厨余垃圾堆肥过程中恶臭物质分析

恶臭污染已成为生活垃圾堆肥过程中的主要环境问题.以大类粗分后的厨余垃圾作为研究对象,利用嗅觉测定法和GC-MS分析了不同阶段堆肥尾气的臭气浓度和恶臭化合物的种类及其排放浓度,并对不同堆肥阶段臭气浓度和恶臭物质排放浓度的相关性进行分析.结果表明,厨余垃圾堆肥过程中共检测到43种挥发性有机物,其中含硫臭气物质5种,烃类化合物22种,芳香烃类化合物11种,其它物质5种.通过相关性分析,发现硫化氢、甲硫醇、1,3-二甲基苯和邻二甲苯与臭气浓度极显著相关(P<0.01),二甲二硫和对二甲苯与臭气浓度显著相关(P<0.05),因此在厨余垃圾堆肥过程中要对这6种臭气物质进行重点监测和控制.     

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.     

污水处理厂挥发性硫化物释放特征与风险评价

对城市污水处理厂各处理单元释放的挥发性硫化物（VSCs）进行长期监测,评估VSCs带来的感官效应和健康风险.结果表明,从浓度上看,VSCs以H₂S为主（监测期间的H₂S浓度为N.D.~580μg/m³）,而甲硫醇（MT）的浓度占比最少（监测期间MT的浓度为N.D.~4.7μg/m³）,同时VSCs的浓度分布具有明显的季节性,即夏季>秋季>冬季.在感官方面,H₂S是所有VSCs中气味贡献最大的气体（贡献率为79%~93%）,除二沉池外,其在其他处理单元中均为关键性恶臭气体;虽然MT浓度水平低,但是其对气味的贡献不能被忽略;格栅、沉砂池混合气体气味活性值（SOAV）分别为2591.9、5494.8,预处理单元对该厂的气味贡献最大.在健康风险方面,春季和夏季时,格栅和沉砂池中的H₂S存在非致癌风险.     

市政污泥堆肥过程中挥发性硫化物(VSC)和NH3释放规律

以华北地区某市政污泥堆肥厂为研究对象,开展市政污泥堆肥过程中恶臭气体（挥发性硫化物（VSC）和NH₃）的释放规律研究。用苏玛罐、静态箱采集和气相色谱检测方法,测定了污泥堆肥厂VSC和NH₃空间分布及堆肥过程中的释放规律。结果表明:堆肥过程中产生的典型恶臭物质为NH₃、甲硫醚（DMS）和二甲二硫（DMDS）等,且在静态箱内20 min静置累积浓度排序为NH₃>DMDS>DMS>CS₂>MT>H₂S。NH₃平均累积浓度为2.62~119.64 mg/m3,VSC累积浓度比NH₃低1~2个数量级。针对市政污泥堆肥过程中主要气态污染物的种类及含量的分析,为开展恶臭气体治理提供了参考。     

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.     

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.     

高效复合微生物菌群在垃圾堆肥中的应用

利用高效复合微生物菌群对生活垃圾和污泥混合堆肥,通过测定堆肥过程中总菌数、温度、有机物、C/N比等,较系统地研究了高效复合微生物菌群在生活垃圾、污泥混合堆肥系统中的作用.试验证明:在生活垃圾和污泥共堆肥系统中,调节堆料比为厨房垃圾:污泥:粉煤灰土:成熟堆肥污泥:干草=41.6:27.8:13.8:11.1:5.5,有机物约为60%,总氮14%,全磷0.69%,全钾1.25%;初始含水率为58.5%,初始C/N比=30i供气量控制在0.8L/min·kg挥发性有机物,处理1、处理2、处理3堆料中分别接种2%、3%、5%(质量分数)的高效复合微生物菌群,与加入3%灭活菌的对照组进行对比实验.对照组、处理1、处理2和处理3堆肥系统垃圾腐熟时间分别为30d、24d、18d和12d;说明高效复合微生物菌群可以加速生活垃圾和污泥的降解,保证堆肥过程的顺利进行.处理3与对照组相比,堆腐时间缩短了18d,同时成品堆肥中含有大量具有生物活性的微生物,是一种良好的生物活性有机肥料.     

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.      

通风方式对挥发性有机物(VOCs)释放的影响

采用实验室模拟方法和GC-MS等监测手段,研究了2种不同的通风方式对垃圾好氧处理过程中挥发性有机物(VOCs)释放的组成特征和释放浓度的影响。通过定性和定量分析表明,好氧生物处理过程中,2组试验共检出104种VOCs。VOCs释放浓度集中前3d,约占浓度总量的75%,随着通风进行,VOCs排放量逐步降低。释放的VOCs气体中,主要致臭物质为硫醚类物质。和连续通风相比,间歇通风由于降低了通风量,堆体高温阶段保留时间更长,因而其释放的VOCs种类增多,VOCs浓度较大。     

源分类家庭有机垃圾及其堆肥产品中的PAHs

将源分类家庭生物有机垃圾同秸秆按质量比10:1混合后进行堆肥处理,应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)按照U.S.EPA 8270方法对生物有机垃圾及其堆肥产品中16种PAHs进行分析测试,比较生物有机垃圾及其堆肥产品中16种PAHs含量、分布及生物降解率,评估堆肥产品PAHs农田风险,综合论述影响家庭有机垃圾堆肥过程中PAHs降解因素,为生物有机垃圾堆肥农田利用提供依据.结果表明,源分类家庭生物有机垃圾及其堆肥产品中∑PAH16化合物含量分别为2.19和1.96mg/ks(以干重计,下同),其中萘、芴、菲、荧蒽含量相对较高,占总量的79.76%和81.76%,这4种有机物的苯环在2-3之间,属于易降解非致癌物质,在农田施用中易被降解;在生物垃圾堆肥过程中∑PAH16的生物降解率为25.88%,堆肥后产品PAHs含量符合农田使用标准.     

城市生活垃圾处理全过程的低碳模式优化研究

生活垃圾处理过程中的温室气体排放是重要的人为碳排放源.本文提出一种基于城市生活垃圾处理全过程的低碳模式制定方法,通过对不同垃圾末端处理工艺的资源与能源消耗,温室气体排放潜值与资源化率的评价,进行处理情景设计与分析,识别出生活垃圾处理低碳发展的调控措施,并结合约束条件下的定量优化,得到生活垃圾低碳优化处理模式.最后,以北京市为案例点,针对主要调控因子设计不同无害化处理比例的3种情景并开展以上3方面评价.结果表明,垃圾低碳优化处理的措施为降低填埋比例,同时提高堆肥和焚烧比例;垃圾低碳优化处理模式为填埋、焚烧与堆肥的利用比例是23%:25%:52%.     

三阶段温度控制堆肥接种法对有机氮变化规律的影响

利用原生生活垃圾,通过三阶段温度控制技术进行堆肥试验,探讨在堆肥过程中有机态氮组分的动态变化规律.结果表明,全氮、酸水解有机态氮、氨基酸态氮均在堆肥的前期呈明显的下降趋势,呈较好的相关性.与CK（对照组）处理相比,在堆肥的后期,三阶段温度控制堆肥酸水解有机态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮及酸解未知态氮含量呈不同程度的上升趋势,增加幅度依次为：10.67%、16.17%、7.17%、22.44%.表明三阶段温度控制技术能减少堆肥中氮素的损失,堆肥产品施入土壤后,可提高土壤的供氮潜力.     

北京市生活垃圾处理的温室气体排放变化分析

文章从城市垃圾处理与节能减排之间关系的角度,分析研究了北京市2001～2007年生活垃圾卫生填埋、堆肥和焚烧发展过程中直接和间接的温室气体排放量变化,结果表明,随着生活垃圾产生量的增加和物理组成的变化,北京市生活垃圾处理引起的温室气体排放急剧增多,总排放量从2001年约363万tCO2当量增加到2007年1157万t左右。目前卫生填埋、堆肥和焚烧三种方法每处理1t垃圾的单位排放量分别为2.1t、0.4t和2.0tCO2当量。虽然堆肥具有相对低的单位排放量,但由于市场等方面的原因,堆肥在北京生活垃圾处理中的比重并不大,2007年处理的垃圾量不到无害化总处理量的7%。2007年填埋产生CH4总量约48万t,若50%回收利用,其发热量相当于约40万t管道煤气,具有很大的节能减排潜力。焚烧垃圾进行供热或发电的技术在国内外正蓬勃发展,也是节能减排的有效途径。而加强垃圾回收与分类是从源头减少垃圾,实现节能减排的最好方法。     

生活垃圾堆肥对难溶性磷有效性的影响

生活垃圾在堆肥过程中将产生有机酸类物质,这些酸性物质对难溶性磷具有较强的溶解能力.本研究在生活垃圾堆肥过程中,加入难溶性磷矿粉,系统探讨堆肥对难溶性磷的转化及堆肥产品对磷素有效性的影响.研究表明,速效磷在堆肥中后期达到最大值,并在堆肥的后期相对稳定,堆肥结束后,扣除磷矿粉本身含有的速效磷对堆肥的影响,与不加磷矿粉堆肥相比,P₁、P₂堆肥处理方式速效磷含量增加值分别为0.87 g·kg^-1、0.76 g·kg^-1.电镜观察表明,堆肥结束后,磷矿粉表面棱角消失,呈蜂窝状.堆肥产品培肥后,富磷垃圾肥在作物生育期内,土壤速效磷含量、酸性磷酸酶活性均高于垃圾肥、腐熟鸡粪及化肥.     

Fluorescence characteristic changes of dissolved organic matter during municipal solid waste composting

Dissolved organic matter（DOM） of municipal solid waste（MSW） consists of minerals, water, ash and humic substances, and is known to enhance plant growth. In this study, inoculating microbes（Z J, MS） were used in municipal solid wastes composting, and composting implemented a industrialized technology. During composting, dissolved organic matter was extracted from the compost and purified. The spectral characteristics of dissolved organic matter was determined by fluorescence emission, excitation, and synchronous spectroscopy. Fluorescence emission, excitation, and synchronous spectra characterized by different relative fluorescent intensities and peaks over time. Fluorescence spectra were similar to that of fulvic acid in sewage sludge, indicating the presence of dissolved organic matter with aromatic structures and a high degree of molecular polymerization. Compared with the controls with no microbial inoculation, the microbe-inoculated treatments exhibited the increase of aromatic polycondensation, in the following order： MS ＋ ZJ 〉 ZJ 〉 MS 〉 CK.     

Release of volatile organic compounds during bio-drying of municipal solid waste

Three treatments were tested to investigate the release concentrations of volatile organic compounds (VOCs) during the bio-drying of municipal solid waste (MSW) by the aerobic and combined hydrolytic-aerobic processes. Results showed that VOCs were largely released in the first 4 days of bio-drying and the dominant components were: dimethyl disulfide, dimethyl sulfide, benzene, 2-butanone, limonene and methylene chloride. Thus, the combined hydrolytic-aerobic process was suggested for MSW bio-drying due to fewer aeration quantities in this phase when compared with the aerobic process, and the treatment strategies should base on the key properties of these prominent components. Malodorous sulfur compounds and terpenes were mainly released in the early phase of bio-drying, whereas, two peaks of release concentrations appeared for aromatics and ketones during bio-drying. Notably, for the combined hydrolytic-aerobic processes there were also high concentrations of released aromatics in the shift from hydrolytic to aerobic stages. High concentrations of released chlorinateds were observed in the later phase. For the VOCs produced during MSW bio-drying, i.e., malodorous sulfur compounds, terpenes and chlorinateds, their release concentrations were mainly determined by production rates; for the VOCs presented initially in MSW, such as aromatics, their transfer and transport in MSW mainly determined the release concentrations.     

春季东海挥发性有机硫化物(VSCs)分布的研究

于2017年3~4月首次对东海表层海水及大气中3种主要挥发性有机硫化物（VSCs）即羰基硫（COS）、二甲基硫（DMS）、二硫化碳（CS₂）的浓度分布进行观测,研究了海水中3种主要VSCs的相关性,并估算了3种VSCs的海-气通量.结果表明,东海表层海水COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为（1.0±0.4）、（6.8±6.8）和（0.6±0.4）nmol/L,总体来看东海表层水中3种VSCs呈现出近岸高、远海低的分布趋势.相关性分析表明DMS与Chl-a存在显著相关性,表明浮游植物生物量是影响东海海水中DMS分布的主要因素;同时DMS与CS₂存在着显著的相关性,表明这2种物质的来源有着一定的共性.大气中COS、DMS和CS₂的浓度平均值分别为：（294.7±158.8）、（22.7±18.0）和（108.8±88.1）×10^-12,分布呈现出近岸高,远海低的趋势,主要受到人为活动等陆源输入的影响.此外春季东海COS、DMS和CS₂的海-气通量平均值分别为（4.0±3.4）、（25.8±33.8）和（2.6±2.9）μmol/（m²⋅d）,表明春季东海是大气中3种VSCs重要的源.     

动态好氧堆肥模拟模型研究与应用

对动态好氧堆肥系统的物料和能量平衡进行了全面分析,建立了动态好氧堆肥模拟模 型,研制开发了混合物料系统好氧堆肥动态模拟计算机软件系统.运用生活垃圾与糖厂废渣联 合堆肥实验成果对模型进行了有效性检验,证明了模型的有效性.对云南省云县糖厂废渣和生 活垃圾联合堆肥在生产规模下的动态好氧堆肥工艺进行了模拟,得到了停留时间、反应器体 积、加水量、通气量等工艺参数.模型可以用于一种物料堆肥或多种物料混合堆肥系统的工 艺设计和运行控制.     

生活垃圾堆肥接种技术

以复合微生物菌剂、马粪、成熟堆肥、果园土、污泥为接种剂,采用在线监测堆肥设备,通过温度传感器、出口气体O₂-H₂S监测仪,研究堆肥过程中温度、耗氧速率、有机物分解速率、H₂S气体浓度变化.试验结果表明,添加接种剂堆肥与对照组比,堆料能达到理想的温度,且高温停留时间长,堆肥反应速率加快及堆肥腐熟时间缩短,并能很好地控制出口H₂S气体浓度.特别是以复合微生物菌剂或马粪作为接种剂,能明显加速堆料的腐熟进程,其腐熟时间分别比对照组提前210h和180h.