高職綠色校園垃圾除臭生物技術(shù)應(yīng)用管理機(jī)制研究

郭 濤 劉 東 王玉東 王磊蕓 劉 殊

（共青科技職業(yè)學(xué)院 江西·九江 332020）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，師生產(chǎn)生的垃圾量逐年增加。在此過程中，填埋場、焚燒廠、堆肥廠等處理設(shè)施的臭氣控制措施不完善，管理措施不到位，導(dǎo)致垃圾臭氣污染嚴(yán)重。目前，垃圾處理設(shè)施臭氣分析及臭氣控制技術(shù)的研究已成為廣大科技工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。校園垃圾填埋場的惡臭排放屬于無組織非點(diǎn)源排放，其分布和擴(kuò)散規(guī)律比較復(fù)雜。在氣味成分中，除硫化氫、氨氣等少數(shù)無機(jī)化合物外，大部分是有機(jī)物，硫、氮、氧、氯是常見的氣味成分。根據(jù)除臭機(jī)理的不同，惡臭物質(zhì)的除臭技術(shù)主要有物理除臭、化學(xué)除臭、生物除臭和植物除臭。對校園垃圾處理設(shè)施的惡臭氣體產(chǎn)生及除臭技術(shù)進(jìn)行了分析，為惡臭源分析及設(shè)施除臭技術(shù)的選擇提供參考。

1 校園垃圾惡臭氣體的來源與種類

1.1 惡臭氣體的來源

惡臭氣體的主要來源是：校園垃圾運(yùn)輸過程中滲濾液溢出；校園垃圾運(yùn)輸過程中滲濾液溢出；校園垃圾運(yùn)輸過程中滲濾液溢出；校園垃圾運(yùn)輸過程中滲濾液溢出；填埋場傾倒區(qū)校園垃圾在擴(kuò)散堆放過程中產(chǎn)生的惡臭氣體；在卸料過程中，滲濾液從校園垃圾中溢出；在餐廳，特別是后廚，校園垃圾發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量惡臭氣體；焚燒車間內(nèi)儲存的校園垃圾氣味及校園垃圾進(jìn)料料斗滲濾液；校園垃圾滲濾液處理過程中產(chǎn)生的臭味和異味。

1.2 惡臭氣體的種類

校園垃圾產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)有苯系物、硫化物、鹵代烴、烷烴、烷烴和含氧有機(jī)物等。根據(jù)文獻(xiàn)研究，魯慧杰在校園垃圾填埋工藝預(yù)處理車間檢測出50種惡臭物質(zhì)。從質(zhì)量濃度和嗅覺閾值來看，二甲基二硫、乙酸丁酯、對二乙苯和乙醇對惡臭濃度的貢獻(xiàn)較大；校園垃圾焚燒廠校園垃圾堆放車間檢出惡臭物質(zhì)55種。特征性惡臭物質(zhì)為甲硫醇、二甲基二硫、乙醇和檸檬烯；在校園垃圾堆肥工藝預(yù)處理車間，檢測出34種惡臭物質(zhì)，其特征性惡臭物質(zhì)為乙醇、二甲基二硫、乙酸丁酯和檸檬烯。李海清等研究表明，夏季校園垃圾堆肥的主要惡臭物質(zhì)是含氧有機(jī)物，其次是芳香烴。不同堆肥車間的主要惡臭物質(zhì)不同。卸料車間和破碎車間的主要惡臭物質(zhì)為乙酸和甲基硫醚；發(fā)酵車間和腐敗車間的主要臭味為乙酸、乙醛、甲硫醚、乙酸 -蒎烯、二甲基二硫、檸檬烯 -蒎烯和乙醇。

2 生物技術(shù)去除校園垃圾臭氣的影響因素

2.1 微生物菌種

微生物菌種是影響臭氣處理效果的關(guān)鍵因素。微生物菌株的活性及其對環(huán)境的適應(yīng)能力直接影響到除臭系統(tǒng)的穩(wěn)定性。校園垃圾填埋場惡臭的主要成分是硫化氫、氨氣、VOCs等，羅永華等人利用從校園垃圾填埋場附近土壤中分離出的微生物制作除臭劑。該除臭劑對氨氮、硫化氫和VOCs有很好的去除效果，能有效降低校園垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的異味，還能有效抑制腐敗微生物的生理生化活性，使除臭效果更持久。目前，大多數(shù)研究已經(jīng)分離出處理單一異味的高效菌，但對復(fù)合菌的研究相對較少，基本停留在實(shí)驗(yàn)室或中試階段，工程應(yīng)用研究相對較少，而分離菌的穩(wěn)定性和長期監(jiān)測數(shù)據(jù)還比較缺乏。

2.2 生物濾池填料

生物濾池填料由填料和掛膜微生物兩部分組成。廢氣被填料液膜吸附后進(jìn)入微生物分解。因此，填料和掛膜微生物是生物濾池的重要組成部分。國內(nèi)外許多學(xué)者對填料和填料膜的生物固化進(jìn)行了研究。生物濾池中載體的厚度和氣體分布的均勻性會影響掛在載體上的膜對惡臭氣體的吸收率，從而影響除臭效果。包裝材料有兩種：一種是木屑、砂、土、石、殼、陶瓷等無機(jī)填料；另一種是樹皮、鋸末、聚氨酯泡沫等有機(jī)填料。如果生物濾池填料全部為無機(jī)填料，則應(yīng)定期加入部分營養(yǎng)液，形成生物滴濾器。研究表明，以纖維狀泥炭、多孔陶粒、聚乙烯醇纖維、海綿、干樹皮、干草和木屑為填料的生物濾池除臭效果較好。傳統(tǒng)的生物濾池雖然為微生物的生長提供了有利的條件，但在長期運(yùn)行過程中，也出現(xiàn)了濾料層腐蝕、阻力增大、處理效率下降等問題。另外，惡臭氣體成分復(fù)雜，水溶性大。傳統(tǒng)的以細(xì)菌為主的生物濾池難以同時(shí)有效地去除不同性質(zhì)的物質(zhì)。針對這些問題，開發(fā)了新的改良生物除臭技術(shù)。劉建偉等人采用新型復(fù)合生物反應(yīng)器去除污水廠的惡臭氣體，取得了較好的效果。去除率達(dá)到99%以上。雙層濾床的結(jié)構(gòu)使其去除效率更高。

2.3 溫度及PH

溫度會影響微生物的活性，從而影響微生物對惡臭氣體的分解代謝效率。對于有氧呼吸，微生物的最適溫度在15-35℃之間。當(dāng)溫度高于或低于這個(gè)溫度時(shí)，微生物的生長就會減慢，甚至進(jìn)入休眠狀態(tài)。雖然北方氣溫較低，有利于填料表面生物膜吸收異味中的污染物，但會影響微生物的生長。因此，有必要增加外殼保溫措施或加熱進(jìn)氣，以提高系統(tǒng)的整體工作溫度。pH值對微生物活性也有影響，最適生長環(huán)境為6-9。由于惡臭中的硫化氫、氨氣和含氯有機(jī)化合物的氧化分解，會產(chǎn)生酸性副產(chǎn)物，降低環(huán)境中的pH值，影響微生物的生長，甚至殺死微生物。通常會添加化學(xué)試劑和堿性填料來中和pH值。

3 高職綠色校園垃圾除臭生物技術(shù)的應(yīng)用

3.1 生物菌劑法

生物菌劑法是向校園垃圾中投加一定量的植物液、微生物菌劑或酶制劑，使其與校園垃圾中的臭氣分子發(fā)生反應(yīng)，抑制校園垃圾中臭氣的產(chǎn)生。研究表明，在校園垃圾中噴灑2G/m2植物液，臭氣去除率可達(dá)90%以上，并能抑制臭氣產(chǎn)生的生長時(shí)間。也有學(xué)者繼續(xù)從校園垃圾填埋場附近的土壤中分離高效除臭菌，經(jīng)驗(yàn)證，除臭效果可達(dá)80%以上。生物劑法具有無毒無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但其連續(xù)使用成本高，對惡臭氣體的去除效率有限，需要連續(xù)噴灑，一定程度上限制了其廣泛使用。

3.2 生物濾池法

生物濾池法除臭一般是將惡臭氣體先經(jīng)過預(yù)洗池去除一部分臭氣后，臭氣分子進(jìn)入生物濾池后，吸附在生物填料表面的液膜上，然后被微生物吸收。經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，它們被分解成無機(jī)鹽或無味氣體，這樣氣味分子就可以被去除。生物濾池用于處理各種形式的校園垃圾中的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）和惡臭氣體，包括氨、硫化氫、硫醇和硫化物，以及苯乙烯和苯酚等揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）。目前，實(shí)驗(yàn)研究表明，生物過濾法能有效處理校園垃圾產(chǎn)生的數(shù)百種惡臭氣體。生物濾池法具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、能有效處理大流量、低濃度廢氣、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)高濃度廢氣通過時(shí)，容易造成微生物生長過快，堵塞填料，不適合高濃度廢氣的處理。以土壤、鋸末、堆肥為填料，易腐爛，使用壽命短。生物濾池的濕度和pH值也很難控制。

3.3 植物型除臭劑的應(yīng)用

除生物除臭法外，目前以植物提取物為主要成分的植物除臭劑也被廣泛應(yīng)用。在此期間，通過噴灑植物提取物，將有異味的分子迅速分解成無毒無味的分子，達(dá)到除臭的目的。結(jié)果表明，以植物提取物為主要成分的植物除臭劑除臭效果明顯。對于實(shí)驗(yàn)中的氣味源樣品，植物除臭劑的用量為100ml，在實(shí)驗(yàn)初期，大多數(shù)植物除臭劑能在短時(shí)間內(nèi)將氣味源的氣味強(qiáng)度降低到3以下；加入200ml后，所有樣品的氣味強(qiáng)度均降至2以下，對VOCs的去除效果明顯。與植物性除臭劑相比，生物性除臭劑的除臭效果次之。當(dāng)噴灑200ml除臭劑時(shí)，氣味源的氣味強(qiáng)度降低到3以下?；瘜W(xué)除臭劑的效果差一點(diǎn)。當(dāng)用量為100ml時(shí)，除臭效果不明顯。

4 結(jié)束語

本文主要論述了校園垃圾惡臭治理的主要方法。與其它技術(shù)方法相比，生物除臭具有處理效率高、無二次污染、設(shè)備簡單、操作方便、成本低、管理維護(hù)方便等明顯優(yōu)點(diǎn)。近年來，我國臭氣處理的研究和應(yīng)用取得了很大進(jìn)展，但由于生物處理過程涉及氣、液、固傳質(zhì)和生化降解過程，內(nèi)部反應(yīng)較為復(fù)雜，因此目前的研究還不夠深入。作者認(rèn)為，校園垃圾惡臭生物處理的未來發(fā)展方向是：（1）高效復(fù)合除臭劑的工業(yè)應(yīng)用，研究除臭效果的變化機(jī)理和除臭效果的穩(wěn)定性；（2）尋找高比表面積的填料，高強(qiáng)度、高滲透性和耐酸堿性，納米填料將是一個(gè)更有前景的發(fā)展方向；（3）隨著臭氣排放要求的不斷提高，研究復(fù)合式校園廢氣處理技術(shù)，有利于提高整體除臭效率，滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。它可以是離子法+生物濾池+活性炭、活性氧法+離子法+生物濾池等多種形式的組合。