准好氧生物反应器填埋场N2O产生规律及影响因素研究

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准好氧生物反应器填埋场具有加速垃圾降解及有效去除渗滤液中氨氮的技术优势,其中,微生物硝化作用和反硝化作用是氨氮去除的主要途径。然而,垃圾脱氮过程中会有温室气体N2O产生。我们提出了一些问题:准好氧生物反应器填埋场内垃圾降解过程中是否会有N2O产生?N2O在垃圾降解过程如何变化?哪些影响因素导致了N2O产生?对此,实验模拟了准好氧生物反应器填埋场并运行了262d,研究了N2O的产生特性及主要影响因素。垃圾降解过程中,N2O产生量随垃圾降解进程波动较大,且可以分为四个阶段,即初期阶段(2-50d),中期(50-138d),后期阶段(140-214d)及末期阶段(216-262d)。实验得出主要结论如下:(1)准好氧生物反应器填埋场脱氮过程中N2O的产生量显著高于厌氧型生物反应器填埋场N2O产生量。初期,除第一次测得N2O浓度为563ppm外,N2O浓度在ND100ppm范围内波动,N2O平均浓度为30.52±113.97ppm。中期,N2O的浓度水平低于初期阶段,大多数时间内未检出,且平均浓度为0.50±1.90ppm。后期,N2O浓度比初期和中期N2O浓度高得多,平均浓度为2232±2345ppm,其中N2O浓度峰值达10000ppm。随着垃圾的稳定化进程,末期N2O浓度降低,平均浓度为216±204ppm。(2)不同阶段影响N2O产生的主要因素有所差异。初期,N2O与NO2-之间呈现高度正相关,相关系数为0.949。中期DO对N2O产生有一定的影响,相关系数为0.442。后期,渗滤液中NO2-、NO3-、VFA及C/N等因素是造成N2O产生量较高的原因。末期,N2O的产生量与各因素之间相关性较弱,没有显著的影响因素。(3)微生物硝化过程中,O2含量较低是导致N2O大量产生的根本原因,反硝化过程中电子供体缺乏可能是导致N2O大量产生的根本原因。对于硝化作用和反硝化作用在同一反应器内进行的反应,微生物的反硝化作用具有“N2O汇”的功能。因此,从长远来看,需要加强准好氧生物反应器填埋场内N2O的管理,尤其是垃圾降解的后期和末期。
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