准好氧生物反应器填埋场微生物群落多样性及N_2O产生途径研究

准好氧生物反应器填埋场微生物群落多样性及N_2O产生途径研

究

准好氧生物反应器填埋场相比传统垃圾填埋场,能够在快速降解有机物的同时,解决渗滤液中氨氮浓度累积问题,在实际工程应用中具有明显的优势。其有机物的消耗及氨氮的去除主要依赖于微生物的代谢作用,其中氨氮的去除主要是经过微生物的硝化与反硝化作用。

然而,微生物的硝化与反硝化作用过程中均会释放N₂O温室气体,对环境造成严重的威胁。但目前对准好氧生物反应器填埋场

中,N₂O产生的主要途径及贡献率尚不十分明确,因此,本实验通过

高通量测序、¹⁵N稳定同位素标记等技术对准好氧生物反应器填埋

场N₂O产生途径及其贡献率进行研究,实验得出主要结论如下:（1）在渗滤液水质分析方面,准好氧生物反应器填埋场具备快速降解有机物、同时解决高浓度氨氮累积问题的技术优势,实验运行至第255d时渗滤液出水指标已达

基本稳定状态。

在整个实验期间中,不同时期的渗滤液水质波动较大,渗滤液中高浓度

COD_cr和高浓度氨氮等污染物具有相似的变化规律,且去除效果较好。（2）在微生物群落结构多样性研究方面,垃圾稳定化前期的微生物多样性较后期高,前期Simpson指数为0.1-0.2,后期为0.3-0.6,其柱体中多样性呈现两端高、中间低的分布规律。

实验运行期间硝化微生物所占比例极低,具有反硝化特性的微生物相对比例后期大于前期。（3）在N₂O产生变化规律方面,整个实验过程中除初始阶段N₂O产生量较高外,大部分时间内产量较低,后期出现

N₂O累积现象。

实验初始阶段为适应期,该时期微生物处于适应阶段,受初始条件的影响

N₂O产量较大;随着微生物的逐渐适应,微生物菌群基本稳定,硝化

作用与反硝化作用强度处于均衡状态,N₂O产生相对稳定;后期受碳源的短缺的影响,N₂O产生量迅速增加出现累积现象,当

NH₄⁺-N浓度的逐渐降低,硝化菌体系与反硝化菌体系

达到新的平衡,NO_x-N累积现象消失,N₂O产生减少。（4）在N₂O产生途径方面,反硝化作用过程成为准好氧生物反应器填埋场N₂O的主要来源,所占比例为79⁹2%;其次为硝化反应过程,所占比例为8²1%,其中以自养硝化为主。

不同垃圾稳定化时期,硝化作用和反硝化作用对N₂O产生与释放的贡献率有所不同,后期N₂O产量增高的主要原因可能是渗滤液出现NO_x^--N的积累,微生物群落结构随着垃圾的降解而发生了改变,且反硝化微生物所占比重升高,最终导致N₂O产量增加。