矿化垃圾床反应器厌氧甲烷氧化协同生物脱氮的研究

垃圾卫生填埋过程中逸散的甲烷与渗滤液处理过程中反硝化段不够彻底产生的硝酸盐对周围环境具有严重的威胁,反硝化厌氧甲烷氧化技术可实现甲烷与硝酸盐的同步去除,极具应用前景.本研究通过模拟垃圾填埋过程,以矿化垃圾作为垃圾填埋的覆土层与反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种源,建立了矿化垃圾床系统.结果表明,反应系统在140d的运行期间内,硝态氮平均去除速率为34.81mg·L-1·d-1,并且表现出较强的抗冲击能力.反应系统中硝酸盐的去除与甲烷的添加具有直接关系,化学计量学结果表明系统中主要发生的是反硝化厌氧甲烷氧化反应.矿化垃圾上、中、下3层微生物具有明显的空间分异特性,反硝化厌氧甲烷氧化活性呈现上层低、中下层高的趋势,中层与下层的最大反应速率分别是上层的2.33与1.84倍.qPCR结果显示,矿化垃圾床系统中反硝化厌氧甲烷氧化功能基因pmoA和mcrA在中层的拷贝数分别为(7.65×105±2.62×105)和(9.10×104±1.72×104)copies·g1,在底层的拷贝数分别为(9.38×105±1.27×104)和(1.53×105±7.04×103)copies·g-1,均远大于上层的功能基因丰度,同样呈现中下层多、上层少的趋势.本研究可为垃圾填埋场中渗滤液与填埋气的协同处理提供理论技术基础.