准好氧填埋场内铁变价循环对H2S削减的生化机理研究

填埋场H2S恶臭严重危及人类健康与生态安全，备受关注。基于单一的铁还原或铁氧化过程均能影响H2S释放的原理，本项目针对垃圾填埋场蕴藏着丰富的铁资源、准好氧填埋场内部的含氧环境差异为铁还原和铁氧化创造了理想的连接平台等现象，综合采用传统微生物学以及现代分子生物学技术，深入开展准好氧填埋场内铁变价循环对H2S削减的机理研究。首先研究准好氧填埋场反应器运行过程中H2S的分区削减效果及铁的价态变化规律，揭示铁的变价循环与H2S削减的潜在关系；随后解析准好氧填埋场反应器内影响铁变价循环的功能微生物的演替规律，筛选优势铁还原菌（IRB）和铁氧化菌（IOB），并研究其生理生化特征；最后研究优势IRB和IOB分别与铁源的耦合体系对H2S削减的影响，明确铁的变价循环对H2S削减的生化机理。项目研究结果将丰富源头削减填埋场H2S恶臭的技术和手段，也可为认识填埋场内部铁的变价循环对其他污染物的作用提供理论基础。

填埋场H2S恶臭严重危及人类健康与生态安全，备受关注。基于单一的铁还原或铁氧化过程均能影响H2S释放的原理，本项目针对垃圾填埋场蕴藏着丰富的铁资源、准好氧填埋场内部的含氧环境差异为铁还原和铁氧化创造了理想的连接平台等现象，综合采用传统微生物学以及现代分子生物学技术，深入开展准好氧填埋场内铁变价循环对H2S削减的机理研究。首先研究准好氧填埋场反应器运行过程中H2S的分区削减效果及铁的价态变化规律，结果表明厌氧填埋场的中后期准好氧改造促使填埋层中铁的氧化还原行为明显提升，但迁移能力则明显减弱，其比厌氧填埋相对更长时间的与垃圾接触致使覆盖层终端释放的H2S大幅降低，但浓度仍然超过标准限值，仍具有污染风险。传统厌氧填埋的准好氧改造可使铁在价态转变过程中经历硫化亚铁沉淀向硫氧化的转变而持续降低H2S的释放，而渗滤液回灌下的准好氧改造则会改变垃圾层中铁的氧化还原状态而使得H2S的释放不降反升；随后解析准好氧填埋场反应器内影响铁变价循环的功能微生物的演替规律，从填埋场分离获得四株优势革兰氏阳性菌铁还原菌，分属于Baccillus 和 lysinibacillus种属。最后研究优势菌与铁源的耦合体系对H2S削减的影响，研究发现填埋场快速降解阶段，垃圾中蕴含的铁能通过自身或微生物介导的氧化还原，将含硫基质转化后的产物转化为硫化亚铁等，有效削减H2S释放。其中，95%在无铁存在下以H2S形式释放到气相中的硫能被铁有效固定。填埋场复垦短期内H2S呈井喷式释放，但矿化垃圾中铁的存在能促进硫化物快速向单质硫达80%以上的转化，可有效缩短其高浓度持续时间而减少危害。项目研究结果不仅能丰富源头削减填埋场H2S恶臭的技术和手段，而且也可为认识填埋场内部铁的变价循环对其他污染物的作用提供理论基础。