1. 研究目的与意义
甲烷的生物氧化对控制和减少生活垃圾填埋场的甲烷排放有重要意义。已有研究表明,一些环境中消耗的甲烷实际是由微生物厌氧氧化过程消耗的。封场后的填埋场内部普遍存在缺氧区,也有研究表明在填埋场及其附近环境存在甲烷的厌氧氧化,但目前对填埋场内部甲烷厌氧氧化过程的研究很少。
根据耦联反应的不同,可将甲烷厌氧氧化分为两类,即硫酸盐还原型甲烷厌氧氧化和反硝化型甲烷厌氧氧化。前者以SO42-作为甲烷厌氧氧化的最终电子受体,后者以NO2-/NO3-作为甲烷厌氧氧化的最终电子受体。硫酸盐还原型甲烷厌氧氧化主要的特点是甲烷厌氧氧化的同时伴随硫酸盐的还原,产物是HCO3-和HS-,该反应包括以下三个机理:反向产甲烷理论、乙酸化理论、甲基化理论。反硝化型甲烷厌氧氧化过程中有氧的参与,甲烷首先经甲烷好氧氧化古菌的作用转化为一些中间产物(主要是可溶性有机物)进入到液相中,除一部分有机物被微生物同化吸收外,在缺氧的环境下反硝化细菌可利用剩余的有机物进行反硝化作用,最终将甲烷转化为CO2,这一步骤可以有古菌的参与,但古菌的存在并非是必须的,除此以外,和前者不同的是,后者主要发生于淡水环境。
本题目针对实际填埋场运行过程中底层填埋气会进入上层的情况,研究填埋气对上层电子受体浓度的影响,以揭示实际填埋场的甲烷氧化环境。2. 研究内容和预期目标
论文主要研究内容:建立实验室填埋场模拟装置,在有机物的厌氧降解过程中,对比研究在填埋气存在和对照情况下的so42-、no3-等电子受体的含量变化,观测厌氧甲烷氧化率的变化,在此基础上分析二者之间的关联性。
填埋初期渗滤液性质的变化以及在有甲烷气存在的情况下,它对于填埋垃圾以及渗滤液中电子受体的影响。通过对比试验,定期通过实验测出有无甲烷存在的情况下渗滤液电子受体含量的变化,以及减少的情况下转化成什么其他的物质。
3. 研究的方法与步骤
准备厨余垃圾17kg,餐厨垃圾20.4kg,其中,饭10.2kg、菜6.8kg、肉6.8kg、泥4.5kg(泥为活性污泥,提供微生物),树叶6.8kg,纸6.8kg,水6kg,将上述材料平均分成三份后混匀,倒入填埋柱当中,模拟填埋场的反应,并在后期往填埋柱中灌入酸性水,模拟降雨。
没两周测定所取渗滤液的PH、氧化还原电位、硫酸根离子、硝酸根离子、COD等值,每两到三天测定通入甲烷的填埋柱中甲烷的含量。
4. 参考文献
[1]刘俊蓉, 马占云, 张艳艳, 等. 我国城市生活垃圾填埋处理ch4排放关键因子. 环境科学 研究, 2014, 27(9): 975-980.
[2]abushammala m fm, basri n e a, kadhum a a h, et al. evaluation of methane generation rate andpotential from selected landfills in malaysia. international journal ofenvironmental science and technology, 2014, 11(2): 377-384 .
[3] 沈李东,胡宝兰,郑平.甲烷厌氧氧化微生物的研究进展.土壤学报,2011,48 ( 3) :619 – 628. [4] 韩丹,石峰,柴晓利.等生活垃圾填埋场甲烷自然减排的新途径:厌氧与好氧的共氧化作用.环境科学学报, 2011,31(4):791-797.
5. 计划与进度安排
01-02周 参照任务书,在教师指导下完成开题报告
03-05周 收集资料、实地调查、完成论文详细提纲
06-09周 调查资料的补充完善,进行数据资料分析
