高職綠色校園垃圾除臭生物技術應用管理機制研究

郭 濤 劉 東 王玉東 王磊蕓 劉 殊

（共青科技職業學院 江西·九江 332020）

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，師生產生的垃圾量逐年增加。在此過程中，填埋場、焚燒廠、堆肥廠等處理設施的臭氣控制措施不完善，管理措施不到位，導致垃圾臭氣污染嚴重。目前，垃圾處理設施臭氣分析及臭氣控制技術的研究已成為廣大科技工作者關注的焦點。校園垃圾填埋場的惡臭排放屬于無組織非點源排放，其分布和擴散規律比較復雜。在氣味成分中，除硫化氫、氨氣等少數無機化合物外，大部分是有機物，硫、氮、氧、氯是常見的氣味成分。根據除臭機理的不同，惡臭物質的除臭技術主要有物理除臭、化學除臭、生物除臭和植物除臭。對校園垃圾處理設施的惡臭氣體產生及除臭技術進行了分析，為惡臭源分析及設施除臭技術的選擇提供參考。

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：校園垃圾運輸過程中滲濾液溢出；校園垃圾運輸過程中滲濾液溢出；校園垃圾運輸過程中滲濾液溢出；校園垃圾運輸過程中滲濾液溢出；填埋場傾倒區校園垃圾在擴散堆放過程中產生的惡臭氣體；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，校園垃圾發酵過程中產生大量惡臭氣體；焚燒車間內儲存的校園垃圾氣味及校園垃圾進料料斗滲濾液；校園垃圾滲濾液處理過程中產生的臭味和異味。

1.2 惡臭氣體的種類

校園垃圾產生的惡臭物質有苯系物、硫化物、鹵代烴、烷烴、烷烴和含氧有機物等。根據文獻研究，魯慧杰在校園垃圾填埋工藝預處理車間檢測出50種惡臭物質。從質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較大；校園垃圾焚燒廠校園垃圾堆放車間檢出惡臭物質55種。特征性惡臭物質為甲硫醇、二甲基二硫、乙醇和檸檬烯；在校園垃圾堆肥工藝預處理車間，檢測出34種惡臭物質，其特征性惡臭物質為乙醇、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是含氧有機物，其次是芳香烴。不同堆肥車間的主要惡臭物質不同。卸料車間和破碎車間的主要惡臭物質為乙酸和甲基硫醚；發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鍵因素。微生物菌株的活性及其對環境的適應能力直接影響到除臭系統的穩定性。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運站的異味，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，大多數研究已經分離出處理單一異味的高效菌，但對復合菌的研究相對較少，基本停留在實驗室或中試階段，工程應用研究相對較少，而分離菌的穩定性和長期監測數據還比較缺乏。

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。國內外許多學者對填料和填料膜的生物固化進行了研究。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、陶瓷等無機填料；另一種是樹皮、鋸末、聚氨酯泡沫等有機填料。如果生物濾池填料全部為無機填料，則應定期加入部分營養液，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，但在長期運行過程中，也出現了濾料層腐蝕、阻力增大、處理效率下降等問題。另外，惡臭氣體成分復雜，水溶性大。傳統的以細菌為主的生物濾池難以同時有效地去除不同性質的物質。針對這些問題，開發了新的改良生物除臭技術。劉建偉等人采用新型復合生物反應器去除污水廠的惡臭氣體，取得了較好的效果。去除率達到99%以上。雙層濾床的結構使其去除效率更高。

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。當溫度高于或低于這個溫度時，微生物的生長就會減慢，甚至進入休眠狀態。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氣，以提高系統的整體工作溫度。pH值對微生物活性也有影響，最適生長環境為6-9。由于惡臭中的硫化氫、氨氣和含氯有機化合物的氧化分解，會產生酸性副產物，降低環境中的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的應用

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生反應，抑制校園垃圾中臭氣的產生。研究表明，在校園垃圾中噴灑2G/m2植物液，臭氣去除率可達90%以上，并能抑制臭氣產生的生長時間。也有學者繼續從校園垃圾填埋場附近的土壤中分離高效除臭菌，經驗證，除臭效果可達80%以上。生物劑法具有無毒無二次污染的優點，但其連續使用成本高，對惡臭氣體的去除效率有限，需要連續噴灑，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過預洗池去除一部分臭氣后，臭氣分子進入生物濾池后，吸附在生物填料表面的液膜上，然后被微生物吸收。經過一系列的生化反應，它們被分解成無機鹽或無味氣體，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性有機化合物（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性有機化合物（VOCs）。目前，實驗研究表明，生物過濾法能有效處理校園垃圾產生的數百種惡臭氣體。生物濾池法具有投資少、運行費用低、能有效處理大流量、低濃度廢氣、無二次污染等優點。但當高濃度廢氣通過時，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，達到除臭的目的。結果表明，以植物提取物為主要成分的植物除臭劑除臭效果明顯。對于實驗中的氣味源樣品，植物除臭劑的用量為100ml，在實驗初期，大多數植物除臭劑能在短時間內將氣味源的氣味強度降低到3以下；加入200ml后，所有樣品的氣味強度均降至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。當噴灑200ml除臭劑時，氣味源的氣味強度降低到3以下。化學除臭劑的效果差一點。當用量為100ml時，除臭效果不明顯。

4 結束語

本文主要論述了校園垃圾惡臭治理的主要方法。與其它技術方法相比，生物除臭具有處理效率高、無二次污染、設備簡單、操作方便、成本低、管理維護方便等明顯優點。近年來，我國臭氣處理的研究和應用取得了很大進展，但由于生物處理過程涉及氣、液、固傳質和生化降解過程，內部反應較為復雜，因此目前的研究還不夠深入。作者認為，校園垃圾惡臭生物處理的未來發展方向是：（1）高效復合除臭劑的工業應用，研究除臭效果的變化機理和除臭效果的穩定性；（2）尋找高比表面積的填料，高強度、高滲透性和耐酸堿性，納米填料將是一個更有前景的發展方向；（3）隨著臭氣排放要求的不斷提高，研究復合式校園廢氣處理技術，有利于提高整體除臭效率，滿足更高標準的要求。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。