[發(fā)明專利]一種加強填埋場覆蓋層甲烷氧化的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010157441.4
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN101823072A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙由才;趙天濤;黃仁華;周海燕;柴曉利;牛冬杰;陳浩泉;石峰
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B01D53/72
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 陳龍梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種強化填埋場覆蓋層甲烷氧化能力的方法，具體是能富集礦化 垃圾內(nèi)部嗜甲烷微生物方法，屬于環(huán)境污染防治技術(shù)與溫室氣體減排技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

大氣中的甲烷是僅次于CO₂的重要溫室氣體，其溫室效應(yīng)貢獻率達26％。全 球每年甲烷的排放量達到5.35×10⁸t，其中人為源甲烷排放量為3.75×10⁸t。生 活垃圾填埋場中的有機廢物在厭氧狀態(tài)下分解，會產(chǎn)生填埋氣。近年來的研究認 為，生活垃圾填埋場已成為大氣中甲烷的最大人為排放源之一。

甲烷氧化菌能夠?qū)⒓淄樽鳛樘荚春湍茉矗匝鯕鉃殡娮邮荏w，通過甲烷單氧 化酶、甲醇脫氫酶、甲醛脫氫酶和甲酸脫氫酶四步催化反應(yīng)，將生活垃圾填埋場 中甲烷轉(zhuǎn)化成二氧化碳并形成細胞質(zhì)。二氧化碳是菌體的代謝產(chǎn)物，即甲烷最后 被氧化成為二氧化碳。已有研究表明，功能覆蓋層甲烷氧化可有效促進人為源甲 烷末端轉(zhuǎn)化，0～30cm土層中甲烷氧化菌數(shù)量最多，活性最強，甲烷氧化速率最 高可達290g/(m²·d)。影響功能覆蓋層甲烷氧化的主要因素有土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分狀況、 濕度、溫度、甲烷和氧氣的濃度、NH₄⁺以及土壤pH值等。盡管對功能覆蓋層甲 烷氧化微生物以及影響甲烷氧化因素的研究已經(jīng)比較普遍，但通過覆蓋層進行甲 烷氧化的效率并不十分理想，這其中的最大的問題就是由于甲烷氧化菌的細胞生 長速度慢、密度低、催化反應(yīng)受還原性輔酶影響等許多瓶頸限制了甲烷氧化菌的 應(yīng)用發(fā)展。甲烷氧化菌由于僅能以甲烷或甲基化合物為碳源而難以用瓊脂平板的 方法分離出來，這樣使得菌體富集和擴大培養(yǎng)手段難于在工程上應(yīng)用。因此為了 確保覆蓋層甲烷氧化的工程應(yīng)用，必須提高單位覆蓋層的氧化率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是公開一種工藝簡單、成本低廉且適用于中小型生活垃圾填埋 場提高覆蓋層甲烷氧化效率的方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明受伯杰細菌手冊關(guān)于甲基單胞菌科的介紹中提及 的“許多細菌是能利用多碳化合物以及單碳化合物，而不是專依靠甲烷或甲醇作 為碳源和能源”啟發(fā)，更多的關(guān)注甲烷氧化菌對多碳化合物的降解后發(fā)現(xiàn)：添加 糖類化合物可以加強覆蓋層的甲烷氧化能力，該發(fā)現(xiàn)從根本上解決了傳統(tǒng)覆蓋層 甲烷氧化能力難以提高的瓶頸，避免了釋放甲烷造成的溫室效應(yīng)。進而對礦化垃 圾的研究中發(fā)現(xiàn)向礦化垃圾中添加蔗糖、葡萄糖等糖類化合物為碳源，經(jīng)過一段 時間的馴化，礦化垃圾的甲烷氧化效果得到了明顯的加強。

本發(fā)明所指的礦化垃圾之定義為：以干基計，當(dāng)填埋場生活垃圾通過8年或 以上的生物降解后，其固體產(chǎn)物的降低到有機質(zhì)含量9～15％、離子交換容量 120～140mmol/100g、細菌數(shù)1～9×10⁶個/g、pH值近中性的7.5、飽和水力滲 透系數(shù)K_S1～1.3cm/min時即成為穩(wěn)定的礦化垃圾，其吸附比表面積5～6m²/g， 總氮0.5％、總磷和總鉀均為1％左右。礦化垃圾經(jīng)過長時期填埋條件下的甲烷馴 化含有大量既可氧化甲烷又可以利用糖的微生物。因此，以礦化垃圾為功能覆蓋 材料，通過糖強化，可以有效的促進覆蓋層甲烷氧化效率。

具體工藝如下：

首先，按照每噸礦化垃圾中加入0.5～3kg糖的比例量取糖，然后，將1～3 份質(zhì)量糖加入到100份質(zhì)量水中攪拌均勻，配置成為糖溶液；將糖溶液加入礦化 垃圾中混合均勻，再經(jīng)過7～10天的馴化(常溫下靜止)成為覆蓋層材料；最 后，在生活垃圾填埋單元作業(yè)結(jié)束后，按照終場覆蓋層40-60cm厚度的常規(guī)覆 蓋工藝將覆蓋層材料均勻鋪撒在生活垃圾表面；經(jīng)檢測，甲烷氧化效率提高至 810g/(m²·d)。

所述的礦化垃圾是填埋8年以上，粒徑為0.5～4mm，含水率為20～30％的 礦化垃圾。

所述的糖是市售的蔗糖、葡萄糖、甘露糖、果糖、棉籽糖、乳糖或淀粉。

本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

1、由于本發(fā)明利用的原料是加了糖溶液后經(jīng)過馴化的覆蓋層材料，因此有 效的促進覆蓋層甲烷氧化效率，而且，工藝簡單，是以廢治廢，實現(xiàn)填埋場溫室 氣體減排的方法，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。