高职绿色校园垃圾除臭生物技术应用管理机制研究

郭 涛 刘 东 王玉东 王磊芸 刘 殊

（共青科技职业学院 江西·九江 332020）

0 引言

随着经济社会的快速发展，师生产生的垃圾量逐年增加。在此过程中，填埋场、焚烧厂、堆肥厂等处理设施的臭气控制措施不完善，管理措施不到位，导致垃圾臭气污染严重。目前，垃圾处理设施臭气分析及臭气控制技术的研究已成为广大科技工作者关注的焦点。校园垃圾填埋场的恶臭排放属于无组织非点源排放，其分布和扩散规律比较复杂。在气味成分中，除硫化氢、氨气等少数无机化合物外，大部分是有机物，硫、氮、氧、氯是常见的气味成分。根据除臭机理的不同，恶臭物质的除臭技术主要有物理除臭、化学除臭、生物除臭和植物除臭。对校园垃圾处理设施的恶臭气体产生及除臭技术进行了分析，为恶臭源分析及设施除臭技术的选择提供参考。

1 校园垃圾恶臭气体的来源与种类

1.1 恶臭气体的来源

恶臭气体的主要来源是：校园垃圾运输过程中渗滤液溢出；校园垃圾运输过程中渗滤液溢出；校园垃圾运输过程中渗滤液溢出；校园垃圾运输过程中渗滤液溢出；填埋场倾倒区校园垃圾在扩散堆放过程中产生的恶臭气体；在卸料过程中，渗滤液从校园垃圾中溢出；在餐厅，特别是后厨，校园垃圾发酵过程中产生大量恶臭气体；焚烧车间内储存的校园垃圾气味及校园垃圾进料料斗渗滤液；校园垃圾渗滤液处理过程中产生的臭味和异味。

1.2 恶臭气体的种类

校园垃圾产生的恶臭物质有苯系物、硫化物、卤代烃、烷烃、烷烃和含氧有机物等。根据文献研究，鲁慧杰在校园垃圾填埋工艺预处理车间检测出50种恶臭物质。从质量浓度和嗅觉阈值来看，二甲基二硫、乙酸丁酯、对二乙苯和乙醇对恶臭浓度的贡献较大；校园垃圾焚烧厂校园垃圾堆放车间检出恶臭物质55种。特征性恶臭物质为甲硫醇、二甲基二硫、乙醇和柠檬烯；在校园垃圾堆肥工艺预处理车间，检测出34种恶臭物质，其特征性恶臭物质为乙醇、二甲基二硫、乙酸丁酯和柠檬烯。李海清等研究表明，夏季校园垃圾堆肥的主要恶臭物质是含氧有机物，其次是芳香烃。不同堆肥车间的主要恶臭物质不同。卸料车间和破碎车间的主要恶臭物质为乙酸和甲基硫醚；发酵车间和腐败车间的主要臭味为乙酸、乙醛、甲硫醚、乙酸 -蒎烯、二甲基二硫、柠檬烯 -蒎烯和乙醇。

2 生物技术去除校园垃圾臭气的影响因素

2.1 微生物菌种

微生物菌种是影响臭气处理效果的关键因素。微生物菌株的活性及其对环境的适应能力直接影响到除臭系统的稳定性。校园垃圾填埋场恶臭的主要成分是硫化氢、氨气、VOCs等，罗永华等人利用从校园垃圾填埋场附近土壤中分离出的微生物制作除臭剂。该除臭剂对氨氮、硫化氢和VOCs有很好的去除效果，能有效降低校园垃圾转运站的异味，还能有效抑制腐败微生物的生理生化活性，使除臭效果更持久。目前，大多数研究已经分离出处理单一异味的高效菌，但对复合菌的研究相对较少，基本停留在实验室或中试阶段，工程应用研究相对较少，而分离菌的稳定性和长期监测数据还比较缺乏。

2.2 生物滤池填料

生物滤池填料由填料和挂膜微生物两部分组成。废气被填料液膜吸附后进入微生物分解。因此，填料和挂膜微生物是生物滤池的重要组成部分。国内外许多学者对填料和填料膜的生物固化进行了研究。生物滤池中载体的厚度和气体分布的均匀性会影响挂在载体上的膜对恶臭气体的吸收率，从而影响除臭效果。包装材料有两种：一种是木屑、砂、土、石、壳、陶瓷等无机填料；另一种是树皮、锯末、聚氨酯泡沫等有机填料。如果生物滤池填料全部为无机填料，则应定期加入部分营养液，形成生物滴滤器。研究表明，以纤维状泥炭、多孔陶粒、聚乙烯醇纤维、海绵、干树皮、干草和木屑为填料的生物滤池除臭效果较好。传统的生物滤池虽然为微生物的生长提供了有利的条件，但在长期运行过程中，也出现了滤料层腐蚀、阻力增大、处理效率下降等问题。另外，恶臭气体成分复杂，水溶性大。传统的以细菌为主的生物滤池难以同时有效地去除不同性质的物质。针对这些问题，开发了新的改良生物除臭技术。刘建伟等人采用新型复合生物反应器去除污水厂的恶臭气体，取得了较好的效果。去除率达到99%以上。双层滤床的结构使其去除效率更高。

2.3 温度及PH

温度会影响微生物的活性，从而影响微生物对恶臭气体的分解代谢效率。对于有氧呼吸，微生物的最适温度在15-35℃之间。当温度高于或低于这个温度时，微生物的生长就会减慢，甚至进入休眠状态。虽然北方气温较低，有利于填料表面生物膜吸收异味中的污染物，但会影响微生物的生长。因此，有必要增加外壳保温措施或加热进气，以提高系统的整体工作温度。pH值对微生物活性也有影响，最适生长环境为6-9。由于恶臭中的硫化氢、氨气和含氯有机化合物的氧化分解，会产生酸性副产物，降低环境中的pH值，影响微生物的生长，甚至杀死微生物。通常会添加化学试剂和碱性填料来中和pH值。

3 高职绿色校园垃圾除臭生物技术的应用

3.1 生物菌剂法

生物菌剂法是向校园垃圾中投加一定量的植物液、微生物菌剂或酶制剂，使其与校园垃圾中的臭气分子发生反应，抑制校园垃圾中臭气的产生。研究表明，在校园垃圾中喷洒2G/m2植物液，臭气去除率可达90%以上，并能抑制臭气产生的生长时间。也有学者继续从校园垃圾填埋场附近的土壤中分离高效除臭菌，经验证，除臭效果可达80%以上。生物剂法具有无毒无二次污染的优点，但其连续使用成本高，对恶臭气体的去除效率有限，需要连续喷洒，一定程度上限制了其广泛使用。

3.2 生物滤池法

生物滤池法除臭一般是将恶臭气体先经过预洗池去除一部分臭气后，臭气分子进入生物滤池后，吸附在生物填料表面的液膜上，然后被微生物吸收。经过一系列的生化反应，它们被分解成无机盐或无味气体，这样气味分子就可以被去除。生物滤池用于处理各种形式的校园垃圾中的挥发性有机化合物（VOCs）和恶臭气体，包括氨、硫化氢、硫醇和硫化物，以及苯乙烯和苯酚等挥发性有机化合物（VOCs）。目前，实验研究表明，生物过滤法能有效处理校园垃圾产生的数百种恶臭气体。生物滤池法具有投资少、运行费用低、能有效处理大流量、低浓度废气、无二次污染等优点。但当高浓度废气通过时，容易造成微生物生长过快，堵塞填料，不适合高浓度废气的处理。以土壤、锯末、堆肥为填料，易腐烂，使用寿命短。生物滤池的湿度和pH值也很难控制。

3.3 植物型除臭剂的应用

除生物除臭法外，目前以植物提取物为主要成分的植物除臭剂也被广泛应用。在此期间，通过喷洒植物提取物，将有异味的分子迅速分解成无毒无味的分子，达到除臭的目的。结果表明，以植物提取物为主要成分的植物除臭剂除臭效果明显。对于实验中的气味源样品，植物除臭剂的用量为100ml，在实验初期，大多数植物除臭剂能在短时间内将气味源的气味强度降低到3以下；加入200ml后，所有样品的气味强度均降至2以下，对VOCs的去除效果明显。与植物性除臭剂相比，生物性除臭剂的除臭效果次之。当喷洒200ml除臭剂时，气味源的气味强度降低到3以下。化学除臭剂的效果差一点。当用量为100ml时，除臭效果不明显。

4 结束语

本文主要论述了校园垃圾恶臭治理的主要方法。与其它技术方法相比，生物除臭具有处理效率高、无二次污染、设备简单、操作方便、成本低、管理维护方便等明显优点。近年来，我国臭气处理的研究和应用取得了很大进展，但由于生物处理过程涉及气、液、固传质和生化降解过程，内部反应较为复杂，因此目前的研究还不够深入。作者认为，校园垃圾恶臭生物处理的未来发展方向是：（1）高效复合除臭剂的工业应用，研究除臭效果的变化机理和除臭效果的稳定性；（2）寻找高比表面积的填料，高强度、高渗透性和耐酸碱性，纳米填料将是一个更有前景的发展方向；（3）随着臭气排放要求的不断提高，研究复合式校园废气处理技术，有利于提高整体除臭效率，满足更高标准的要求。它可以是离子法+生物滤池+活性炭、活性氧法+离子法+生物滤池等多种形式的组合。