复合菌剂促进厌氧填埋场稳定化与产甲烷的研究

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传统厌氧填埋场垃圾降解缓慢、产气期滞后、产气速率低,导致稳定化时间长,填埋气回收利用率低,还会引发二次污染,温室效应等环境问题。而微生物复合菌剂可有效加速填埋场的稳定化进程、提高产气速率。本文在厌氧生物反应器填埋场中添加本课题组研制复合菌剂(菌剂Ⅰ)、市售菌剂(菌剂Ⅱ),以不添加微生物菌剂的反应器作为空白对照,分别编号为A、B、C,实验历时*d,研究复合菌剂对厌氧填埋场稳定化进程及产甲烷的影响,并利用产甲烷模型,分析复合菌剂对填埋场产甲烷的促进作用。结果表明:(1)菌剂Ⅰ加速了有机垃圾的生物降解。反应器A中木质纤维素类有机物含量在实验周期内均相对较低,实验结束时,木质纤维素含量为*%,较反应器B、C分别低*%、*%,总有机质含量为*%,较反应器B、C分别低*%、*%,沉降率为*%,较反应器B、C分别高了*%、*%;表明反应器A中木质纤维素类有机物质快速降解,使得总有机质含量快速降低进而加快了填埋垃圾沉降速率,即菌剂Ⅰ加速了填埋垃圾的生物降解,更有利于填埋场稳定化。(2)菌剂Ⅰ降低了填埋场渗滤液的污染负荷。反应器A渗滤液产量在实验结束时,较反应器B、C分别低*mL、*mL,渗滤液减量效果明显;实验结束时,CODcr为*mg.L-1,较反应器B、C分别低*mg.L-1、*mg.L-1;氨氮为*mg.L-1,较反应器B、C分别低*mg.L-1、*mg.L-1,反应器A中的CODcr和氨氮的去除效果更好。可见菌剂Ⅰ更有利于渗滤液中污染物的降解与转化,降低了渗滤液的污染负荷。(3)菌剂Ⅰ可促进填埋场甲烷的产生。反应器A在填埋第*d进入产甲烷阶段,较反应器B、C分别提前了*d、*d,整个产甲烷阶段为*d,较反应器B、C分别缩短了*d、*d,且产甲烷总量达*mL,较反应器B、C分别高*%、*%。表明菌剂Ⅰ使填埋场提前进入产甲烷阶段,缩短产甲烷周期,提高甲烷产量,有利于填埋气的收集和利用。(4)利用多元线性回归模型和产甲烷速率数学模型分析了菌剂Ⅰ对填埋产甲烷的促进作用。多元线性回归模型系数的P<0.005,调整R2=*,表明该模型能较好的验证实际测定结果,环境因子整体变化和填埋产甲烷具有显著相关性。环境因子中垃圾的沉降率、总有机质、半纤维素、纤维素含量与填埋场产甲烷成显著性相关,表明垃圾成分的变化会对填埋产甲烷造成较大影响。而垃圾中木质素含量、含水率、渗滤产生量、pH、VFA、CODcr、氨氮为非显著性因素。通过动力学模型,可知反应器A的实测产甲烷速率和预测值基本相符,验证了接种菌剂I的反应器A中填埋产甲烷变化规律,表明接种菌剂Ⅰ而引起的环境因子的变化可促进厌氧生物反应器填埋场产甲烷。
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