礦物影響垃圾滲濾液中有機物厭氧分解的實驗研究.pdf

1、本文通過開展序批式實驗，研究了在添加地球環(huán)境中分布廣泛且易獲取的幾種礦物（碳酸鹽、硫酸鹽、鐵氧化物、硫化物和粘土礦物）的條件下，垃圾滲濾液及單一底物乙酸鈉厭氧生物分解過程中CH4、CO2、TOC、總無機碳(TIC)、pH、氧化還原電位及溶液中COD的變化情況，由此分析礦物促進(jìn)垃圾滲濾液中有機物分解的效果和機制。研究結(jié)果可以為提高垃圾滲濾液的處理效率提供一個新的思路和方法。
　　實驗結(jié)果表明，添加碳酸鹽（方解石和白云石）和硫酸鹽（石

2、膏和硬石膏）礦物條件下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定時（20天以上），與空白對照組相比，添加碳酸鹽或者硫酸鹽礦物的反應(yīng)瓶中COD的去除率可以達(dá)到75％左右，而空白對照組僅有60％;添加兩類礦物對氨氮去除率影響不大;兩類礦物作用下CH4產(chǎn)率均顯著增加，其中白云石的促進(jìn)作用尤為明顯。碳酸鹽礦物提高垃圾滲濾液中有機物降解的原因可能是其對溶液pH值起到了緩沖效果，使微生物能在一個相對穩(wěn)定的條件下生長，這種作用對強化產(chǎn)甲烷菌的活性尤其有效。另外白云石和方解石中

3、的Ca2+和Mg2+也可以作為厭氧微生物的能量促進(jìn)劑，有助于提高微生物細(xì)胞膜的通透性。硫酸鹽礦物在垃圾滲濾液降解體系中可以作為微生物生長的電子受體，促進(jìn)厭氧微生物的生長及有機物的分解。
　　在鐵氧化物（赤鐵礦）和鐵硫化物（黃鐵礦、磁黃鐵礦）實驗組中，三種礦物均促進(jìn)了垃圾滲濾液中COD的降解和CH4的產(chǎn)生。其中磁黃鐵礦實驗組促進(jìn)效果最佳，COD去除率可達(dá)69％，而空白對照組僅有47％。磁黃鐵礦促進(jìn)COD降解的機制為其具有多種反應(yīng)活性

4、位、同時可以作為導(dǎo)電介質(zhì)促進(jìn)有機質(zhì)與微生物之間的電子傳遞，因此能增強垃圾滲濾液中微生物的活性;黃鐵礦促進(jìn)COD降解可能與其具有導(dǎo)電性有關(guān);赤鐵礦促進(jìn)COD降解的機制為其可作為電子受體促進(jìn)微生物的生長。
　　在粘土礦物實驗組中，垃圾滲濾液中有機物降解率大小依次為:高嶺石＞蒙脫石＞凹凸棒石＞伊利石＞空白。添加粘土礦物的反應(yīng)瓶中有機物去除率可達(dá)80％左右，而空白對照組有機物去除率僅有71％。實驗組中產(chǎn)甲烷量的順序為:高嶺石＞蒙脫石＞凹凸

5、棒石＞伊利石＞空白，分別為空白對照組的3.05、2.78、2.78和2.55倍。粘土礦物促進(jìn)有機物降解及產(chǎn)甲烷的機制為其含有較多微生物生長代謝所需的微量元素，同時微生物在礦物表面附著可以增強有機物-微生物-電子受體間的電子傳遞效率，進(jìn)而達(dá)到強化有機物降解的效果。
　　在單一底物乙酸鈉實驗中，黃鐵礦、赤鐵礦和針鐵礦同樣能促進(jìn)COD的降解和CH4的生成，在乙酸鈉條件下有機質(zhì)-甲烷轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于垃圾滲濾液實驗中的轉(zhuǎn)化率。底物可降解性的差異