礦化垃圾中甲烷兼-厭氧氧化-反硝化耦合特性研究.pdf

1、垃圾填埋場(chǎng)釋放的溫室氣體CH4和含有氮污染物的滲濾液給環(huán)境帶來了嚴(yán)重危害。利用填埋場(chǎng)覆蓋層微生物進(jìn)行CH4氧化是削減填埋場(chǎng)CH4排放最為經(jīng)濟(jì)有效的方式,而礦化垃圾具有高孔隙率、高有機(jī)質(zhì)、高持水性、富含的微生物,可用作填埋場(chǎng)的功能性覆蓋材料。與此同時(shí),填埋場(chǎng)作為CH4最大的人類活動(dòng)釋放源,能為滲濾液的反硝化脫氮提供大量潛在的電子供體。最新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)表明反硝化可耦合兼/厭氧CH4氧化,此反應(yīng)如能在垃圾填埋場(chǎng)中有效進(jìn)行,將是控制填埋場(chǎng)兩大污染

2、物排放的、經(jīng)濟(jì)有效的生物技術(shù)手段。鑒此,本論文在兼/厭氧條件下,以填埋10~12a的礦化垃圾為介質(zhì),研究了NO3--N對(duì)礦化垃圾中兼/厭氧CH4氧化作用的影響,對(duì)比分析了礦化垃圾在不同含水率、粒徑、時(shí)間、Cu2+、Fe3+濃度下其兼/厭氧氧化CH4能力和反硝化能力,模擬運(yùn)行填埋場(chǎng)覆蓋層反應(yīng)器,探究了利用礦化垃圾中CH4兼/厭氧氧化耦合反硝化去除CH4和NO3--N的效能及其可行性。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　(1)兼/厭氧條件下,NO

3、3--N能促進(jìn)礦化垃圾中CH4的去除。實(shí)驗(yàn)條件下,初始CH4和NO3--N濃度對(duì)CH4去除和N2產(chǎn)生有明顯影響,且兩者具有交互作用(P<0.05)。CH4去除量隨著初始CH4濃度的增加而增加,添加一定濃度的NO3--N能促進(jìn)CH4去除,同時(shí)通入一定濃度CH4可以明顯促進(jìn)反硝化作用,說明礦化垃圾中NO3--N還原能與兼/厭氧甲烷氧化耦合。本實(shí)驗(yàn)條件下,初始CH4含量為30％,NO3--N含量為110mg·kg-1時(shí)耦合效應(yīng)較好。
　

4、　(2)本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),礦化垃圾粒徑范圍在<0.075mm時(shí)反硝化效果最佳,CH4氧化效果在0.2-0.9mm時(shí)最佳;含水率的增加有利于反硝化,較高CH4氧化的含水率為38.53%~45.6%;當(dāng)Cu2+濃度低于100mg.kg-1或高于400mg.kg-1時(shí)反硝化和CH4氧化作用較好;當(dāng)Fe3+濃度為100mg.kg-1時(shí)反硝化作用最佳,而CH4氧化在Fe3+濃度為100mg.kg-1～200mg.kg-1都較好。添加30%CH4有利于

5、反硝化且繼續(xù)添加110mg.kg-1外源KNO3有利于CH4氧化,動(dòng)力學(xué)方程擬合結(jié)果表明CH4去除符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),N2生成符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),未添加外源KNO3的對(duì)照組和添加110mg·kg-1外源KNO3的處理組CH4去除動(dòng)力學(xué)方程分別為y=28.015e-0.0012x,y=27.36e-0.0016x。
　　(3)礦化垃圾能利用硝酸鹽還原耦合CH4兼/厭氧氧化作用有效削減氣相CH4和滲濾液中的NO3--N。當(dāng)以氣相初始C