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矿化垃圾和填埋覆土中的CH₄氧化—反硝化耦合特性研究

作　者: 钟庄敏
导　师: 尹华
学　校: 暨南大学
专　业: 环境科学
关键词: CH4氧化反硝化耦合反应矿化垃圾填埋覆土
分类号: X75
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 27次
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内容摘要

填埋气和渗滤液是传统垃圾填埋场的两大二次污染，其中填埋气中的CH₄和渗滤液中的N污染是人们重点关注的污染因子。目前，利用生物技术控制填埋场CH₄的排放是最为经济、有效的工程化手段。本论文将矿化垃圾和填埋覆土作为介质，采用静态批式全因子实验，通过调整反应体系中CH₄、O₂、NO₃^-的含量及比例，测定各气体组分变化，初步验证了CH₄氧化-反硝化耦合反应并优化反应条件。在优化条件下进一步开展了影响因子和反应动力学实验，研究了含水率、粒径、Cu²⁺浓度和时间对耦合反应的影响，为矿化垃圾和填埋覆土耦合反应机理研究提供基础。最后通过同位素示踪(¹³C和¹⁵N标记)和微生物特性研究，初步探索了CH₄氧化-反硝化耦合的机理。主要实验结果如下：（1） CH₄、O₂和NO₃^--N浓度对矿化垃圾和填埋覆土的CH₄去除效果有明显影响（P<0.01），3种因素影响的大小顺序为CH₄>O₂>NO₃^--N，矿化垃圾中，当CH₄、O₂浓度分别为10%，20%时，CH₄去除率最好，能达到99.7%，产生的N₂含量达到11.5%以上，且N₂O的产生量低于0.2%。而填埋覆土在CH₄、O₂浓度分别为20%，20%时，CH₄去除率最好，达到78.5%，产生的N₂含量达到11.3%以上，且无N₂O的产生。（2）矿化垃圾和填埋覆土中耦合反应最适含水率分别为33.3%和15.3%，较佳粒径范围为≤0.9mm。矿化垃圾中，低Cu²⁺浓度(50¹00mg.kg^-1)和较高Cu²⁺浓度(400⁶00mg.kg^-1)下，CH₄氧化效能较好，但N₂产生量总体随着Cu²⁺浓度的增大而降低；填埋覆土中高浓度Cu²⁺(400⁶00mg.kg^-1)更有利于CH₄氧化和反硝化。（3）矿化垃圾和填埋覆土中CH₄氧化速率变化与微生物活性密切相关，微生物活性强则氧化速率大，矿化垃圾和填埋覆土中的微生物对氨基酸都有很好的利用效果。NO₃^--N可以刺激CH₄氧化产生更多中间产物，一定浓度的NO₃^--N可以促进矿化垃圾和填埋覆土中更多的NO₃^--N转化成N的其他形式，而不是完全还原成N₂。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-7
1 绪论  7-17
  1.1 研究背景与意义  7-11
  1.2 CH_4氧化-反硝化耦合反应的研究进展  11-15
  1.3 本论文的研究目的和主要内容  15-16
  1.4 技术路线  16
  1.5 创新点  16-17
2 矿化垃圾和填埋覆土中的 CH_4氧化-反硝化耦合反应特性研究  17-38
  2.1 实验材料与方法  17-19
  2.2 分析方法  19-20
  2.3 结果与讨论  20-35
  2.4 讨论  35-36
  2.5 本章小结  36-38
3 矿化垃圾和填埋覆土中的 CH_4氧化-反硝化耦合反应的影响因素  38-54
  3.1 实验材料与方法  38-41
  3.2 分析方法  41
  3.3 结果与讨论  41-51
  3.4 讨论  51-52
  3.5 本章小结  52-54
4 矿化垃圾和填埋覆土中的 CH_4氧化-反硝化耦合反应机理初步研究  54-67
  4.1 实验材料与方法  54-55
  4.2 分析方法  55-56
  4.3 结果与讨论  56-64
  4.4 讨论  64-65
  4.5 本章小结  65-67
5 结论与展望  67-69
  5.1 结论  67-68
  5.2 展望  68-69
参考文献  69-74
附录硕士期间发表的论文  74-75
致谢  75

矿化垃圾和填埋覆土中的CH4氧化—反硝化耦合特性研究

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