Vol.6,No.2环境工程技术学报第6卷，第2期Mar.,2016Journal of Environmental Engineering Technology2016年3月聂发辉，周永希，张后虎，等.垃圾填埋场甲烷释放及氧化技术研究进展[].环境工程技术学报2016,6(2)：163169垃圾填埋场甲烷释放及氧化技术研究进展聂发辉，周永希2，张后虎2”，赵克强2，蔡邦成2，赵泽华21.华东交通大学土木建筑学院，江西南昌3300132.环境保护部南京环境科学研究所，江苏南京210042摘要垃圾填埋场作为人类活动最大的甲烷CH)释放源，其大量释放导致全球温室效应日益加剧。因此甲烷排放和控制技术的基础研究对缓解温室效应意义重大·从甲烷氧化研究进展、垃圾处理现状和垃圾填埋场甲烷释放影响因素等方面对国内外研究进展进行综述·研究表明：甲烷好氧氧化已经形成了完整的研究体系，而硫酸盐还原型(SAMO)及反硝化型甲烷厌氧氧化(DAMO)原理亟待研究。垃圾填埋场甲烷的产生受垃圾组分，含水率，温度以及pH等因素影响。控制影响因素，综合利用经济可行的减排策略是今后研究的主要方向·关键词全球变暖：垃圾填埋场；甲烷厌氧氧化：甲烷减排中图分类号：X705文章编号：1674991X(2016)02016307do1:10.39695.issm.1674991X.2016.02.024Research Progress on CH Emissions and Oxidation Process in the LandfillNIE Fahui',ZHOU Yongxi'.2,ZHANG Houhu2,ZHAO Keqiang',CAI Bangcheng',ZHAO Zehua1.School of Civil Engineering and Architecture,East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China2.Nanjing Institute of Environmental Science,China Ministry of Environmental Protection,Nanjing 210042,ChinaAbstract Global warming has become increasingly worse mainly due to the release of greenhouse gases.Sincelandfills are the largest sources of anthropogenic CH,emissions,the basic research on the mitigation of landfill CHemissions is of great significance.The research progress of methane oxidation,the status of waste treatment and theinfluential factors of landfill methane release were summarized.It is shown that aerobic oxidation of landfill CH hasbeen extensively explored and the principles of sulphate-dependent anaerobic methane oxidation SAMO)andnitrite-dependent anaerobic methane oxidation DAMO)should be further studied.Landfill CH generation andemission was influenced by garbage composition,moisture content,temperature and pH,etc.The main researchdirection on landfill CH,in the future will be to control the influential factors and to utilize the economical feasiblestrategies of carbon emission reduction.Key words global warming;landfill;anaerobic methane oxidation;methane emission reduction甲烷(CH:)是大气中浓度仅次于二氧化碳垃圾填埋场是人类活动最大的甲烷释放源，释放量(C02)的主要温室气体，其单分子百年增温潜势为为0~2000g(m2·d)[),占全球甲烷年排放总量C0,的25倍。地球大气中甲烷的浓度越来越高，的10%以上[，而美国、荷兰等国家垃圾填埋场释2011年已达1803×10[四。全球甲烷年排放量约放的甲烷排放占比高达20%以上)。作为《京都议535Tg(1Tg=102g,其中人为排放量占70%回。定书》签约国，把握气候变化规律，缓解全球变暖，收稿日期：20150827基金项目：国家自然科学基金项目(41375161)：中国科学院战略先导专项课题(XDA05020602)作者简介：聂发闸1977一），男，副教授，博士，主要从事固体废物污染控制，wy@y0.m.m◆责任作者：张后虎(1979一），男，副研究员，博土，主要从事固体废物处理与处置，hanghouhu2008@163.cm(C)1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net164环境工程技术学报第6卷控制包括生活垃圾填埋场释放的甲烷在内的主要用。钟庄敏等)研究发现，矿化垃圾中甲烷氧化菌LFC(landfill gas)排放与我国“坚定不移走生态优和氨氧化菌数量级达10°，低甲烷初始浓度及低C/0先、绿色媚起的可持续发展之路”政策相吻合。因和CN有利于甲烷氧化和反硝化的耦合作用，当甲此，开展垃圾填埋场甲烷排放和控制技术的基础研烷和02分别占10%和20%时，甲烷去除率为究，对于减缓温室效应有着极其重要的意义。97.7%,N2产生量大于11.5%，N20产生量低于强化利用垃圾填埋场终场覆盖层的甲烷氧化能0.2%。龙焰等研究了垃圾填埋场覆土层中的甲力，是控制垃圾填埋场甲烷释放的一种经济高效的烷氧化与反硝化特性，结果表明：甲烷、02和辅助手段。较多研究认为，有机质浓度高、渗透NO3ˉN对CO2产生影响明显，且CH4和O2、O2和性强、微生物丰富的覆盖层介质甲烷氧化能力更强。Barlaz等们的研究表明，在同等条件下，庭院垃圾堆N2的产生影响明显，且二者有交互作用。肥物能够氧化甲烷气体约55%，显著高于覆土层的甲烷厌氧氧化古菌(ANME)和硫酸盐还原菌21%。张相锋等]通过室内模拟研究不同粒径的(SRB)通过聚集体的形式存在，以减少能量损堆肥物与陶粒组合形成的5种生物覆盖层基质，结失[)。AOM由广古菌门的3种聚集体构成，即果表明粒径对基质氧气传输能力的影响不明显，不同基质的甲烷氧化能力存在显著差异，发育系统，ANME群是非单源的，且其进化距离较其中堆肥物+陶粒（体积比为1：1）的复合基质的甲远，序列相似性仅为75%~92%。即使是ANME2烷氧化效率达95%以上；He等)研究表明土壤掺的子群ANME2a、ANME2b和ANME2c,其组间相似性也相对较低[]。虽然ANME、ANME2和基，以CH4计)，比黏土高出1个数量级左右。ANME3属不同序列或族，但均能催化甲烷的厌氧上述研究主要集中于甲烷好氧氧化过程，忽略氧化，并在自然界广泛分布，具有显著相似的生理学了覆土底层缺氧区可能存在的厌氧氧化途径。甲烷特性。厌氧氧化(AOM)是温室气体甲烷自然减排的重要1.2甲烷好氧氧化生物途径。覆土底层与甲烷体积比为30%~50%甲烷好氧氧化机理已经形成了完整的研究体的填埋气相接触后保持甲烷补给充足4)，理论上系。1970年，Whitenbury等)分离鉴定了甲烷好氧可能是甲烷厌氧氧化最活跃的区域]。甲烷厌氧氧化菌，创造了甲烷菌分类的基本体系。甲烷好氧氧化的存在，尤其是耦合反硝化过程后，在消耗甲烷氧化菌先将甲烷氧化成甲醇、甲酸等有机中间产物，的同时降低了覆盖层中硝态氨的底物浓度，因此理再反应生成C02。其中最重要的是甲烷氧化成甲醇论上厌氧氧化的过程在垃圾填埋场中是可以实现的阶段，该阶段关键的甲烷单加氧酶仅在部分甲烷的。笔者从甲烷氧化研究进展、垃圾处理现状和垃好氧氧化菌中发现，其催化效率较其他单加氧酶高圾填埋场甲烷释放影响因素等方面对国内外研究进数十倍。展进行综述，旨在为垃圾填埋场甲烷减排等技术的甲烷好氧氧化菌分布广泛，存在于所有有氧环研究提供理论依据。境下的产甲烷过程。自然环境会影响甲烷好氧氧化1甲烷氧化研究进展菌的活性，pH为5~8、温度在20~35℃的环境下其活性最大回，pH和温度变化对甲烷排放的影响1.1甲烷氧化微生物极大。翟胜等2研究发现，还原电位为-250和甲烷氧化菌和氨氧化菌(ammonia oxidizer-200mV时，pH增加0.2，甲烷排放通量增加约bacteria,AOB)在全球C、N循环中起若重要作用。20%。Thomas等[2)研究显示，温度从20℃升高一般认为，甲烷氧化菌能将甲烷转化成C02,氨氧化到25℃时，水稻土甲烷排放量增加1倍。菌能将NH转化成NO,~[)。Mandemack等在1.3甲烷厌氧氧化垃圾填埋场覆土研究中提出，甲烷氧化菌与氨氧化甲烷厌氧氧化在20世纪中叶被发现，在垃圾填菌存在耦合关系，即一定的环境条件下，氨氧化菌能埋场、受污染的地下水、湖底和水稻田等各类环境中协同氧化甲烷，甲烷氧化菌也能协同氧化NH,填都存在该过程，因甲烷厌氧氧化菌生长条件苛刻，至埋场覆土层中甲烷氧化和氨氧化具有强烈的交互作今未能合理解释甲烷厌氧氧化的反应机理。(C)1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net