【摘要】：針對填埋垃圾降解的限速步驟及滲濾液直接回灌型生物反應(yīng)器填埋場(RL)中有機酸的積累和高濃度氨氮對垃圾降解微生物活性的抑制問題，本文將垃圾填埋場及其滲濾液的處理作為同一系統(tǒng)，進行了垃圾高效降解菌株(EMs)的篩選，并對EMs接種、填埋場生物環(huán)境及其生物反應(yīng)器效應(yīng)優(yōu)化的生物反應(yīng)器填埋場系統(tǒng)垃圾快速降解及其脫氮的機理進行了研究。取得以下結(jié)果： (1) 以酪蛋白、可溶性淀粉、羧甲基纖維素、橄欖油、柑橘果膠為唯一碳源和能源，基于微生物的比生長速率、生長滯留時間和酶活性，從填埋垃圾中篩選獲得了12株垃圾高效降解菌，分別為：纖維素降解細(xì)菌(CB_2)、蛋白質(zhì)降解細(xì)菌(PB_(15)和PA_5)、淀粉降解細(xì)菌(SB_(11))、橄欖油降解細(xì)菌(FB_4)、纖維素降解放線菌(CA_5)、淀粉降解放線菌(SA_8)、橄欖油降解放線菌(FA_9)、纖維素降解真菌(CF_4)、果膠降解真菌(PeF_5)、淀粉降解真菌(SF_2)和橄欖油降解真菌(FF_6)。系統(tǒng)鑒定分析表明，篩選的CB_2和FB_4菌株屬于纖維單胞菌屬(Cellulomonas sp.)，SB_(11)菌株屬于巨大芽孢桿菌(Bacillus megaterium)，PB_(15)屬于缺陷短波單胞菌(Brevundimonas diminuta)、PA_5菌株屬于炭疽芽孢桿菌(Bacillus anthracis)；SA_8、CA_5和FA_9菌株屬于鏈霉菌屬(Streptomyces sp.)；CF_4、PeF_5、SF_2和FF_6菌株屬于毛霉屬(Mucor sp.)。 (2) 水解發(fā)酵細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌、硫酸鹽還原細(xì)菌和硝酸鹽還原細(xì)菌等填埋垃圾降解關(guān)鍵性微生物都存在于模擬垃圾中，其中水解發(fā)酵細(xì)菌和硝酸鹽還原細(xì)菌是模擬垃圾的主要微生物，其次為硫酸鹽還原細(xì)菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌；產(chǎn)甲烷細(xì)菌數(shù)量最少。隨著填埋時間的增長，水解發(fā)酵細(xì)菌增長較快，在試驗期的前60d，水解發(fā)酵細(xì)菌是填埋垃圾層的優(yōu)勢菌群。 (3) 纖維素是填埋有機垃圾的主要成分，但在填埋垃圾穩(wěn)定化過程中厭氧纖維素降解細(xì)菌數(shù)量較少(10~4～10~7個/g干垃圾)，比水解發(fā)酵細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌以及產(chǎn)甲烷細(xì)菌數(shù)分別少10~4、10~2和10倍。 (4) EMs接種有利于生物反應(yīng)器填埋場厭氧生境的形成，促進垃圾厭氧降解關(guān)鍵性微生物(水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌、硫酸鹽還原細(xì)菌和厭氧纖維素降解細(xì)菌)的生長，提高垃圾降解主要水解酶(淀粉酶、纖維素酶、蛋 浙江人學(xué)博t:學(xué)位論文 白酶、脂肪酶和果膠酶)的活性。在EMs接種的RL生物反應(yīng)器填埋場(EML)中， 水解產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌達到最大值所需的時間比RL生物反應(yīng)器填埋場分 別早90d和30d左右，比普通的衛(wèi)生填埋場(CL)和初始濕度調(diào)節(jié)填埋場(ML) 分別早Z10d和60d左右;并且EML生物反應(yīng)器填埋場垃圾中硫酸鹽還原細(xì)菌、厭 氧纖維素降解細(xì)菌以及產(chǎn)甲烷細(xì)菌的數(shù)量均顯著高于其它類型的填埋場。 (5)上流式厭氧污泥床(UASB)產(chǎn)甲烷反應(yīng)器對滲濾液CODcr去除效果比較 好，在低容積CODcr負(fù)荷運行時，進水滲濾液CODcr濃度是影響其去除率的主要因 子，UAsB產(chǎn)甲烷反應(yīng)器處理衛(wèi)生填埋場滲濾液的較適CODcr濃度應(yīng)在2.5一3.0叭 以上。UASB產(chǎn)甲烷反應(yīng)器所產(chǎn)生的沼氣甲烷含量平均可達75%，比常規(guī)的填埋氣 甲烷含量高20~30%。 (6)衛(wèi)生填埋場一UASB產(chǎn)甲烷反應(yīng)器型生物反應(yīng)器填埋場系統(tǒng)(BL)有助 于填埋垃圾及其滲濾液中有機污染物進行分相降解，衛(wèi)生填埋場是一個厭氧生物反 應(yīng)器，有機物主要在其中發(fā)生水解、產(chǎn)酸作用;產(chǎn)甲烷作用主要集中在UASB反應(yīng) 器中。這不僅解除了滲濾液直接回灌型生物反應(yīng)器填埋場初期高濃度有機酸對垃圾 降解的反饋抑制，而且優(yōu)化了主要垃圾降解微生物菌群(產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌) 的生長環(huán)境，在滲濾液的凈化和填埋場垃圾的穩(wěn)定化上明顯優(yōu)于CL填埋場和RL生 物反應(yīng)器填埋場。 (7)根據(jù)BL生物反應(yīng)器填埋場系統(tǒng)有機垃圾生物降解的特性，推導(dǎo)其有機垃 圾降解動力學(xué)模型:民(t)二班材切(l一。一”)，建立BL生物反應(yīng)器填埋場系統(tǒng)和EMs 接種的BL生物反應(yīng)器填埋場系統(tǒng)(EMBL)有機垃圾降解動力學(xué)方程: ~，、八J，，，，，八，，_一0 .0130t、。，八_八，二八，、，，，n、，，，_一0.0212t、_ G。，，。(r卜0 .4614xl.39x(l一e一V‘v‘Jv‘)，G。。，。(t)=0.4502xl.39x(l一e一“’“““)o 并求得BL和EMBL生物反應(yīng)器填埋場系統(tǒng)垃圾水解速率常數(shù)(0 .0130d一l和0.0212 u-l)。這表明EMs接種可以在一定程度上消除大分子有機垃圾水解限速步驟的影響， 為填埋垃圾的快速降解創(chuàng)造了前提條件。 (8)填埋垃圾上層間歇曝氣充氧可營造好氧一缺氧一厭氧的填埋場生物空間 環(huán)境，促進填埋垃圾層硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的生長(垃圾層硝化細(xì)菌的數(shù)量可達 到1護個/g干垃圾，反硝化細(xì)菌可比普通的填埋垃圾層高4一13個數(shù)量級)，強化填 埋場生物反應(yīng)器的脫氮作用，有利于回流滲濾液N風(fēng)氣N和總氮(TN)的去除，降 低外排滲濾液的總氮量;并且填埋垃圾上層間歇曝氣充氧有也利于垃圾降解微生物 亨 浙江大學(xué)博士學(xué)位論文 的生長，加快填埋場和滲濾液的穩(wěn)定化進程。然而，該生物反應(yīng)器填埋場系統(tǒng)硝化 性能的穩(wěn)定性受到填埋垃圾層有機碳源的影響，過高的有機碳源將會抑制硝化細(xì)菌 的生長，降低填埋場生物反應(yīng)器的硝化性能。 (9)在
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：X705

【引證文獻】

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5 劉海春;沈東升;龍焰;于現(xiàn)榮;;新型脫氮生物反應(yīng)器填埋場的啟動特性研究[J];科技通報;2007年05期

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本文編號：2628108