礦化垃圾中甲烷厭氧氧化耦合多電子受體還原的特性.pdf

1、填埋場兩大主要環(huán)境污染問題是填埋氣和滲濾液。填埋氣C H4既是重要的溫室氣體，又可用作能源，對于不能資源化利用的C H4而言，進(jìn)行生物控制削減是最為經(jīng)濟(jì)有效的方式。由于滲濾液回灌/噴灌經(jīng)濟(jì)有效且處理相對簡單，學(xué)者們認(rèn)為可以有效削減滲濾液處理量和提高滲濾液出水水質(zhì)。根據(jù)最新的甲烷厭氧氧化（AOM）理論研究報(bào)道，SO42-/NO3-/Fe(III)均可作為電子受體耦合AOM，從而去除CH4。結(jié)合礦化垃圾可作為功能性覆蓋材料，滲濾液或預(yù)處理滲

2、濾液中高含量SO42-、Fe(III)的特點(diǎn)，通過滲濾液回灌，不僅可以達(dá)到生物控制C H4，削減C H4排放量，而且可以同步去除滲濾液中的污染物，達(dá)到填埋氣、滲濾液同步原位處理處置。
　　鑒此，本研究以填埋10 a以上的礦化垃圾為研究介質(zhì)，通過靜態(tài)批式實(shí)驗(yàn)，研究不同的鐵形態(tài)、濃度及Fe(III)與NO3-共存對AOM的影響以及離子變化規(guī)律，確認(rèn)Fe(III)還原耦合AO M的可行性；模擬填埋場兼/厭氧區(qū)域運(yùn)行反應(yīng)器，利用好氧預(yù)處理

3、后的滲濾液中含較高濃度SO42-和Fe(III)的特性，研究了礦化垃圾中Fe(III)/NO3-還原對AOM效能的影響及多電子受體共存下的耦合反應(yīng)的行為。主要結(jié)果如下：
　　（1）體系厭氧且初始CH4為76.34μmol·g-1干垃圾的條件下，KNO3、Fe3O4和FeCl3對 CH4去除均可以產(chǎn)生促進(jìn)作用。CH4去除量和Fe3O4/FeCl3的濃度有關(guān)，其中0.26μmol·g-1 Fe3O4和1.78μmol·g-1 FeCl

4、3對CH4去除的促進(jìn)作用較好；Fe3O4/FeCl3和KNO3共存在CH4去除中表現(xiàn)為拮抗作用；當(dāng)Fe(III)濃度相對較低時(shí)，NO3-對CH4去除的競爭優(yōu)勢較明顯；體系中CO2的產(chǎn)生量和CH4去除量有關(guān)，但不僅限于CH4的轉(zhuǎn)化過程；
　?。?）添加易還原性的KNO3和/或FeCl3對CH4去除的促進(jìn)作用包括顯著減少CH4的生成和促進(jìn)CH4的氧化（p＜0.05）；不同電子受體對CH4產(chǎn)生的抑制效應(yīng)大小排序?yàn)镵NO3+FeCl3＞F

5、eCl3＞KNO3；垃圾土中發(fā)生了Fe(III)、NO3-和SO42-驅(qū)動(dòng)的AOM；Fe(III)驅(qū)動(dòng)AOM過程中，CH4會促使生物可利用性Fe(III)還原為Fe(II)，同時(shí)促進(jìn)碳酸結(jié)合態(tài)Fe(II)的形成；NO3-和Fe(III)共存對CH4去除以及生物可利用性Fe(III)的轉(zhuǎn)化均表現(xiàn)為拮抗作用，和同時(shí)添加NO3-/CH4、FeCl3/CH4相比，三者相互作用會抑制碳酸結(jié)合態(tài)Fe(II)的形成；
　?。?）反應(yīng)器運(yùn)行結(jié)果表

6、明，回灌滲濾液可以顯著降低滲濾液中的NH4+-N和COD含量。研究報(bào)道AOM耦合Fe(III)還原在低濃度NO3-和SO42-的條件下才發(fā)生。本研究中，添加外源Fe(III)的條件下，NO3-、SO42-和Fe(III)明顯促進(jìn)CH4的去除（p＜0.05）。在高濃度的NO3-和SO42-的條件下，AOM主要靠 NO3-和SO42-共同驅(qū)動(dòng)；在低濃度的NO3-而SO42-濃度高的條件下，AOM主要依靠SO42-驅(qū)動(dòng)；在低濃度的NO3-和S