填埋垃圾厭氧降解過(guò)程中含硫化合物的轉(zhuǎn)化和CH3SH產(chǎn)生潛能研究.pdf

1、垃圾填埋場(chǎng)惡臭污染是公眾環(huán)境投訴的主要問(wèn)題，是造成填埋場(chǎng)“鄰避效應(yīng)”的主要原因之一。垃圾填埋處理過(guò)程中產(chǎn)生的含硫氣體是引起填埋場(chǎng)惡臭污染的主要原因，其中甲硫醇(methanthiol，CH3SH)因其臭閾值極低，對(duì)填埋場(chǎng)的惡臭污染有著重要影響。鑒于此，本論文以富含有含硫氨基酸的魚(yú)肉和豬肉垃圾為材料，研究了厭氧降解過(guò)程中魚(yú)肉和豬肉垃圾的CH3SH產(chǎn)生情況、含硫化合物的轉(zhuǎn)化及其微生物群落結(jié)構(gòu)的演替特征;同時(shí)以城鎮(zhèn)生活垃圾中可生物降解的組分為

2、材料，研究了在厭氧降解過(guò)程中各類(lèi)垃圾的CH3SH產(chǎn)生速率和產(chǎn)生量，并結(jié)合我國(guó)各省份生活垃圾的填埋情況，預(yù)測(cè)了我國(guó)填埋垃圾CH3SH的產(chǎn)生潛能，為生活垃圾處置過(guò)程中惡臭氣體的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及污染控制技術(shù)的選擇提供理論依據(jù)。主要結(jié)論如下:
　?。?）有機(jī)垃圾厭氧降解過(guò)程中硫元素主要以氣體的形式釋放出來(lái)。魚(yú)肉垃圾厭氧降解產(chǎn)氣主要有CH3SH、H2S、甲硫醚（dimethyl sulfide，DMS）、二甲基二硫醚（dimethyl di

3、sulfide，DMDS）、CH3CH2SH、二甲基三硫醚(dimethyl tisulfide，DMTS)、CS2等含硫氣體;而豬肉垃圾厭氧降解產(chǎn)氣中主要為CH3SH、H2S、DMDS、DMTS等含硫惡臭氣體。其中CH3SH是魚(yú)肉和豬肉垃圾厭氧降解產(chǎn)氣中主要的含硫化合物。
　　（2）魚(yú)肉和豬肉垃圾厭氧降解中CH3SH濃度呈現(xiàn)先增加后而下降的趨勢(shì)，兩類(lèi)垃圾厭氧產(chǎn)氣中CH3SH的濃度可高達(dá)4.96～5.25％。與豬肉垃圾相比，魚(yú)肉垃

4、圾中蛋氨酸、半胱氨酸和總氨基酸降解較快。魚(yú)肉垃圾厭氧降解CH3SH累積產(chǎn)氣量為28.12L kgdw-1，顯著高于豬肉垃圾的累積產(chǎn)生量。
　?。?）Miseq測(cè)序分析表明Proteobacteria、Firmicutes、Fusobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria是魚(yú)肉和豬肉垃圾厭氧降解過(guò)程中主要的微生物。其中,Proteobacteria是初始魚(yú)肉和豬肉垃圾中的優(yōu)勢(shì)微生物,隨著魚(yú)肉和豬肉垃

5、圾厭氧降解的進(jìn)行,Proteobacteria的豐度呈現(xiàn)下降趨勢(shì),Firmicutes、Fusobacteria和Bacteroidetes則成為優(yōu)勢(shì)微生物。Acinetobacter、Clostridium、Proteus、Thiobacillus、Hyphomicrobium和Pseudomonas是魚(yú)肉和豬肉垃圾厭氧降解過(guò)程中主要硫代謝微生物,其中Acinetobacter是初始魚(yú)肉和豬肉中主要的硫代謝微生物,而Clostridi

6、um是魚(yú)肉和豬肉厭氧降解過(guò)程中主要的硫代謝微生物。
　?。?）魚(yú)肉垃圾中微生物的多樣性隨著厭氧降解呈現(xiàn)減少趨勢(shì),而豬肉垃圾中微生物的多樣性呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。魚(yú)肉和豬肉垃圾厭氧降解過(guò)程中微生物組成與初始樣品截然不同。由于魚(yú)肉和豬肉垃圾組成成份的不同,其厭氧降解微生物群落結(jié)構(gòu)也不同,并隨著厭氧降解時(shí)間呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化。魚(yú)肉和豬肉垃圾厭氧降解過(guò)程中環(huán)境因子對(duì)種群結(jié)構(gòu)的影響依次為:C/N>TS>總氨基酸>S2->Cys≈Met>SO42->TOC

7、。其中C/N、TS、總氨基酸、S2-、Cys和Met對(duì)樣品菌群結(jié)構(gòu)的變化有顯著影響（P<0.1）。
　　（5）城鎮(zhèn)生活垃圾厭氧降解過(guò)程中,CH3SH的產(chǎn)生主要集中在前期階段（實(shí)驗(yàn)前24天）。在該階段米飯、面食、蔬菜和紙類(lèi)垃圾的CH3SH累積產(chǎn)生量占實(shí)驗(yàn)期間總產(chǎn)生量的92.4～96.7%,魚(yú)肉和豬肉混合垃圾的CH3SH累積產(chǎn)生量占總產(chǎn)生量的79.7%,庭院垃圾和纖維垃圾的CH3SH累積產(chǎn)生量占總產(chǎn)生量的63.1～67.6%。在城鎮(zhèn)生

8、活垃圾中,魚(yú)肉和豬肉垃圾CH3SH的產(chǎn)生量最大,可高出蔬菜、面食、米飯、布類(lèi)、紙類(lèi)等垃圾5～6個(gè)數(shù)量級(jí),是主要的CH3SH產(chǎn)生源。
　?。?）結(jié)合實(shí)驗(yàn)各垃圾的CH3SH產(chǎn)生量及我國(guó)各省份的生活垃圾填埋情況,我國(guó)各省份填埋垃圾的CH3SH產(chǎn)生潛能預(yù)測(cè)表明我國(guó)填埋垃圾CH3SH的產(chǎn)生主要發(fā)生在沿海省份,其中廣東省最高(8.85×104 m3 yr-1),其次是上海市(5.37×104 m3 yr-1)。浙江省、江蘇省、福建省、北京市以