能真实、合理、连续、自动化程度高的反应垃圾填埋场处理环境、找出最佳植被的实验模拟装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种植被对气体污染物减排效果模拟装置，所述模拟装置包括光照装置、湿度设置装置、温度设置装置、植被培养箱和控制装置；所述植被培养箱壁上设有进样口和取样口，所述进样口通过一个取样气泵和进气管路连接气态污染源；所述湿度设置装置包括水箱、水泵和喷头，所述水箱经水泵和进水管路通入所述植被培养箱内设置的出水口，出水口处设有所述喷头； 所述光照装置设置于植被培养箱顶部，所述光照装置中设有两个以上的光源；所述控制装置连接气泵、光照装置、湿度设置装置、温度设置装置实现对进气、光照度、湿度和温度的控制。

进一步的方案是，所述植被培养箱一侧设有不同高度的进样口，不同高度的进样口用于将污染源气体排放至植被培养箱内培养植被下的不同深度层；植被培养箱另一侧设有不同高度的取样口，所述不同高度的取样口位于一条直线上且该直线与植被培养箱底面垂直。

进一步的，所述光照装置为LED灯，所述LED灯下方设置有涂有二氧化钛颗粒的高分子透明面板，LED灯光透过透明面板模拟阳光照射植被。

进一步的，所述湿度设置装置中的喷头为雾化喷头；所述进水管路中装有过滤器，所述水箱内安装有液位开关，水位低于设定值时水泵停止运行。

进一步的，所述控制装置包括电源、可编程控制器、光照传感器、湿度传感器和温度传感器；所述电源用于向可编程控制器及所述光照装置、湿度设置装置、温度设置装置、气泵提供工作电源；所述光照传感器、湿度传感器和温度传感器设置于所述植被培养箱内，用于检测箱内光照度、湿度和温度，并向可编程控制器提供光照度、湿度和温度信号；所述可编程控制器用于控制光照装置、湿度设置装置、温度设置装置及气泵的工作状态。

进一步的，所述植被培养箱由上盖和底箱组成，所述光照装置设置于上盖内侧；在上盖和底箱合拢时，在上盖和底箱的子母口之间涂抹硅脂用于密封。

进一步的，在所述植被培养箱的底面内表面设置有活动板块用于植被的放置与提出。

一种植被对气体污染物减排效果模拟装置的实现方法，所述方法包括以下步骤：

第一步：将被实验植被放置在板块上，将植被培养箱上盖打开，将放置了被实验植被的板块放入培养箱，所述培养箱壁从上至下设的多个进样口和取样口被实验植被覆盖，在培养箱的上盖和底箱的子口或母口涂抹硅脂，然后将上盖和底箱合拢；

第二步：接通控制装置电源，选择自动或手动控制方式；

第三步：在选择的工作方式下，接通取样气泵向培养箱壁设置的进样口送入污染源气体；然后模拟垃圾场现场状况分别控制光照装置、湿度设置装置、温度设置装置的工作状态；从培养箱上不同高度设置的取样口收取不同高度、不同密度的污染物气体；

第四步：记录不同高度、不同密度的污染物气体下的植被生长状态，发现最佳植被。

进一步的，当选择的控制方式为自动时，其工作顺序如下：

第一步：接通取样气泵向培养箱壁设置的进样口送入污染源气体；

第二步：分别同时启动光照装置、湿度设置装置、温度设置装置根据设定的光照度、湿度和温度控制光照装置、湿度设置装置、温度设置装置的工作状态；其中光照装置的控制是：首先打开一个光源，当达到设定间隔时间后打开第二个光源，以此类推逐步打开全部光源。

进一步的，所述接通取样气泵向培养箱壁设置的进样口送入污染源气体，是在人工干预下进行的，按下取样气泵按钮，培养箱壁设置的进样口送入污染源气体，30秒后停止，等待下一次按下取样气泵按钮。

本发明的有益效果为：

提供一种真实、合理、经济的植被吸收气态污染物的模拟装置，可在填埋场终场覆盖进行大规模植被建设前污染消减效果试验提供平台，根据实验结果来调整植被策略。

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明植被对气体污染物减排效果模拟装置的机构示意图。

附图说明：1.植被培养箱；2.气泵；3.进样口；4.气态污染源；5.光照装置；6.水箱；7.液位开关；8.水泵；9.喷头；10.取样口。

具体实施方式

实施例 1

一种植被对气体污染物减排效果模拟装置，模拟装置包括光照装置、湿度设置装置、温度设置装置、植被培养箱和控制装置；

植被培养箱1壁上设有进样口3和取样口10，进样口3通过一个取样气泵2和进气管路连接气态污染源4；湿度设置装置包括水箱6、水泵8和喷头9，水箱经水泵8和进水管路通入植被培养箱1内设置的出水口，出水口处设有喷头9； 光照装置5设置于植被培养箱1顶部，光照装置5中设有两个以上的光源；控制装置连接气泵2、光照装置5、湿度设置装置、温度设置装置实现对进气、光照度、湿度和温度的控制。

植被培养箱1一侧设有不同高度的进样口3，不同高度的进样口3用于将污染源气体排放至植被培养箱内培养植被下的不同深度层；植被培养箱1另一侧设有不同高度的取样口10，不同高度的取样口10位于一条直线上且该直线与植被培养箱1底面垂直。

光照装置为LED灯， LED灯下方设置有涂有二氧化钛颗粒的高分子透明面板，LED灯光透过透明面板模拟阳光照射植被。也可以设置为高压汞灯或氙灯模拟自然光。

湿度设置装置中的喷头9为雾化喷头，将水源雾化打入培养箱；进水管路中装有过滤器，防止管道内杂质堵塞雾化喷头，水箱内安装有液位开关7，水位低于设定值时水泵停止运行。

控制装置包括电源、可编程控制器、光照传感器、湿度传感器和温度传感器；电源用于向可编程控制器及所述光照装置、湿度设置装置、温度设置装置、气泵提供工作电源；光照传感器、湿度传感器和温度传感器设置于植被培养箱内，用于检测箱内光照度、湿度和温度，并向可编程控制器提供光照度、湿度和温度信号；可编程控制器用于控制光照装置、湿度设置装置、温度设置装置及气泵的工作状态。

植被培养箱1由上盖和底箱组成，光照装置设置于上盖内侧；在上盖和底箱合拢时，在上盖和底箱的子母口之间涂抹硅脂用于密封。植被培养箱的底面1内表面设置有活动板块用于植被的放置与提出。

实施例 2

在实施例1的基础上进行优化。

植被培养箱1中还包括与控制装置相连的鼓风装置。鼓风装置也与电源和可编程控制器相连。由电源向鼓风装置提供电压，由可编程控制器控制鼓风装置的工作状况，从而调节植被培养箱1中的空气流动，更加真实的模仿实际自然环境。

实施例 3

一种植被对气体污染物减排效果模拟装置的实现方法，所述方法包括以下步骤：

第一步：将被实验植被放置在板块上，将植被培养箱上盖打开，将放置了被实验植被的板块放入培养箱，所述培养箱壁从上至下设的多个进样口和取样口被实验植被覆盖，在培养箱的上盖和底箱的子口或母口涂抹硅脂，然后将上盖和底箱合拢；

第二步：接通控制装置电源，选择自动或手动控制方式；

第三步：在选择的工作方式下，接通取样气泵向培养箱壁设置的进样口送入污染源气体；然后模拟垃圾场现场状况分别控制光照装置、湿度设置装置、温度设置装置的工作状态；从培养箱上不同高度设置的取样口收取不同高度、不同密度的污染物气体；

第四步：记录不同高度、不同密度的污染物气体下的植被生长状态，发现最佳植被。

所述接通取样气泵向培养箱壁设置的进样口送入污染源气体，是在人工干预下进行的，按下取样气泵按钮，培养箱壁设置的进样口送入污染源气体，30秒后停止，等待下一次按下取样气泵按钮。

实施例 4

当选择的控制方式为自动时，其工作顺序如下：

第一步：接通取样气泵向培养箱壁设置的进样口送入污染源气体；

第二步：分别同时启动光照装置、湿度设置装置、温度设置装置根据设定的光照度、湿度和温度控制光照装置、湿度设置装置、温度设置装置的工作状态；其中光照装置的控制是：首先打开一个光源，当达到设定间隔时间后打开第二个光源，以此类推逐步打开全部光源。

实施例 5

在实施例1和实施例3的基础上的进一步优化。

（1）气体传输装置：选用一款YW11型隔膜泵，进出口为宝塔式接头，进气口通过硅胶管连接气态污染物源4，出口通过硅胶管连接至植被培养箱进样口3，当设备设置为自动运行模式时，根据PLC控制器内设定好的程序，立即取样30秒后停止，当再次按下气泵2启动按钮，则会再次取样30秒。

（2）光照装置：选用欧普LED灯泡作为光源，带外螺纹口安装至陶瓷灯座上，在将灯座通过螺丝固定至植被培养箱1顶部，作为光照装置5，灯板的下面可加二氧化钛透明板，模拟自然光。当设备设置为自动运行模式时，根据PLC控制器内程序，打开1号光源，五分钟后打开2号光源，以此类推直至全部打开，可观察植被在不同光照强度下的生长情况及气态污染物的作用效果。

（3）湿度设置装置：水泵8（高压隔膜泵）进出口为4分内螺纹，进出口通过PVC外螺纹与PVC管连接，进口PVC管与加湿箱连接，出口PVC管与雾化喷头9连接，中间设置Y型过滤器，防止管道内杂质堵塞雾化喷头，加湿箱内安装液位开关7，水位过低时，水泵8运行停止。当设备设置为自动运行模式时，水泵8抽取水箱6内存水，通过雾化喷头9将水雾喷洒到箱体内，达到加湿目的。水泵8每1小时运行5秒，循环运行，即可观察植被在不同湿度条件下的生长情况以及处理气态污染物的效果。

（4）植被培养箱：采用有机玻璃透明材质，可使光照装置所发的光更好的通过，并可观察箱内植被的生长情况，箱一侧垂直设置三个不同高度的进样口3，研究植被对不同高度污染物的处理效果，一侧设置二个垂直取样口10，研究不同密度的气态污染物的处理效果。植被培养箱上盖可打开，方便植被的栽培，并在上盖边沿涂抹硅脂密封，防止气态污染物的流失。

（5）控制装置：本发明核心控制器采用PLC智能控制器，通过设定好的程序来模拟各种不同工况下的环境条件，控制装置分为手自动两种运行模式，使得整套装置运行更可靠，当系统打到手动运行模式时，可人为通过各个装置的启动按钮来实现设备的开启关闭动作。加湿箱内液位开关采用直流12V电压，防止触电伤人的情况。

Claims (9)

1.一种植被对气体污染物减排效果模拟装置实现的模拟方法，其特征在于，所述模拟装置包括光照装置、湿度设置装置、温度设置装置、植被培养箱和控制装置；

所述植被培养箱壁上设有进样口和取样口，所述进样口通过一个取样气泵和进气管路连接气态污染源；

所述湿度设置装置包括水箱、水泵和喷头，所述水箱经水泵和进水管路通入所述植被培养箱内设置的出水口，出水口处设有所述喷头；

所述光照装置设置于植被培养箱顶部，所述光照装置中设有两个以上的光源；

所述控制装置连接气泵、光照装置、湿度设置装置、温度设置装置实现对进气、光照度、湿度和温度的控制，

所述方法包括以下步骤：

第一步：将被实验植被放置在板块上，将植被培养箱上盖打开，将放置了被实验植被的板块放入培养箱，所述培养箱壁从上至下设的多个进样口和取样口被实验植被覆盖，在培养箱的上盖和底箱的子口或母口涂抹硅脂，然后将上盖和底箱合拢；

第二步：接通控制装置电源，选择自动或手动控制方式；

第三步：在选择的工作方式下，接通取样气泵向培养箱壁设置的进样口送入污染源气体；然后模拟垃圾场现场状况分别控制光照装置、湿度设置装置、温度设置装置的工作状态；从培养箱上不同高度设置的取样口收取不同高度、不同密度的污染物气体；

第四步：记录不同高度、不同密度的污染物气体下的植被生长状态，发现最佳植被。

2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：所述植被培养箱一侧设有不同高度的进样口，不同高度的进样口用于将污染源气体排放至植被培养箱内培养植被下的不同深度层；植被培养箱另一侧设有不同高度的取样口，所述不同高度的取样口位于一条直线上且该直线与植被培养箱底面垂直。

3.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：所述光照装置为LED灯，所述LED灯下方设置有涂有二氧化钛颗粒的高分子透明面板，LED灯光透过透明面板模拟阳光照射植被。

4.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：所述湿度设置装置中的喷头为雾化喷头；所述进水管路中装有过滤器，所述水箱内安装有液位开关，水位低于设定值时水泵停止运行。

5.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：所述控制装置包括电源、可编程控制器、光照传感器、湿度传感器和温度传感器；所述电源用于向可编程控制器及所述光照装置、湿度设置装置、温度设置装置、气泵提供工作电源；所述光照传感器、湿度传感器和温度传感器设置于所述植被培养箱内，用于检测箱内光照度、湿度和温度，并向可编程控制器提供光照度、湿度和温度信号；所述可编程控制器用于控制光照装置、湿度设置装置、温度设置装置及气泵的工作状态。

6.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：所述植被培养箱由上盖和底箱组成，所述光照装置设置于上盖内侧；在上盖和底箱合拢时，在上盖和底箱的子母口之间涂抹硅脂用于密封。

7.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于：在所述植被培养箱的底面内表面设置有活动板块用于植被的放置与提出。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当选择的控制方式为自动时，其工作顺序如下：

第一步：接通取样气泵向培养箱壁设置的进样口送入污染源气体；

第二步：分别同时启动光照装置、湿度设置装置、温度设置装置根据设定的光照度、湿度和温度控制光照装置、湿度设置装置、温度设置装置的工作状态；其中光照装置的控制是：首先打开一个光源，当达到设定间隔时间后打开第二个光源，以此类推逐步打开全部光源。

9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于：所述接通取样气泵向培养箱壁设置的进样口送入污染源气体，是在人工干预下进行的，按下取样气泵按钮，培养箱壁设置的进样口送入污染源气体，30秒后停止，等待下一次按下取样气泵按钮。