垃圾渗滤液场外硝化-原位反硝化脱氮协同填埋场温室气体减排

• 作 者: 钟琦
• 机 构: 中国科学院成都生物研究所
• 出 处: 中国科学院成都生物研究所
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 垃圾渗滤液 场外硝化 原位反硝化 甲烷抑制 温室气体减排

垃圾卫生填埋是国内外城市垃圾的主要处置方法。垃圾渗滤液是渗入填埋场垃圾的降水混合垃圾降解过程中产生的物质而形成的混合物，是垃圾填埋场向环境排放的主要污染物。渗滤液由于其所含高浓度有机和无机污染物，且其中很多物质有生物毒性或难生物降解，难于治理。特别是到填埋晚期，渗滤液中高浓度的氨氮更是增加了治理的难度。渗滤液场外硝化—原位反硝化是填埋场氮管理的新途径。本文利用从环境中筛选出优势硝化功能菌对渗滤液中的高浓度氨氮进行生物硝化，经硝化后的渗滤液回灌至以垃圾柱模拟的生物反应器填埋场，在填埋场内实现原位反硝化。　　
上述目标通过以下两部分来实现：　　
第一部分：渗滤液场外硝化。首先从污水厂的硝化污泥中富集并筛选出硝化功能菌，在模拟氨氮废水中优化。将驯化的硝化功能菌接种于连续式完全混合反应器(CSTR)进行高氨氮渗滤液硝化研究。在200余天的连续运行中，反应器硝化和有机物去除效果良好。在最大氨氮负荷和有机物负荷分别为0.659 N1-1 d-1和3.849 COD]-1 d-1时，氨氮和COD去除率分别高于99％和57％。实验过程中发现，游离氨(FA)和溶解氧(DO)浓度对反应器中亚硝酸盐的积累影响很大。　　
第二部分：渗滤液原位反硝化。本文利用一个垃圾填充柱模拟生物反应器填埋场，研究了硝化渗滤液回灌对垃圾降解的影响，和回灌的硝化渗滤液中TON(总氧化态氮)对填埋场生物反应器产甲烷作用的影响。最后利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析了硝化渗滤液回灌对垃圾填埋场菌群结构的影响。结果表明：回灌的TON被完全还原，反硝化为主要反应，最大TON负荷为28.6 mg N kg-1 TSd-1。当垃圾柱TON负荷大于11.4 mgN kg-1 TS d-1时，出现了产甲烷抑制，抑制作用随TON负荷的增加而加强。在此过程中，反硝化逐渐代替产甲烷作用成为填埋场内垃圾降解的主要反应，且更多产生的是清洁的氮气，而非温室气体甲烷。直到实验结束时，回灌硝化渗滤液的垃圾柱的甲烷产量仅相当于对照的2.5％，并且回灌的硝化渗滤液还加速了填埋场垃圾的降解与稳定。通过DGGE进行菌群结构分析发现，由于TON对填埋场的长期作用，反硝化菌增多而产甲烷菌减少。