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温室效应导致的全球变暖是备受瞩目的环境问题之一,其中生活垃圾填埋场排放的填埋气(CH4和CO2)是全球温室气体的重要来源之一。研究显示,CH4气体的增温潜力是CO2的20倍以上,同时生活垃圾填埋场产生的CH4气体排放在全球CH4温室效应中的贡献率逐年增加,填埋场CH4气体削减已成为世界各国削减温室气体的重要研究方向之一。目前,生活垃圾填埋场CH4减排技术主要包括:填埋层原位减排、资源化利用和末端控制技术等。其中准好氧填埋技术和覆盖层CH4氧化技术是适合我国现阶段中小型填埋场CH4减排要求的技术。
论文通过对九江市城市生活垃圾填埋结构(中试规模,250t×4)填埋气的长期监测研究,对比分析了准好氧和厌氧填埋体在填埋初期(2003年11月)、填埋产气高峰期(2004年11月)和填埋稳定期(2008年11月)填埋气的动态变化特征。研究结果表明,准好氧填埋体内的好氧区域较大,O2含量相对厌氧填埋体要高,准好氧填埋体和厌氧填埋体经过5年均趋于稳定,到了末期只有局部少量的CH4产生,且主要集中在下层,两者的CH4平均含量只有2.82%和5.26%。不同填埋时期准好氧填埋体的CH4和CO2的含量均低于厌氧填埋体,可知准好氧填埋工艺在抑制CH4产生及CH4减排上的效果显著,并且提高了准好氧填埋体的稳定化程度。
覆盖层是生活垃圾填埋场CH4气体氧化消耗的重要途径之一,但其CH4氧化效率受到的影响因素较多,如温度、含水率、有机质含量、pH值、孔隙率、CH4/O2比、植被和无机氮等。本论文开展了填埋场覆盖层材料的筛选试验;研究了温度和含水率等关键因素对于覆盖层材料CH4氧化效率的影响;通过物料接种试验明确了高效CH4氧化材料与填埋场新覆土的配比;此外,本研究还采用分子生物学技术(实时荧光定量PCR技术)对覆盖材料的CH4氧化菌含量进行了定量研究。研究结果表明,陈腐垃圾的CH4氧化菌数量明显高于其他材料,且经过一段时间的培养有所增加,厌氧和准好氧陈腐垃圾分别由初始的2.15×108和1.67×108增至培养后6.48×108和5.56×108。新覆土初始基因拷贝数最低,只有1.08×106,但经过培养后,增幅最大,增至3.74×108。