[发明专利]用氯代甲烷抑制生活垃圾填埋场甲烷排放的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能阻止生活垃圾厌氧消化过程中甲烷气的产生的方法，属于固体废物资源化及污染防治技术领域。

背景技术

大气中的甲烷是一种仅次于CO₂的重要温室气体。全球每年甲烷的排放量达到5.35×10⁸t，通过人类活动产生的甲烷量为3.75×10⁸t。据估计，到2030年甲烷的贡献将达到50％，成为头号温室气体。可见，控制甲烷的排放量，对抑制温室效应的作用是很重要的。目前，全世界都在寻找减少CO₂排放的措施，但是对于甲烷的重视却不够，因此导致甲烷发生量增大，而且能与甲烷反应导致其含量减少的那些化学物质的减少的问题也不是很清楚，减少甲烷排放成为迫在眉睫的问题。我国年产城市生活垃圾1.5亿吨，已建成生活垃圾卫生填埋场375座(其中大部分为中小型填埋场)，在用堆场上千座，填埋生活垃圾估计为10亿吨，每年排放的甲烷约为几百万吨。预计我国在未来的10年内将有1000座中小型生活垃圾卫生填埋场，日填埋生活垃圾50万吨以上，日排放甲烷近万吨。在大型填埋场，这些气体会通过管道和专门的集气装置收集，但是，在中小型填埋场，由于产气的不稳定和气体总量少，综合利用的价值不高，因此产生的甲烷气体一般都排放到大气中，增大空气中甲烷的浓度，导致温室效应的发生。

垃圾填埋场的稳定化过程是由微生物共生体完成的，其中包括有许多细菌和一些中间步骤。在此过程中，不同微生物的代谢过程相互影响，相互制约，形成复杂的生态系统。复杂有机化合物的厌氧降解过程可被大致分为三个阶段：水解阶段、产酸阶段和产甲烷阶段，每个阶段的任务都由特定的微生物菌群来完成——水解发酵细菌群、产酸菌群以及产甲烷菌群。因此，厌氧生物代谢过程是由微生物将物质进行串联传递的过程，要想阻止甲烷气体的产生，必须将产甲烷菌群抑制，许多人根据产甲烷菌在恶劣环境中无法形成芽孢进行自我保护的特点，采用加热、微波、紫外等方法将产甲烷菌杀死，但其操作复杂，不适合生活垃圾填埋场等场所中产甲烷菌的抑制。

目前已报道的产甲烷菌抑制方法虽然很多，但存在以下问题：1、抑制效果不理想，一些微生物抑制剂仅能抑制50％左右的甲烷产生；2、有效浓度过高，氨氮和脂肪酸报道可以有效抑制填埋场环境中甲烷的产生，但其浓度至少要达到3000ppm以上才有效果；3、具有较好的抑制效果和较低的抑制浓度，但不适用与垃圾填埋场，譬如蒽醌类抑制剂，由于其溶解度极低，很难扩散至垃圾中产甲烷菌群聚集的固相中；莫能菌素，拉沙里菌素在抑制产甲烷菌的同时会对水解菌和产酸菌也产生  较强的抑制作用，不利于填埋场的稳定化。

发明内容

本发明的目的是公开一种能抑制填埋场中生活垃圾厌氧消化过程中产甲烷的方法。具体是利用生物特异性抑制的原理，找到能够有效抑制产甲烷菌群活性的抑制剂，抑制填埋场中产甲烷菌的活性，使厌氧消化过程不再产生甲烷气体，而是将有机碳转入液相中，再将收集到的液相集中处理，避免了释放甲烷造成的温室效应。

为了达到上述目的，本发明根据生活垃圾填埋量大，多相态共存，并且要在抑制的同时维持填埋场正常的稳定化降解过程要求，首先寻找一种能够兼顾生活垃圾填埋场甲烷有效抑制浓度低、易扩散、对其它菌群没有抑制作用或抑制作用很小的抑制剂。然后进行实验，找到抑制甲烷效果明显的配比。

本发明找到了包括二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷在内的氯代甲烷作为产甲烷菌群抑制剂，将它作为生活垃圾的添加剂能抑制厌氧消化过程中产甲烷菌的活性，使厌氧消化过程不再产生甲烷气体，而是将有机碳转到液相中，这样可以将收集到的液相集中处理，避免了释放甲烷造成的温室效应。

具体工艺是：首先，将市售工业级氯代甲烷作为生活垃圾产甲烷菌群抑制剂；然后，按照每吨生活垃圾中加入5～25g氯代甲烷量取，生活垃圾的含水率为50～80％重量百分比；接着，在填埋场常规作业中均匀地将氯代甲烷喷洒至生活垃圾；加入氯代甲烷后开始生活垃圾填埋场的厌氧反应，对生活垃圾的渗滤液进行总挥发酸量(VFA)的测量，同时用排饱和食盐水法收集气体，用气相色谱测定气体中的各个组分及其含量，总挥发酸量为0.94～1.18g/kg，丙酸/乙酸比为0.73～1.24，甲烷抑制效果达100％。

本发明具有如下的优点