本文關(guān)鍵詞：填埋場甲烷厭氧氧化過程研究

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【摘要】：甲烷是僅次于二氧化碳的重要溫室氣體,控制甲烷的排放是緩解溫室效應(yīng)的必要措施。生物氧化是減少甲烷釋放的重要途徑。甲烷的氧化曾一度認(rèn)為僅在好氧條件下發(fā)生,隨著厭氧甲烷氧化(AOM)被認(rèn)識和研究,對厭氧生境的甲烷源功能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樵?匯雙重功能。近年來,不同生境中耦合不同電子受體的AOM逐漸被發(fā)現(xiàn)和研究。但對于填埋場這一多電子受體共存的生境,AOM直接證據(jù)不足,動力學(xué)及微生物學(xué)機理不明。本論文通過對不同填埋齡的填埋場垃圾取樣分析,獲得了填埋場中AOM的微生物學(xué)證據(jù),并證明了填埋場中AOM的電子受體耦合方式有耦合鐵還原的厭氧甲烷氧化(Fe-DAMO)、耦合硫酸鹽還原的厭氧甲烷氧化(S-DAMO)、以及耦合硝酸鹽還原的厭氧甲烷氧化(N-DAMO)過程。通過靜態(tài)搖瓶實驗得Fe-DAMO、S-DAMO、N-DAMO過程的動力學(xué)模型,并基于正交實驗分析了環(huán)境因子對Fe-DAMO、S-DAMO、N-DAMO過程的影響。建立了模擬填埋場反應(yīng)器,基于滲濾液好氧處理-回灌技術(shù),提高電子受體回流效率,綜合評估了AOM對填埋場甲烷減排的貢獻(xiàn)。具體實驗結(jié)果如下:(1)在Fe-DAMO過程中,甲烷的降解速率與甲烷濃度相關(guān),與三價鐵濃度無關(guān),反應(yīng)符合一級動力學(xué)模型,反應(yīng)速率常數(shù)為89μmol·kg-1d-1;S-DAMO和N-DAMO反應(yīng)與甲烷和電子受體濃度均正相關(guān),以雙底物米門方程對其擬合效果良好。S-DAMO和N-DAMO反應(yīng)的速率常數(shù)分布為170μmol·kg-1d-1和204μmol·kg-1d-1。所以,耦合硫酸鹽和硝酸鹽的甲烷厭氧氧化過程能更好地控制甲烷釋放。(2)正交實驗過程中,影響耦合不同電子受體AOM反應(yīng)的主要環(huán)境因子分別是溫度,pH,含水率和有機質(zhì)。在Fe-DAMO過程中,環(huán)境因子對AOM過程影響的大小順序是pH含水率溫度有機質(zhì),T=26.44℃,p H=5.27,MC=19.29%,om=19.76g/kg時,Fe-DAMO的氧化速率達(dá)到最大;在S-DAMO過程中,環(huán)境因子對AOM過程影響的大小順序是pH有機質(zhì)溫度含水率,T=37.19℃,pH=7.27,MC=16.24%,om=11.99g/kg時,S-DAMO的氧化速率達(dá)到最大;在N-DAMO過程中,環(huán)境因子對AOM過程影響的大小順序是有機質(zhì)pH溫度含水率,T=28.68℃,pH=8.32,MC=21.07%,om=22.40g/kg時,N-DAMO的氧化速率達(dá)到最大。(3)滲濾液經(jīng)好氧處理后,二價鐵迅速轉(zhuǎn)化為三價鐵,在第二天時就基本達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài),反應(yīng)器運行到第七天時,滲濾液中已經(jīng)檢測不到二價鐵的存在,而滲濾液硫化物轉(zhuǎn)化過程相對緩慢,初始硫酸鹽的濃度從120mg/L增大到151mg/L。但由于滲濾液好氧處理過程中,發(fā)生了硝化-反硝化作用,大部分氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣釋放,所以得到硝態(tài)氮的含量較低。但滲濾液好氧處理試驗可以證明,滲濾液經(jīng)過好氧處理后,還原性的物質(zhì)被氧化成可供AOM利用的電子受體,為填埋場甲烷匯提供了前提保證。(4)根據(jù)動力學(xué)擬合結(jié)果,將過量的三種電子受體(三價鐵、硫酸鹽、硝酸鹽)回灌到模擬填埋場反應(yīng)器中,結(jié)果表明,單位質(zhì)量的基質(zhì)對甲烷削減效率可達(dá)90%以上,在甲烷通量為3.3×10-2mol/m2情況下,甲烷的氧化效率至少可達(dá)到2.97×10-2mol/m。由此可知,在填埋場高度為10m的情況下,通過厭氧甲烷匯可以削減的甲烷量為0.297mol。相比于好氧甲烷氧化,雖然其速率低,但填埋場深度較大,厭氧甲烷氧化區(qū)域大,且可通過人為控制電子受體的回灌,削減滲濾液的同時,實現(xiàn)甲烷減排,因此具有良好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：垃圾填埋場 甲烷厭氧氧化 電子受體 反應(yīng)動力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X705
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 甲烷厭氧氧化的研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 甲烷厭氧氧化的發(fā)生途徑12-14
• 1.2.2 甲烷厭氧氧化的功能微生物14-16
• 1.2.3 耦合電子受體還原的甲烷厭氧氧化生境16-17
• 1.3 問題的提出、研究內(nèi)容及技術(shù)路線17-20
• 第二章 甲烷厭氧氧化過程識別20-26
• 2.1 實驗材料與方法20-21
• 2.2 不同厭氧甲烷氧化菌的識別過程21-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 甲烷厭氧氧化的反應(yīng)動力學(xué)及影響因素研究26-51
• 3.1 甲烷厭氧氧化的反應(yīng)動力學(xué)26-35
• 3.1.1 實驗材料與方法26
• 3.1.2 耦合硫酸鹽的甲烷厭氧氧化反應(yīng)動力學(xué)26-29
• 3.1.3 耦合硝酸鹽的甲烷厭氧氧化的反應(yīng)動力學(xué)29-32
• 3.1.4 耦合三價鐵的甲烷厭氧氧化的反應(yīng)動力學(xué)32-35
• 3.2 甲烷厭氧氧化影響因素研究35-49
• 3.2.1 環(huán)境因子對Fe-DAMO影響36-40
• 3.2.2 環(huán)境因子對S-DAMO影響40-44
• 3.2.3 環(huán)境因子對S-DAMO影響44-49
• 3.3 本章小結(jié)49-51
• 第四章 基于滲濾液好氧處理的電子受體轉(zhuǎn)化研究51-56
• 4.1 滲濾液好氧處理過程中硝酸鹽的濃度變化51-52
• 4.2 滲濾液好氧處理過程中三價鐵的濃度變化52-54
• 4.3 滲濾液好氧處理過程中硫酸鹽的濃度變化54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 填埋場厭氧甲烷匯功能評估56-64
• 5.1 Fe-DAMO甲烷匯過程評估56-57
• 5.2 S-DAMO甲烷匯過程評估57-59
• 5.3 N-DAMO甲烷匯過程評估59-62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 第六章 結(jié)論與建議64-67
• 6.1 結(jié)論64-66
• 6.2 建議66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 作者簡介及在校期間取得的科研成果72-73
• 致謝73

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳曉鳳;;“350”厭氧膠在我廠的應(yīng)用[J];粘接;1982年04期

2 雄心;;三種新型厭氧膠研制成功[J];今日科技;1982年01期

3 T.R.Baldwin;金榮達(dá);;厭氧粘結(jié)劑[J];國外機車車輛工藝;1986年05期

4 陳熊飛;;“微膠囊厭氧膠”等項目在杭通過鑒定[J];粘合劑;1986年02期

5 林可君;;厭氧膠粘劑[J];黎明化工;1986年01期

6 楊息;;國內(nèi)厭氧膠標(biāo)準(zhǔn)的制定與動態(tài)[J];粘接;1987年01期

7 楊息;;國內(nèi)厭氧膠標(biāo)準(zhǔn)的制定與動態(tài)[J];粘接;1987年02期

8 鄭福民;;厭氧膠應(yīng)用工藝[J];機械制造;1987年06期

9 李良福;零件固定用的厭氧膠[J];機械科學(xué)與技術(shù);1990年06期

10 李良福;;零件固定用的厭氧膠[J];機械科學(xué)與技術(shù);1990年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳香堯;;四川省城市生活垃圾厭氧產(chǎn)沼及堆肥的再生利用前景[A];四川省循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式（Ⅰ）——污泥再生利用[C];2005年

2 余淦申;郭茂新;張礪彥;陳杭飛;付德龍;宋立志;王煒;董立明;史偉祥;過秀華;;苧麻脫膠廢水管道厭氧-好氧治理技術(shù)開發(fā)[A];中國土木工程學(xué)會給水排水學(xué)會排水委員會第二屆第一次年會論文集[C];1991年

3 楊曉娜;;一種容油性厭氧膠的研制及其應(yīng)用[A];北京粘接學(xué)會第十八屆年會暨膠粘劑、密封劑技術(shù)發(fā)展論壇論文集[C];2009年

4 張耀斌;全燮;;內(nèi)置零價鐵強化厭氧污水處理技術(shù)[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

5 董雙良;高俊剛;董喜華;張彩云;;硅籠改性耐熱厭氧膠的制備及其固化動力學(xué)[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

6 魏利;馬放;李成軍;王博;孫偉;;基于16S rDNA不同靶序列對厭氧ABR反應(yīng)器微生物多樣性分析的影響[A];第十次全國環(huán)境微生物學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2007年

7 C．T．M．J．Frijters;R．H．Vos;G．Scheffer;R．Mulder;;厭氧-好氧法處理漂白和染色廢水[A];2006第三屆全國染整清潔生產(chǎn)、節(jié)水節(jié)能、降耗新技術(shù)交流會論文集[C];2006年

8 阮海英;陳亮;陳東輝;黃滿紅;;厭氧/缺氧/好氧組合SBR工藝去除活性艷蘭KN-G的研究[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會2009年度學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

9 朱偉云;;利用氣壓轉(zhuǎn)換技術(shù)篩選厭氧真菌[A];第三屆全國飼料營養(yǎng)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1998年

10 何剛;廖日紅;劉操;王培京;;厭氧折板濾池處理農(nóng)村污水試驗研究[A];全國給水排水技術(shù)信息網(wǎng)2009年年會論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者張媛;擰緊工業(yè)污水的閥門[N];秦皇島日報;2014年

2 本報記者 苗昆;生物解決方案高效處理污水[N];中國環(huán)境報;2012年

3 廣州中環(huán)萬代環(huán)境工程有限公司桂琪;“厭氧＋好氧”處理造紙廢水[N];中國環(huán)境報;2005年

4 本報記者　張顯峰;厭氧技術(shù)：小反應(yīng)器里的大產(chǎn)業(yè)[N];科技日報;2006年

5 記者 鄧嫻邋見習(xí)記者 李婧瑜 通訊員 李淑慧;世界領(lǐng)先厭氧制沼技術(shù)落戶安陽[N];安陽日報;2008年

6 宗華;廢水處理添新工藝[N];中國石化報;2001年

7 記者　 劉偉 通訊員　 徐俠 龍步青;廢物達(dá)標(biāo)排放 年節(jié)本兩千萬[N];連云港日報;2006年

8 廣州中環(huán)萬代環(huán)境工程有限公司 桂琪;“厭氧＋好氧”處理造紙廢水[N];中國環(huán)境報;2005年

9 本報記者 吳誠　李良;發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的雙重驅(qū)動[N];中國環(huán)境報;2012年

10 中國環(huán)境科學(xué)院 李岱青;畜禽糞便尿污染惡果已突顯[N];中國畜牧報;2003年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 王維奇;閩江河口濕地甲烷厭氧氧化及其機制研究[D];福建師范大學(xué);2014年

2 常功法;基于厭氧環(huán)境的倒置A~2/O工藝生物除磷機理研究[D];山東大學(xué);2013年

3 袁麗梅;多點進(jìn)水厭氧—多級缺氧/好氧—膜組合工藝處理生活污水的試驗研究[D];東華大學(xué);2007年

4 岳正波;水生植物的瘤胃微生物轉(zhuǎn)化[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

5 隋倩雯;氨吹脫與膜生物反應(yīng)器組合工藝處理豬場厭氧消化液研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2014年

6 汪林;反硝化同步除磷動力學(xué)原理及其在改善MSBR性能中的應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉星;一株厭氧發(fā)酵木糖產(chǎn)氫菌的分離鑒定及功能評價[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

2 張蓓;農(nóng)村(社區(qū))污水集中收集厭氧強化預(yù)處理技術(shù)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

3 范秋香;反硝化型甲烷厭氧氧化微生物富集研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

4 王昊書;廚房垃圾高效破碎除雜成套化裝置設(shè)計與優(yōu)化研究[D];浙江大學(xué);2015年

5 王睿文;厭氧-SBR處理豆油精煉廢水及產(chǎn)乙酸的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 孫美洲;草食動物厭氧真菌與共存甲烷菌的分離鑒定及其代謝產(chǎn)物分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

7 王旭;填埋場甲烷厭氧氧化過程研究[D];吉林大學(xué);2016年

8 李改蓮;畜禽糞便厭氧發(fā)酵液產(chǎn)品的開發(fā)及其防蟲特性試驗研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

9 綦峰;檸檬酸厭氧出水回用技術(shù)探究[D];江南大學(xué);2013年

10 楊靜;甾體雌激素厭氧遷移轉(zhuǎn)化特征研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

，

本文編號：587157