利用渗滤液富集矿化垃圾中铵氧化菌氧化垃圾填埋场CH4的新技术及基础研究

本课题旨在研究以矿化垃圾富集铵氧化菌氧化CH4为核心, 探讨通过筛选垃圾渗滤液及预处理去除毒性保留氨氮组分，实现矿化垃圾中铵氧化菌的驯化与富集；再利用富集铵氧化菌后的矿化垃圾来构建垃圾填埋场覆盖层氧化CH4，降低垃圾填埋场温室气体释放总当量的新方法，深入探讨渗滤液水质水量及预处理程度，利用树脂活性炭等吸附材料吸附分离渗滤液中有机污染物和重金属等毒性组分，保留氨氮组分培养矿化垃圾中铵氧化菌的影响机制，研究矿化垃圾理化特性（填埋龄、微生物活性，粒径、有机质含量等）对氨氧化菌富集的影响，重点考察矿化垃圾-表土层构建的生物覆盖层氧化CH4的动力学及对N2O和CO2释放的影响，为我国垃圾填埋场温室气体减排提供新的概念和技术途径。主要研究内容包括：(1)垃圾渗滤液的理化特性筛选与前处理程度 (1): 矿化垃圾中铵氧化菌的富集；(2): 矿化垃圾构建甲烷氧化层；(3): 生物覆盖层中表土层构建。

分析了矿化垃圾中氮转化以及环境因素对CH4释放的作用，考察了污泥及矿化垃圾作为生物覆盖层材料对CH4氧化的影响，得出了以下几点结论：.（1）矿化垃圾展示了良好的CH4氧化能力。在4C~45C范围内，矿化垃圾CH4氧化能力平均值约是粘土和砂土的2.34（P<0.01）和4.71（P<0.05）倍。含水率8%32%范围内，矿化垃圾CH4氧化能力平均值分别高于粘土和砂土的2.08（P<0.01）和 3.15（P<0.01）倍；驯化矿化垃圾对CH4的氧化能力（15.48 μmol•g(d.w.)-1•h-1）明显高于原生矿化垃圾和所选粘土土样。.（2）相对于黏土和砂土，矿化垃圾具有更高的甲烷氧化率，矿化垃圾中的氨氧化菌共氧化发挥了重要作用。矿化垃圾中NO3--N的净生成率是黏土中的1.93倍(p<0.05)，是砂土中的2.57倍(p<0.05)。.（3）滤液灌溉后的矿化垃圾和对比土样氨挥发和N2O的释放分别符合一级和零级动力学模型。相关系数（R2）在0.85~0.98之间。矿化垃圾中N2O的释放因子K值分别为粘土和砂土的5.73（P<0.05）和 14.16（P<0.05）倍。将CH4和N2O的释放换算成等量CO2释放后，填埋场的CH4释放通量占90%以上，与CH4所产生的温室效应相比，N2O和CO2产生的温室效应可以忽略不计。.（4）驯化矿化垃圾CH4氧化率分别是原生矿化垃圾和土样的1.45（P<0.05）和4.45（P>0.05）倍。这个结果与氮转化比较类似。再加入重金属之后，三种材料的CH4氧化率都下降。与没有加重金属的实验土样相比，驯化矿化垃圾（P<0.05）和原生矿化垃圾（P<0.05）CH4氧化率的下降少于20%，实验土样（P>0.05）急剧下降了约2.5倍。.（5）矿化垃圾和污泥组合配比作为生物覆盖层材料能够促进生物覆盖层甲烷氧化菌的增长，是一种极好的削减甲烷释放的方法。最佳的操作条件为：矿化垃圾与污泥按6:4配比，含水率为30%，温度为35℃。将CH4和N2O的释放量换算成相应的CO2释放当量后，覆盖层释放的CH4贡献了主要的温室效应， N2O和CO2产生的温室效应可以忽略不计。由于驯化矿化垃圾对环境的适应能力强，CH4氧化能力高，进而能够减少温室气体排放，可作为一种较为理想的填埋场覆土材料。

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