准好氧填埋场CH4减排和加速稳定化的微生物学机制研究

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本研究利用现代分子生物学技术,研究了准好氧和厌氧填埋填埋场渗滤液中细菌、准好氧填埋场不同填埋时期固体垃圾中甲烷氧化菌的数量、群落组成与多样性,准好氧填埋场长期降解和稳定化特征,主要得到以下研究结果:(1)不同填埋工艺对细菌丰度存在明显影响。准好氧填埋场渗滤液中细菌16srRNA基因拷贝数在填埋初期和填埋2年期没有明显变化。厌氧填埋场渗滤液中细菌16srRNA基因拷贝数在填埋初期显著大于填埋稳定期。准好氧填埋场渗滤液中pmoA基因拷贝数分别是厌氧填埋场的48和59倍左右,显著高于厌氧填埋场。填埋场渗滤液中细菌群落结构及多样性对不同填埋工艺和不同填埋时期的变化反应敏感。准好氧填埋场的两种渗滤液样品细菌群落多样性高于厌氧填埋场。准好氧填埋场(初期和稳定期)渗滤液样品和厌氧填埋场初期的细菌群落结构具有较高的相似性,而与厌氧填埋场稳定阶段渗滤液中细菌群落结构存在明显差异。此外,通过克隆测序研究发现,填埋场渗滤液中细菌群落结构分为7大类群:Proteobacteria (34.8%), Spirochaetes (23.9%), Firmicutes (23.9%), Bacteroidetes (8.7%),Thermotoge (6.5%)和不可分类(2.2%)。准好氧填埋场的Proteobacteria和Bacteroidetes高于厌氧填埋场。准好氧填埋场渗滤液之间细菌群落结构具有较高的相似性,但是厌氧填埋场之间差异显著。甲烷氧化菌(Methylocaldum sp.05J-I-7)仅仅在准好氧填埋场渗滤液样品中发现。因此,填埋工艺造成的填埋场环境的不同是影响细菌丰度和群落结构的重要因素。(2)填埋时间影响垃圾样品中CH4氧化菌丰度,但对群落组成与多样性影响不显著。准好氧填埋场固体垃圾中的CH4氧化菌以填埋时间最早的1“填埋区pmoA基因拷贝数最高,填埋龄为1年左右的准好氧填埋场固体垃圾中的CH4氧化菌丰度随着填埋时间的增加有增加的趋势,表现出一定的正相关关系。导气管周围垃圾中的CH4氧化菌数量均要高于距离导气管15m处的垃圾。不同填埋时期填埋时间最长的准好氧填埋区甲烷氧化菌多样性高于填埋时间较短的填埋区,且分配更均匀。同一填埋时期的甲烷氧化菌群落结构随距离导气管的远近相似性有所差异。但填埋时间最短的4“填埋区相似性很高。根据序.列的系统发育分析,准好氧填埋场甲烷氧化菌群落结构归为个甲烷氧化菌属:Methylocaldum、Methylobacter、Methylocystis。(3)经过5年的填埋处置,准好氧填埋体的沉降量和减容率均显著高于厌氧填埋体,同时渗滤液回灌比清水回灌更容易引起填埋体的不均匀沉降。准好氧填埋体填埋气不同时期的CH4含量均显著低于厌氧填埋体,而O2含量则显著高于厌氧填埋体,陈腐垃圾中VS和TOC含量较新鲜垃圾显著降低,同时准好氧填埋体陈腐垃圾的VS和TOC含量均低于厌氧填埋体。渗滤液和清水回灌造成了填埋体表面明显的不均匀沉降。准好氧填埋体陈腐垃圾的BDM值显著低于厌氧填埋体,BDM值随着导气管距离的增加逐渐升高;随着填埋深度的增加而逐渐升高,且距离导气管距离越大,层问BDM值差异越大,陈腐垃圾的腐殖质提取率略低于厌氧填埋体;同时,陈腐垃圾的HA/FA相对较高,但两者之间的HA/FA差异不显著。
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