[发明专利]一种用于填埋场渗滤液水质净化和甲烷强化氧化的覆盖层及渗滤液处理方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程领域，更具体地说，涉及一种用于填埋场渗滤液水质净化和甲烷强化氧化的覆盖层及渗滤液处理方法。

背景技术

全球变暖已成为世界关注的重大环境问题。其中，CH₄是重要的温室气体，对温室效应的贡献仅次于CO₂ (Intergovernmental Panel on the Climate Change, 2001)。相对CO₂而言，大气中CH₄的浓度低，但其增温潜势强，为CO₂的23倍（Intergovernmental Panel on the Climate Change，2001）。垃圾填埋场系统是土地使用转换过程的产物，据统计，超过10% CH₄源于垃圾填埋场，美国、德国等国家垃圾填埋场甲烷释放量甚至高达20~30%（Intergovernmental Panel on the Climate Change，2007）。

填埋气体主动收集系统可有效减少覆盖层表面CH₄的释放量，填埋场终场覆盖层中土壤或其他替代材料的氧化作用是不可缺少的补充。在填埋场终场覆盖层迁移的过程中填埋垃圾所产甲烷气体在甲烷氧化菌的作用下被好氧氧化，其中约70%的CH₄进入生物质，其余部分转化为CO₂。可见，覆盖层的CH₄氧化作用可减少填埋场的排放量。在某些情况下，填埋场覆土层不仅可以完全氧化填埋场自身所排放的CH₄，甚至还可以氧化消耗大气中的CH₄。除CH₄的好氧氧化之外，CH₄厌氧氧化是缺氧环境中最重要的生化反应过程，其发生的必要条件是CH₄补给和适当的硫酸盐（SO₄^2-）浓度。CH₄厌氧氧化由甲烷厌氧氧化古菌和硫酸盐还原细菌共同完成，其化学计量关系可表示为:CH₄ + SO₄^2- → HCO₃^-  + H₂S^- + H₂O。研究证实，甲烷厌氧氧化过程存在于农田、湿地、污泥甚至泥火山等极端环境中。该研究表明甲烷厌氧氧化作用在自然界中广泛存在（吕镇梅,闵航,陈中云等.水稻田土壤甲烷厌氧氧化在整个甲烷氧化中的贡献率. 环境科学, 2005,26(4): 13-17）。

当前，我国有几百座卫生和准卫生城市生活垃圾填埋场和一般堆场已填入或堆放垃圾几千万吨。生活垃圾在填埋场填埋若干年后（南方地区8~10年以上，北方地区l0~l5年以上）即可稳定化而形成矿化垃圾。矿化垃圾不仅具有松散的结构、较好的水力传导和渗透性能、较好的阳离子交换能力等，而且存在着数量庞大、种类繁多的以多阶段降解性微生物为主的微生物，因此是一种性能非常优越的生物介质，完全适合作为优良的填料或介质，而且有着其他介质（如土壤）所无法比拟的优越性能（赵由才,柴晓利,牛冬杰.矿化垃圾基本特性研究.同济大学学报(自然科学版),2006,34(10):1360-1364.）。

Barlaz等人采用开采后的矿化垃圾作填埋场的覆盖材料，其对填埋场内所产CH₄的氧化能力优于粘土（Barlaz, M.A., Green, R.B., Chanton, J.P., Glodsmith, C.D., Hater, G.R., 2004. Evaluation of a biological active cover for mitigation of landfill gas emissions. Environmental Science & Technology 38, 4891-4899.），削减了填埋场57–98% CH₄的释放量，为此，选择矿化垃圾作为覆盖层的中间层氧化CH₄，而且可以节约土壤。