典型生活垃圾处理设施恶臭排放特征及污染评价

为研究生活垃圾处理设施恶臭污染排放特征,分别在北京市生活垃圾填埋、焚烧、堆肥3种工艺的前处理车间采集恶臭样品,利用冷阱富集-气质联用(GC/MS)技术对恶臭气体进行分析.结果表明,检测到的恶臭物质主要分为6大类:芳香烃化合物、硫化物、卤代物、烯烃、烷烃和含氧有机物.其中,填埋工艺的前处理车间共检测出50种物质,质量浓度为100.069mg·m~(-3),理论臭气浓度OU_T为350.611,综合臭气指数N为25.448.焚烧工艺的前处理车间共检测出55种物质,质量浓度为36.052 mg·m~(-3),理论臭气浓度OU_T为141.434,综合臭气指数N为21.506.堆肥工艺的前处理车间共检测出34种物质,质量浓度为25.382 mg·m~(-3),理论臭气浓度OU_T为27.547,综合臭气指数N为14.401.利用阈稀释倍数的恶臭贡献值计算方法,初步识别填埋工艺的前处理车间特征恶臭污染物质为:二甲二硫醚、乙酸丁酯、对二乙苯和乙醇;焚烧工艺的前处理车间特征恶臭污染物质为:甲硫醇、二甲二硫醚、乙醇和柠檬烯;堆肥工艺的前处理车间特征恶臭污染物质为:乙醇、二甲二硫醚、乙酸丁酯和柠檬烯.     

添加剂对厨余垃圾堆肥中H_2S和NH_3排放的影响

以大类粗分后的厨余垃圾为研究对象,玉米秸秆作为调理剂,以不添加菌剂的处理作为对照(CK),以添加腐熟堆肥、鼠李糖脂和固体专用菌剂为3个处理,研究菌剂添加对厨余垃圾堆肥过程中H_2S和NH_3排放的影响。研究结果表明:菌剂添加促进了堆肥腐熟;添加腐熟堆肥更能有效地降低厨余垃圾堆肥过程中H_2S排放,而鼠李糖脂的添加更能有效控制NH_3的排放。从恶臭气体控制、堆肥腐熟并结合H_2S和NH_3的检知嗅阈,优选腐熟堆肥作为厨余垃圾堆肥过程中实现H_2S和NH_3同时减排的添加剂。     

北京市安定生活垃圾填埋场VOCs恶臭物质及其臭气强度

挥发性有机物(VOCs)是填埋场重要的恶臭源之一.为了深入了解造成填埋场恶臭的VOCs及其臭气强度情况,在2014年7—8月采用固相微萃取(SPME)-气相色谱(GC)-质谱(MS)联用法测定了北京市安定生活垃圾卫生填埋场内各代表性地点的VOCs.共确认了48种化合物,包括烷烃、烯烃、芳香烃、环烷烃、萜类、酯类、醛酮类、卤代烃、醇类及含硫化合物和含氮化合物.烷烃的种类最多,达到13种,其次是芳香烃,为9种.以内标法和外标法相结合测定了其中35种物质的含量,发现浓度在0.05~40 mg·m~(-3)之间.在厂区入口和作业面浓度最高的VOC是2,2,4,6,6-五甲基庚烷,在沼气干管是甲苯.从实际经验和臭气强度出发,建立了一种恶臭物质筛选方法,即首先以检出频次和各地点浓度比值筛选出可能的恶臭物质,然后由臭气强度确定最终的恶臭物质.筛选结果表明,填埋场内的恶臭VOCs是对伞花烃、对二甲苯、乙苯、甲苯和邻二甲苯,其中对伞花烃和对二甲苯对恶臭贡献尤为显著.这些恶臭VOCs浓度之间呈现出显著的相关关系,表明这些物质均来源于填埋场内生活垃圾的降解过程.     

调理剂对厨余垃圾堆肥中H_2S和NH_3排放的影响

为了降低厨余垃圾堆肥过程中H2S和NH3这2种恶臭物质的排放,通过向堆肥原料中添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑3种调理剂,同时以厨余垃圾单独堆肥作为对照,研究调理剂添加对H2S和NH3排放的影响.结果表明,3种调理剂的添加均促进了有机物的降解和堆体的快速升温,与对照相比,使堆肥进入高温期的时间提前了3~4d;从电导率和发芽率指数来看,添加玉米秸秆处理的堆肥产品达到完全腐熟的要求,而添加木本泥炭和木屑处理的堆肥产品只是达到了无害化的要求;3种调理剂的添加均不同程度减少了厨余垃圾堆肥中H2S和NH3的排放,与对照相比,添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑使厨余垃圾堆肥中H2S的累积排放量分别降低了78.7%,50.3%和89.8%,NH3的累积排放量分别降低了53.8%、87.7%和63.9%,可见木屑更能有效控制H2S的排放,而木本泥炭更能有效控制NH3的排放.     

我国餐厨废物生化处理设施恶臭排放特征分析

选择目前国内餐厨废物成功进行资源化处理的代表性城市西宁、北京和宁波,分别对其处理处置情况进行调研并设置采样点,采用气相色谱-质谱联用(GC/MS)对各企业主要恶臭排放工段的恶臭物质进行定性定量分析,采用三点比较式臭袋法对各企业主要恶臭排放工段的臭气浓度进行测试分析.结果表明,餐厨垃圾生化处理企业的排放物质种类主要为醇、醛、酮、酯的含氧烃类,但对恶臭贡献最大的是含硫化合物,其次是萜烯类物质;综合西宁、宁波和北京的调研及分析结果,可初步考虑餐厨垃圾生化处理设施典型恶臭物质为乙醇、柠檬烯、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、乙醛、乙酸乙酯.     

张红玉,张玉冬,顾军,李国学,袁京

为了降低厨余垃圾堆肥过程中H₂S和NH₃这2种恶臭物质的排放,通过向堆肥原料中添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑3种调理剂,同时以厨余垃圾单独堆肥作为对照,研究调理剂添加对H₂S和NH₃排放的影响.结果表明,3种调理剂的添加均促进了有机物的降解和堆体的快速升温,与对照相比,使堆肥进入高温期的时间提前了3~4d;从电导率和发芽率指数来看,添加玉米秸秆处理的堆肥产品达到完全腐熟的要求,而添加木本泥炭和木屑处理的堆肥产品只是达到了无害化的要求;3种调理剂的添加均不同程度减少了厨余垃圾堆肥中H₂S和NH₃的排放,与对照相比,添加玉米秸秆、木本泥炭和木屑使厨余垃圾堆肥中H₂S的累积排放量分别降低了78.7%,50.3%和89.8%,NH₃的累积排放量分别降低了53.8%、87.7%和63.9%,可见木屑更能有效控制H₂S的排放,而木本泥炭更能有效控制NH₃的排放.     

生活垃圾初期降解过程中污染物释放及恶臭污染研究

生活垃圾初期降解主要发生在生活垃圾产生到被妥善处置之前,初期降解过程中伴随产生的气态和液态污染物可直接进入环境,影响居民生活环境. 为了明确生活垃圾初期降解过程中的污染情况,结合我国生活垃圾基本组成开展实验室模拟试验,分析生活垃圾初期降解过程中不同途径产生的污染物的释放特征及其恶臭污染的影响. 结果表明:生活垃圾中约20%的氮元素和硫元素在初期降解过程以气体或渗滤液的形式释放到环境中. 其中,CO₂是生活垃圾初期降解过程中最主要的气态污染物,约占总累积产气量的43%;挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)产生量较少,但种类复杂,其中乙醇的体积分数最大,约占VOCs总体积分数的85%. 渗滤液产生率较低(约30.94 mL/kg,以湿垃圾计),但其中化学需氧量、氨氮和硫酸盐的浓度远超GB 8978—1996《污水排放综合标准》限值. 生活垃圾初期降解过程中理论臭气浓度达205.14,甲硫醚和乙醇是重要的典型恶臭物质. 研究显示,生活垃圾初期降解过程产生的气态污染物主要包括CO₂和VOCs,渗滤液中污染物浓度远超相关污染排放限值,由VOCs导致的恶臭污染达到3级臭气强度. 因此,为了降低生活垃圾初期降解过程中的环境污染,建议缩短生活垃圾清运的时间,并重点关注乙醇和甲硫醚等恶臭物质.      

不同碳源农林废弃物与厨余垃圾协同堆肥对腐熟度和臭气排放的影响

针对北京市生活垃圾分类后厨余垃圾含水率高,在堆肥过程中存在酸化严重、升温慢、渗滤液产率高、产品品质差和臭气排放严重等问题,研究了玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧作为外加碳源对厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的影响,其中3种辅料添加比例均为15%,采用机械强制连续通风,通风速率为0.5 L/（kg DM·min）。堆肥周期为16 d,每4 d翻堆1次。结果表明:纯厨余垃圾单独堆肥酸化严重,未升温,添加辅料高温期（>55℃）持续时间超过10 d。碳源辅料影响有机质降解难易程度,西瓜秧添加在堆肥前期升温迅速,园林剪枝在堆肥中期温度较高,玉米秸秆在堆肥中后期温度较高。添加玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧可分别减少95%、39%和17%的渗滤液生成。秸秆和西瓜秧处理的种子发芽率指数（GI）第12天达到100%,比园林剪枝缩短4 d。与西瓜秧相比,添加秸秆减少了66.6%硫化氢（H₂S）和86.3%甲硫醚（Me₂S）排放,园林剪枝减少了82.3% Me₂S排放。影响厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的主要理化因素为pH和温度。     

辅料添加对厨余垃圾快速堆肥腐熟度和臭气排放的影响

为提高厨余垃圾快速堆肥腐熟度并减少处理过程中臭气(NH_3和H_2S)的排放,以玉米秸秆、稻壳、锯末和菌糠作为辅料,基于湿基质量的15%分别添加到厨余垃圾中进行堆肥试验,并以纯厨余垃圾堆肥作为对照,研究了不同辅料添加对厨余垃圾堆肥腐熟度及NH_3和H_2S排放的影响.结果表明:除纯厨余垃圾处理以外,其他处理都达到了腐熟堆肥的要求,其中添加菌糠的处理腐熟效果最好,发芽率指数(GI)相比对照大幅提高;添加辅料对NH_3和H_2S的减排效果明显,其中,菌糠添加对NH_3的减排效果最好,相比对照可减排53.6%,锯末对H_2S的减排效果最佳,相比对照可减排84.08%;厨余垃圾堆肥时添加辅料有利于氮素和硫素的固定,其中添加辅料菌糠的固氮效果最好,总氮损失仅占初始总氮的8.7%;添加玉米秸秆总硫损失最少,仅占初始总硫的2.05%.     

通风速率对厨余垃圾堆肥NH3和H2S排放及腐熟度影响

为了减少厨余垃圾堆肥过程中NH3和H2S产生,该研究以通风速率0.16m3/h的纯厨余堆肥作为对照,以添加15%玉米秸秆(湿基)的厨余垃圾堆肥作为处理,并设置3个不同的通风速率(0.08、0.16和 0.24m3/h),研究通风速率对NH3和H2S排放及堆肥腐熟度的影响.结果表明:纯厨余垃圾堆肥总氮含量有所下降,添加秸秆后总氮量都有不同程度的提高,通风速率为0.16m3/h的处理效果最好,总氮含量可提高39.05%.与纯厨余堆肥相比,添加秸秆可减排14%~53% 的NH3 和67%~80%的H2S.随着通风速率的增加,NH3累计排放量呈对数增长趋势;H2S排放无明显规律,但过低和过高的通风速率,都会导致较高的H2S排放.堆肥结束后, 4个处理均可达到无害化标准和腐熟要求.综合NH3和H2S控制效果,厨余垃圾堆肥合适通风速率为0.16m3/h.     

基于文献计量学的2001—2020堆肥臭气研究进展

堆肥是有机固废资源化利用的重要方式,而堆肥过程中产生的组分复杂的恶臭气体,限制了该技术的发展与推广应用。为了解堆肥臭气控制领域的研究趋势与重点,通过CiteSpace软件对CNKI和Web of ScienceTM核心合集数据库中2001—2020年共20年关于堆肥臭气研究的文献进行可视化分析。结果表明:近20年以来,堆肥臭气控制领域的发文量呈增长势态。核心研究团队为中国农业大学李国学团队。研究热点主要关注畜禽粪便、污泥、厨余等富含蛋白质或碳水化合物等易产生臭气的堆肥物料,氨气和挥发性有机物等臭气种类,添加外源调理剂、生物作用等除臭手段。食物垃圾堆肥产生的臭气治理,微生物作用下的臭气减排作用机理,以及臭气、重金属与抗生素抗性基因等多种性质污染物间的协同控制可作为未来的研究前沿。综上,堆肥臭气研究领域正处于活跃的发展状态,未来的研究视角也将更为多样化。     

北京市生活垃圾堆肥设施耗能、排污及影响因素

对北京市5座生活垃圾堆肥设施(南宫、顺义、阿苏卫、燕山、沃绿洁)开展耗能、排污研究,实地调查获取5座设施2009—2011年的耗能、排污指标数据,并分析垃圾发酵、恶臭控制、渗滤液处理3个工艺的耗能排污特征,总结各工艺及设施层次耗能排污的影响因素. 结果表明:5座设施发酵工艺年耗水量(y,103t)与年垃圾处理量(x,103t)呈线性关系,有y=0.0551x+3.0627;隧道堆肥发酵工艺的单位(t)垃圾耗电、渗滤液及残渣产量均低于间歇式动态堆肥;隧道堆肥恶臭控制工艺耗水量占厂区总耗水量的5.92%,用电量占厂区总耗电量的23.78%;渗滤液处理工艺的耗电量与ρ(COD_Cr)呈正相关(P<0.05,R=0.981),但与渗滤液处理量相关性不强. 垃圾组成及性质、工艺差别、污染物特性影响工艺耗电量及恶臭、渗滤液产生量. 完善堆肥设施各个工艺环节并进行中水回用,有利于削减设施耗能排污.      

有机固废堆肥中产臭及除臭技术的微生物作用机制研究进展

持续推进有机固废资源化安全处置是国家环境管理的重要任务,也是落实"无废城市"发展路线的重要一环.堆肥是通过生物转化实现有机固废资源化利用的重要技术手段.然而,堆肥过程中会产生大量组分复杂的恶臭气体,已成为适应国家发展需求的资源化技术瓶颈.对有机固废堆肥恶臭气体的主要组成、生成转化的途径及核心微生物、生物除臭技术进行综述,结果表明:①堆肥中以NH₃、H₂S等含氮、硫类化合物为主要恶臭物质.②氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌及硫酸盐还原菌在恶臭气体生成转化途径中发挥主导作用,由ureC、amoA、napA、nosZ及dsrA等多个功能基因驱动完成;pH、温度等环境条件会影响微生物的活性,并作用于物质转化过程,最终影响到恶臭气体的产生.③原位添加微生物菌剂和异位生物反应器处理中的微生物将恶臭物质作为营养组分进行吸收降解,是绿色减排的重要技术.      

Use of additive and pretreatment to control odors in municipal kitchen waste during aerobic composting

The effects of adding a bulking agent and chemically pretreating municipal kitchen waste before aerobic composting were studied using a laboratory-scale system. The system used 20-L reactors and each test lasted 28 days. The objective was to decrease NH₃ and H₂S emissions during composting. The bulking agent, dry cornstalks, was mixed with the kitchen waste to give a mixture containing 15% (wet weight) bulking agent. A combined treatment was also conducted, in which kitchen waste mixed with the bulking agent was pretreated with ferric chloride (FeCl₃). Less leachate was produced by the composted kitchen waste mixed with bulking agent than by the kitchen waste alone, when the materials had reached the required maturity. The presence of cornstalks also caused less H₂S to be emitted, but had little impact on the amount of NH₃ emitted. The FeCl₃ was found to act as an effective chemical flocculant, and its presence significantly decreased the amounts of NH₃ and H₂S emitted. Kitchen waste mixed with cornstalks and treated with FeCl₃ emitted 42% less NH₃ and 76% less H₂S during composting than did pure kitchen waste.     

VOCs released from municipal solid waste at the initial decomposition stage: Emission characteristics and an odor impact assessment

The nuisance from odor caused by municipal solid waste (MSW) is resulting in a growing number of public complaints and concerns. Odor pollution occurs in the initial decomposition stage of MSW, including waste collection, transportation and early pre-treatment. Furthermore, decomposition takes place in waste facilities that are often close to living areas, which can result in odor impacts on local inhabitants. However, this aspect of odor impact from MSW has not been well studied. In the current study, lab-scale waste cells were designed to simulate MSW storage conditions in the early stage. The characteristics of VOCs emissions with different waste compositions were analyzed. The odor concentration (C_O, non-dimensional) method and odor intensity were used for the assessment of odor. Ethanol was the substance with highest emission rate. The release rate of VOCs increased with the growth easily biodegradable waste (EBW). VOCs emissions was reduced by 25% when the proportion of EBW decreased from 60% to 45%. Methyl sulfide, ethanol, dimethyl disulfide and ethyl acetate were identified as typical odorants. The EBW proportion in waste is the main factor significantly influencing odor pollution. The C_O was 244.51 for the 60% EBW condition, which was only 61.46 for 15% EBW condition. These study results provide important information for the implementation of a garbage sorting policy and the monitoring of odor pollution from waste management.     

菌渣-发酵床废弃垫料堆肥中温室气体排放及与微生物的关系

堆肥是处理农业废弃物最适宜的技术之一,但堆肥产生的有害和温室气体排放导致环境污染问题.本研究以生猪养殖发酵床废弃垫料及菌渣为原料,利用强制通风静态堆肥技术研究垫料和菌渣不同配比及添加EM菌剂对堆肥过程温室气体排放和微生物区系的影响.结果表明,不同堆肥处理温室气体排放通量以堆肥前20 d较大,堆肥中后期降低;微生物总量和种类在不同堆肥处理间没有发生显著性变化;CO_2和N_2O排放速率与细菌、真菌和甲烷氧化菌间具有显著的正相关关系.整个堆肥期间,以菌渣为主料并添加EM菌剂的堆肥处理温室气体减排效果最佳,相对其他3个处理温室气体减排0.7%~10.2%.由此认为,以菌渣为主料和通过添加EM菌剂的堆肥方式可以作为降低菌渣-发酵床废弃垫料堆肥过程温室气体排放的策略.