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随着我国经济的快速发展和城市化进程的大力推进,城市生活垃圾的产量与日俱增,目前超过60%的垃圾依靠填埋进行处置,而垃圾填埋场是我国温室气体的主要人为排放源之一,因此,减小垃圾填埋场的温室气体排放尤为必要。以渗滤液回灌为主要措施的生物反应器填埋场具有加快垃圾降解和转化的速度和效率,有效减少渗滤液的体积和降低渗滤液污染物的浓度,实现填埋场的快速稳定化等优势。然而渗滤液回灌后,填埋体系的碳氮基质、含水率分布等均会发生改变,导致其温室气体排放特性也发生巨大变化。对厌氧或准好氧生物反应器填埋场的CH4或N2O排放特性的研究也已表明,准好氧填埋场虽能减少CH4排放,但对N2O和CO2却有增排效果。迄今为止,就不同类型生物反应器填埋场对包含CH4、N2O和CO2三种温室气体的总排放特性的研究尚不多见,尤其对不同条件下准好氧生物反应器填埋场温室气体总排放特性、影响因素及微生物机理的研究更鲜有涉及。为此,采用室内模拟试验、高通量测序技术、数理统计和综合分析等方法,对生物反应器填埋场温室气体的总排放特性及机理进行研究,其研究成果可为垃圾填埋场温室气体的排放控制提供理论依据,同时也有助于垃圾填埋技术的深化和拓展,具有重要的实用价值。通过构建厌氧、准好氧和好氧生物反应器填埋场室内模拟柱(ANBL、SABL和ABL),基于静态箱-气相色谱法,长期监测了模拟柱运行465d期间温室气体(CH4、N2O和CO2)排放通量及渗滤液水质。研究发现:与ANBL相比,SABL和ABL的稳定化进程更快,脱氮效果更好,其渗滤液CODCr去除率分别为46.99%、97.69%和97.64%,TN去除率分别为9.42%、88.01%和70.25%,且渗滤液DOM中均主要存在高激发波长类色氨酸、紫外光区类富里酸和可见光区类富里酸3类物质;SABL、ABL和ANBL的温室气体排放总量(以CO2当量计)分别为15630.07、12113.82、6051.92g,ANBL的温室气体排放量最小是因其未到达产甲烷阶段;CH4、CO2和N2O对温室气体总排放量的贡献比例范围分别为40.75%67.56%、23.64%50.71%和1.68%8.79%,可推断当ANBL达到产甲烷阶段后,其温室气体排放总量将大大增加。综合稳定化进程、脱氮效率、经济性和温室气体总排放量几方面考虑,SABL为温室气体减排的适用技术。基于不同导气管管径(25、50、75mm)(SABL1#、SABL2#(5#)、SABL3#)和回灌频率(5天1次、3天1次、1天1次)(SABL4#、SABL5#(2#)、SABL6#)SABL模拟柱的构建,研究发现导气管管径的增大有利于加快SABL的稳定化进程;CH4为SABL温室气体排放的主要贡献源(其比例为71.42%79.17%),CO2次之(其比例为14.06%21.90%),N2O的贡献最小(其比例为6.77%12.60%)。另外,填埋运行465d后,N2O排放量大小为SABL1#>SABL6#>SABL2#(5#)>SABL4#>SABL3#,CH4排放量大小为SABL6#>SABL2#(5#)>SABL1#>SABL4#>SABL3#,CO2排放量大小为SABL6#>SABL4#>SABL3#>SABL1#>SABL2#(5#),温室气体总排放量大小为SABL6#>SABL2#(5#)>SABL1#>SABL4#>SABL3#,其值分别为175517.27、144969.20、141719.76、129283.78、122766.91g。将SABL1#6#的温室气体排放通量与其渗滤液指标进行相关性分析,发现不同填埋阶段影响其温室气体排放的因素也不同。在第一、二阶段(填埋0-86d),SABL1#3#N2O排放通量的影响因素为填埋体温度和NH4+-N浓度,且SABL2#和SABL3#N2O排放通量还与NO3--N浓度呈正相关;SABL4#6#N2O排放通量的影响因素为NO3--N浓度,且SABL4#和SABL5#N2O排放通量还与NH4+-N浓度呈正相关;但SABL的N2O排放通量与CODCr、TN浓度和CO2排放通量均不显著相关。在第三阶段(填埋87-234d),SABL1#3#N2O排放通量的影响因素为NH4+-N浓度,且SABL3#可通过调控CODCr、VFA、TN、NH4+-N和NO3--N浓度减少N2O的释放。在第四阶段(填埋235-465d),SABL1#6#的N2O排放通量均很小,且与渗滤液指标的相关性均不高。另外,SABL1#6#的CH4排放通量与CO2排放通量均在0.01水平上显著正相关,后者与pH和温度均呈正相关,且CH4和CO2排放通量与CODCr和VFA浓度均呈负相关。采用高通量测序剖析SABL1#6#初步稳定阶段垃圾样品的群落结构和相对丰度,发现SABL样品均具有较高的微生物多样性,且菌门较类似(共有菌门为32个);当导气管管径发生变化时,SABL可形成特有菌门,但回灌频率的变化则无此现象产生。另外,SABL1#6#样品的优势菌门均为变形菌门(Proteobacterica)和拟杆菌门(Bacteroidetes);其中变形菌门相对丰度大小为:SABL3#(50.25%)>SABL2#(5#)(37.56%)>SABL4#(36.86%)>SABL6#(36.02%)>SABL1#(27.44%);拟杆菌门的相对丰度大小为:SABL1#(37.03%)>SABL3#(25.64%)>SABL4#(24.35%)>SABL6#(22.15%)>SABL2#(5#)(16.31%);另外,厚壁菌门(Firmicutes)也是主要菌门之一。SABL3#和6#样品的优势菌属均为γ-变形菌纲中的methylomicrobium菌属(相对丰度分别为13.61%和12.74%),属于I型甲烷氧化菌,利于甲烷的减排;SABL1#样品的优势菌属为vadinBC27-wastewater-sludge-group菌属(相对丰度为12.90%),其功能为降解大分子机物,表明其降解缓慢,温室气体释放周期长;而SABL2#(5#)和SABL4#样品中无明显优势菌属。