[發明專利]用氯代甲烷抑制生活垃圾填埋場甲烷排放的方法

無效

• 申請號: 200810036701.5
• 申請日: 2008-04-28
• 公開（公告）號: CN101259475A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 趙由才;趙天濤;黃仁華;陳浩泉;柴曉利;牛冬杰;王星
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳龍梅

技術領域

本發明涉及一種能阻止生活垃圾厭氧消化過程中甲烷氣的產生的方法，屬于固體廢物資源化及污染防治技術領域。

背景技術

大氣中的甲烷是一種僅次于CO₂的重要溫室氣體。全球每年甲烷的排放量達到5.35×10⁸t，通過人類活動產生的甲烷量為3.75×10⁸t。據估計，到2030年甲烷的貢獻將達到50％，成為頭號溫室氣體。可見，控制甲烷的排放量，對抑制溫室效應的作用是很重要的。目前，全世界都在尋找減少CO₂排放的措施，但是對于甲烷的重視卻不夠，因此導致甲烷發生量增大，而且能與甲烷反應導致其含量減少的那些化學物質的減少的問題也不是很清楚，減少甲烷排放成為迫在眉睫的問題。我國年產城市生活垃圾1.5億噸，已建成生活垃圾衛生填埋場375座(其中大部分為中小型填埋場)，在用堆場上千座，填埋生活垃圾估計為10億噸，每年排放的甲烷約為幾百萬噸。預計我國在未來的10年內將有1000座中小型生活垃圾衛生填埋場，日填埋生活垃圾50萬噸以上，日排放甲烷近萬噸。在大型填埋場，這些氣體會通過管道和專門的集氣裝置收集，但是，在中小型填埋場，由于產氣的不穩定和氣體總量少，綜合利用的價值不高，因此產生的甲烷氣體一般都排放到大氣中，增大空氣中甲烷的濃度，導致溫室效應的發生。

垃圾填埋場的穩定化過程是由微生物共生體完成的，其中包括有許多細菌和一些中間步驟。在此過程中，不同微生物的代謝過程相互影響，相互制約，形成復雜的生態系統。復雜有機化合物的厭氧降解過程可被大致分為三個階段：水解階段、產酸階段和產甲烷階段，每個階段的任務都由特定的微生物菌群來完成——水解發酵細菌群、產酸菌群以及產甲烷菌群。因此，厭氧生物代謝過程是由微生物將物質進行串聯傳遞的過程，要想阻止甲烷氣體的產生，必須將產甲烷菌群抑制，許多人根據產甲烷菌在惡劣環境中無法形成芽孢進行自我保護的特點，采用加熱、微波、紫外等方法將產甲烷菌殺死，但其操作復雜，不適合生活垃圾填埋場等場所中產甲烷菌的抑制。

目前已報道的產甲烷菌抑制方法雖然很多，但存在以下問題：1、抑制效果不理想，一些微生物抑制劑僅能抑制50％左右的甲烷產生；2、有效濃度過高，氨氮和脂肪酸報道可以有效抑制填埋場環境中甲烷的產生，但其濃度至少要達到3000ppm以上才有效果；3、具有較好的抑制效果和較低的抑制濃度，但不適用與垃圾填埋場，譬如蒽醌類抑制劑，由于其溶解度極低，很難擴散至垃圾中產甲烷菌群聚集的固相中；莫能菌素，拉沙里菌素在抑制產甲烷菌的同時會對水解菌和產酸菌也產生??較強的抑制作用，不利于填埋場的穩定化。

發明內容

本發明的目的是公開一種能抑制填埋場中生活垃圾厭氧消化過程中產甲烷的方法。具體是利用生物特異性抑制的原理，找到能夠有效抑制產甲烷菌群活性的抑制劑，抑制填埋場中產甲烷菌的活性，使厭氧消化過程不再產生甲烷氣體，而是將有機碳轉入液相中，再將收集到的液相集中處理，避免了釋放甲烷造成的溫室效應。

為了達到上述目的，本發明根據生活垃圾填埋量大，多相態共存，并且要在抑制的同時維持填埋場正常的穩定化降解過程要求，首先尋找一種能夠兼顧生活垃圾填埋場甲烷有效抑制濃度低、易擴散、對其它菌群沒有抑制作用或抑制作用很小的抑制劑。然后進行實驗，找到抑制甲烷效果明顯的配比。

本發明找到了包括二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷在內的氯代甲烷作為產甲烷菌群抑制劑，將它作為生活垃圾的添加劑能抑制厭氧消化過程中產甲烷菌的活性，使厭氧消化過程不再產生甲烷氣體，而是將有機碳轉到液相中，這樣可以將收集到的液相集中處理，避免了釋放甲烷造成的溫室效應。

具體工藝是：首先，將市售工業級氯代甲烷作為生活垃圾產甲烷菌群抑制劑；然后，按照每噸生活垃圾中加入5～25g氯代甲烷量取，生活垃圾的含水率為50～80％重量百分比；接著，在填埋場常規作業中均勻地將氯代甲烷噴灑至生活垃圾；加入氯代甲烷后開始生活垃圾填埋場的厭氧反應，對生活垃圾的滲濾液進行總揮發酸量(VFA)的測量，同時用排飽和食鹽水法收集氣體，用氣相色譜測定氣體中的各個組分及其含量，總揮發酸量為0.94～1.18g/kg，丙酸/乙酸比為0.73～1.24，甲烷抑制效果達100％。

本發明具有如下的優點