垃圾填埋場(chǎng)覆土中厭氧甲烷氧化耦合反硝化及苯系物協(xié)同代謝研究

【摘要】：垃圾填埋場(chǎng)釋放的填埋氣中,CH4和惡臭氣體給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重危害。目前,利用生物技術(shù)控制垃圾填埋場(chǎng)CH4和有機(jī)惡臭氣體排放污染是最為經(jīng)濟(jì)有效的方式。鑒于填埋氣主要通過(guò)填埋場(chǎng)覆土層釋放進(jìn)入環(huán)境中,而填埋覆土主要為兼/厭氧環(huán)境,結(jié)合CH4和有機(jī)惡臭污染物(以苯系物為代表)都能以NO3-、SO42-等為電子受體進(jìn)行厭氧氧化而降解的最新科學(xué)研究進(jìn)展,本研究以填埋覆土作為介質(zhì),首先通過(guò)運(yùn)行模擬填埋覆土反應(yīng)柱試驗(yàn)、同位素示蹤試驗(yàn)和微生物多樣性分析試驗(yàn),考察了填埋覆土中的厭氧甲烷氧化耦合反硝化的特性及效能,評(píng)估填埋覆土中的厭氧甲烷氧化耦合反硝化去除甲烷的潛力,并初步探索其反應(yīng)過(guò)程和機(jī)理;其次通過(guò)小瓶靜態(tài)批式培養(yǎng)試驗(yàn)考察了厭氧甲烷氧化耦合反硝化協(xié)同代謝苯系物的特性和潛能,并以二甲苯作為代表物,初步探索其可能的協(xié)同代謝降解途徑。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)垃圾填埋場(chǎng)覆土中可進(jìn)行厭氧甲烷氧化耦合反硝化(DAOM)。無(wú)論是回灌NO3--N溶液還是滲濾液,試驗(yàn)組(R2)和對(duì)照組2(R3)反應(yīng)柱中CH4去除,對(duì)照組1(R1)、R2和R3中N2和CO2的產(chǎn)生都符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。滲濾液短期回灌對(duì)填埋覆土中DAOM起促進(jìn)作用,滲濾液長(zhǎng)期回灌會(huì)對(duì)覆土中DAOM產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。NO3--N溶液回灌時(shí)R2中甲烷氧化速率為(27.99±1.14)mg CH4·kg-1覆土干重·d-1,對(duì)照組R3中甲烷氧化速率為11.25 mg CH4·kg-1覆土干重·d-1;短期回灌NO3--N滲濾液時(shí),R2中甲烷氧化速率為(25.40±3.26)mg CH4·kg-1覆土干重·d-1,對(duì)照組R3中甲烷氧化速率為(14.30±4.74)mg CH4·kg-1覆土干重·d-1;長(zhǎng)期回灌NO3--N滲濾液時(shí),R2中甲烷氧化速率為(19.42±6.69)mg CH4·kg-1覆土干重·d-1,對(duì)照組R3中甲烷氧化速率為(7.18±1.20)mg CH4·kg-1覆土干重·d-1;(2)同位素示蹤試驗(yàn)表明填埋覆土中NO3--N在反硝化與甲烷厭氧氧化耦合過(guò)程中,CH4更多的被轉(zhuǎn)化成了無(wú)機(jī)碳,而細(xì)胞積累較少;微生物在利用氮元素的過(guò)程中更多的是將N還原為N2或轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮;隨著覆土反應(yīng)柱運(yùn)行,模擬柱中土壤微生物結(jié)構(gòu)較原始土樣發(fā)生變化;處理柱R2反應(yīng)柱和對(duì)照柱R3內(nèi)的微生物結(jié)構(gòu)類似,且各個(gè)反應(yīng)柱(尤其是R2)中出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)菌群;從FAM、HEX熒光標(biāo)記測(cè)定譜圖來(lái)看,R2和R3反應(yīng)器中峰高、峰面積增大的波峰點(diǎn)位一致,因此可以推測(cè)R2反應(yīng)器中起主導(dǎo)作用的微生物主要源自于具有厭氧甲烷氧化功能的細(xì)菌;(3)覆土對(duì)苯系物的去除是先吸附后降解。單獨(dú)添加NO3-或CH4都能促進(jìn)填埋覆土中苯系物的降解;同時(shí)添加NO3-和CH4能更好的促進(jìn)苯系物的去除,且不降低CH4去除率;甲苯、二甲苯和異丙苯的去除率最高可達(dá)65%、88%和82%,遠(yuǎn)高于不添加NO3-和CH4對(duì)照處理的53%、76%和31%;厭氧甲烷氧化耦合反硝化過(guò)程可以促進(jìn)苯系物的降解,表明在垃圾填埋覆土中厭氧甲烷氧化耦合反硝化協(xié)同代謝苯系物有一定的可行性。 【關(guān)鍵詞】：填埋覆土 厭氧甲烷氧化 硝酸鹽 耦合 苯系物 協(xié)同代謝
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X705
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 研究背景與意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展9-14
• 1.3 論文研究的內(nèi)容和目的14-15
• 1.4 技術(shù)路線15
• 1.5 創(chuàng)新點(diǎn)15-16
• 技術(shù)路線圖16-17
• 第二章 填埋覆土中厭氧甲烷氧化耦合反硝化特性研究17-37
• 2.1 試驗(yàn)材料與方法17-20
• 2.2 試驗(yàn)結(jié)果與討論20-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 第三章 厭氧甲烷氧化耦合反硝化過(guò)程及微生物機(jī)理初探37-48
• 3.1 試驗(yàn)材料與方法37-39
• 3.2 試驗(yàn)結(jié)果與討論39-46
• 3.3 本章小結(jié)46-48
• 第四章 厭氧甲烷氧化耦合反硝化協(xié)同代謝苯系物的特性研究48-66
• 4.1 試驗(yàn)材料與方法48-51
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果與討論51-64
• 4.3 本章小結(jié)64-66
• 第五章 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-76
• 在校期間發(fā)表論文76-77
• 致謝77

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