恶臭和甲烷气是垃圾填埋处置过程释放的两大气相污染物,具有"点多、面广、难控制"的特点,而源头抑制和分段调控是解决其无组织排放的重要途径。据此提出基于生活垃圾腐化抑制的填埋场恶臭/甲烷气减排方法,采用外加化学和生物抑制剂协同作用方式,减缓填埋单元封场前混合垃圾的初期腐化速率,削减恶臭释放量,并通过分段调控和缓释药剂投加,实现填埋场内恶臭/甲烷气的链式控制目的。本项目采用单元操作和组合模拟方式,通过抑制剂配方优化,分项考察不同抑制条件下生活垃圾腐化规律和关键因素,氮硫转化过程对甲烷生成的影响作用和分配机制。借鉴分子生物学手段,筛选混合垃圾腐败体系内的特定腐败菌,确定不同作用体系内微生物菌群构成及种属演变规律,揭示腐化抑制诱导填埋场恶臭/甲烷气链式控制作用机制;研究成果为填埋场气相污染物的源头削减提供新的思路。
landfill;odor;GHG;putrefying Control;Chain react
生活垃圾填埋场气相污染物具有“点多、面广、难控制”特点,主要在于(1)恶臭组分复杂,控制过程缺乏针对性,需研究其源头释放过程;(2)现有恶臭监测方法操作不便,难在线监控;(3)生活垃圾同一过程的两类气相污染-恶臭和甲烷的协同控制研究较少。据此,本课题基于生活垃圾恶臭释放规律和控制方法研究,获得以下主要结论(1)生活垃圾组分和操作条件对恶臭释放具有重要影响。不同垃圾组分(生活垃圾、厨余、纸类、清扫垃圾、果皮类)中,厨余垃圾的H2S释放潜能最大,为48.4 μg kg-1,厨余垃圾和果蔬垃圾的NH3 释放潜能最高,达到4742 和3933 μg kg-1垃圾,需干湿分类收集,特别是厨余垃圾和果蔬的源头分离。恶臭中,N的释放速率比S的释放速率要快,约31% 和46% NH3 和H2S 在开始的90 d内释放。含水率是生活垃圾恶臭的另一控制点,比较不同含水率(30-90%),发现当含水率<45%,可大幅度降低垃圾恶臭影响。而提高反应温度(5℃,15℃,37℃),则明显促进NH3和H2S的释放,在37℃时分别达到4020 μgNH3/kg 和159 μgH2S/kg。(2)考察了不同填埋操作条件对恶臭释放率的影响,模拟了0.5-1.5 m五个填埋高度柱子,反应60d后,其NH3和H2S释放速率分别从1022和515μg/kg降低到276和93 μg/kg,因此高维填埋有利于恶臭的控制;提高垃圾压实密度从0.3 t/m3到0.95 t/m3,可通过降低堆体孔隙率,减轻作业面恶臭污染。(3)基于PEN3型电子鼻,建立生活垃圾恶臭测定方法;运用综合评分法,确定NH3、H2S、甲硫醇、苯乙烯、甲硫醚、CS2为生活垃圾初期降解的主要恶臭组分。(4)污泥炭基生物炭/矿化垃圾覆盖层对于恶臭和甲烷具有协同控制作用,利用污泥基生物炭、矿化垃圾和矿化污泥组建的混合覆盖层,对于H2S的去除率为44.2%,而甲烷最大去除率可达100%。(5)发现苯甲酸钠、山梨酸钠、脱氢乙酸、混合尼泊金脂、亚硝酸钠、纳他霉素(1%投加量)等对于生活垃圾恶臭具有重要抑制作用,其中混合尼泊金脂、硝酸钠和纳他霉素效果最好,30d内,生活垃圾臭度可降低50%以上,而NH3和H2S浓度分别只有对照组的40-60%,但抑制机理等需进一步研究。