准好氧生物反应器填埋场N2O产生特性与机理研究
批准号:
51378268
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
孙英杰
依托单位:
学科分类:
固废资源转化与安全处置
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱申红、张大磊、徐爱玲、唐沂珍、王亚楠、卞荣星、张欢欢、吴昊、姜海钰
关键词:
中文摘要
准好氧生物反应器填埋场因具有加速填埋场稳定化、降低渗滤液污染物浓度、减少甲烷气体排放及实现原位脱氮等技术环境优势而成为可持续填埋的前沿。但脱氮过程中微生物硝化与反硝化作用会导致温室气体氧化亚氮的产生,使其成为氧化亚氮的重要排放源。本项目拟采用准好氧生物反应器填埋场模拟实验装置,研究准好氧生物反应器填埋场垃圾稳定化过程中氧化亚氮的动态变化规律及影响氧化亚氮产生的关键因素;通过15N稳定同位素示踪技术研究氧化亚氮的产生途径;采用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析垃圾降解过程中微生物群落结构的变化及其与氧化亚氮变化之间的关系,初步揭示氧化亚氮的产生机理。项目研究成果将为准好氧生物反应器填埋场氧化亚氮的减排与控制提供理论基础和技术支撑。
英文摘要
The semi-aerobic bioreactor landfill has such technical and environmental advantages as accelerating landfill stabilization, reducing concentration of pollutants in leachate, emission reduction of methane, and in-situ removal of nitrogen, which made it the leading edge of sustainable landfill.But during the process of biological nitrogen removal, nitrification and denitrification lead to production of Nitrous Oxide, an important greenhouse gas, which makes the semi-aerobic bioreactor landfill an important emssion resource of greenhouse gas. An experimental device modeling semi-aerobic bioreactor landfill will be used in the project. The dynamic variation pattern of Nitrous Oxide produced in a semi-aerobic bioreactor landfill will be studied. The key factors that influence the porduction of Nitrous Oxide will be ascertained. Base on the 15N stable isotope trace method, the producing pathway of Nitrous Oxide will be ascertained.Based on the Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (PCR-DGGE) technology,the community structure succession of the microorganism in the process of the stabalization of refuse and its relationship with Nitrous Oxide varation will be discussed to reveal the production mechnism of Nitrous Oxide. The research results can provide theory basis and technical supports for Nitrous Oxide emission reduction and control of semi-aerobic bioreactor landfill.
准好氧生物反应器填埋场能够加速垃圾的稳定化,并创造了去除渗滤液中氨氮的完整脱氮途径—硝化和反硝化作用,但脱氮过程中存在温室气体氧化亚氮大量产生的潜势。针对这一关键问题,本项目模拟研究了准好氧生物反应器填埋场垃圾稳定化过程中氧化亚氮的变化规律、影响因素、产生途径以及微生物学机理。.研究表明,准好氧生物反应器填埋场稳定化进程中,初期氧化亚氮产生量整体处于较低水平,但后期产生量增加了1-2个数量级。分析表明氧化亚氮产生量大量增加的原因是反硝化过程所需碳源不足。影响因素实验表明,采用较小回灌水力负荷和回灌频率有助于降低氧化亚氮的产生;就曝气频率而言,低频率间歇曝气有助于减少累积氧化亚氮的排放。15N稳定性同位素示踪实验表明,垃圾稳定化进程中微生物的反硝化作用是氧化亚氮产生的主要途径,其贡献率达79%-92%;其次为硝化作用(8%-21%),其中以自养硝化为主;甲烷共氧化作用贡献最小(小于1%)。微生物群落多样性分析结果表明,垃圾稳定化前期微生物多样性高于后期,且柱体中微生物多样性呈现上下两端高、中间低的分布规律;垃圾稳定化进程中的脱氮菌群均以反硝化微生物为主,且后期比例大于前期。脱氮功能基因(amoA、nosZ)定量实验表明,后期碳源不足时,反应器内以控制反硝化作用的nosZ基因为主,这与15N稳定性同位素示踪实验结果相一致。.分析表明准好氧生物反应器填埋场中氧化亚氮的产生与垃圾自身理化性质的变化及硝化和反硝化微生物群落结构的变化密切相关,且主要在后期产生,主要原因为碳源不足。因此在填埋场的运营管理中,应结合垃圾理化性质和渗滤液水质,选择适宜的曝气和回灌方式,在保证加速垃圾稳定化的同时,后期应采取补充新鲜垃圾渗滤液或表层覆盖新鲜垃圾等措施以提供反硝化过程所需的碳源、同时延长回灌周期以增加反硝化作用的时间等措施,减少氧化亚氮的产生。
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DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
青岛理工大学学报
影响因子:
--
作者:
[李公伟, 赵友杰, 郑秀苹, 汤金龙, 孙英杰, 蔡荣宝]
通讯作者:
蔡荣宝
N2O emissions from an intermittently aerated semi-aerobic aged refuse bioreactor: Combined effect of COD and NH4 + -N in influent leachate
间歇曝气半好氧老化垃圾生物反应器的 N2O 排放:渗滤液进水中 COD 和 NH4-N 的综合影响
DOI:
10.1016/j.wasman.2017.08.022
发表时间:
2017
期刊:
Waste Management
影响因子:
8.1
作者:
[Weihua Li, Yingjie Sun, Rongxing Bian, Huawei Wang, Dalei Zhang]
通讯作者:
Dalei Zhang
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
环境工程
影响因子:
--
作者:
[童毅, 王辉霞, 卞荣星, 孙英杰]
通讯作者:
孙英杰
DOI:
10.1016/j.wasman.2016.07.040
发表时间:
2016
期刊:
Waste Management
影响因子:
8.1
作者:
[Huawei Wang, Ya-nan Wang, Xiaoyue Li, Yingjie Sun, Hao Wu, Dali Chen]
通讯作者:
Dali Chen
N2O emission from a combined ex-situ nitrification and in-situ denitrification bioreactor landfill
异位硝化和原位反硝化生物反应器垃圾填埋场的 N2O 排放
DOI:
10.1016/j.wasman.2014.06.023
发表时间:
2014
期刊:
Waste Management
影响因子:
8.1
作者:
[Ya-nan Wang, Ying-jie Sun, Lei Wang, Xiao-jie Sun, Hao Wu, Rong-xing Bian, Jing-jing Li]
通讯作者:
Jing-jing Li
共 17 条
自然环境因素对螯合剂稳定化飞灰重金属长期稳定性影响机制及评价方法构建
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批准号:52370139
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:孙英杰
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依托单位:
稳定化飞灰与生活垃圾混合填埋二噁英(PCDD/Fs)溶出和转化特性及机制研究
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批准号:51978350
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2019
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负责人:孙英杰
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依托单位:
稳定化飞灰与生活垃圾混合填埋重金属溶出特性与机理研究
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批准号:51678315
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2016
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负责人:孙英杰
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依托单位:
序批式脱氮型生物反应器填埋场N2O的产生规律与影响因素研究
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批准号:51178229
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项目类别:面上项目
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资助金额:54.0万元
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批准年份:2011
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负责人:孙英杰
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依托单位:
国内基金
海外基金