石 超,邓华林,王 金,李灿刚
(重庆市固体废弃物处理有限公司,重庆 401137)
我国城市垃圾处理主要采用焚烧、填埋和堆肥3 种方式。填埋具有技术成熟、操作简单、处理量大和投资运行费用低等优点[1],但存在二次污染,垃圾填埋场臭气扰民已成为威胁社会稳定的重要因素[2]。目前恶臭污染控制技术主要包括物理法、化学法和生物法[3],物理法和化学法操作简单且见效快,但存在成本高和二次污染,生物法操作简单且无二次污染,具有更大前景。我国生活垃圾处理方式占比、处理设施构成如图1、图2 所示。
图1 我国生活垃圾处理方式占比(截至2019 年)
图2 我国生活垃圾处理设施构成(截至2019 年)
生物除臭主要通过微生物代谢过程来降解恶臭气体。国外最早报道“利用土壤微生物处理废气”。20 世纪70 年代以后,世界各国陆续开展了微生物处理恶臭的研究,其中以日本、德国取得的成果最为显著,其主要研究内容包括脱臭的基本原理和方法、能降解臭气的微生物种群的条件、生物药剂成分、工艺条件和设备等。
据华中农业大学《复合微生物制剂处理垃圾恶臭气体的研究》报道[4],针对湖北钟祥垃圾填埋场的复合微生物菌剂试验表明,喷洒微生物菌剂后氨气浓度下降68%,硫化氢下降81%,但是未有效探讨环境温度和垃圾成分对臭气产生的影响。深圳下坪垃圾填埋场《EM 菌除臭剂在垃圾填埋场除臭中的应用及效果》表明[5],EM 菌喷洒155 h 时硫化氢浓度降幅超过83.4%,喷洒11 d 内臭气浓度降幅达76%。
目前国内大部分垃圾填埋场使用植物药剂除臭技术,存在运行成本高、药剂费用较高和产生二次污染问题,本实验为探索微生物药剂用于果蔬厨余垃圾除臭实际效果,为后续优化除臭模式提供支撑。
选取2021 年春夏秋冬各季具有代表性的10 d,其中春季为4 月、夏季为7 月、秋季为10 月、冬季为1 月。
微生物药剂使用为药剂与水1:50 比例混合,植物药剂使用为药剂与水1:200 比例混合,使用方式为每日作业完成后利用拉管机将混合液喷洒于垃圾体上。空白组为只使用植物药剂,实验组前7 d 同时使用微生物和植物除臭剂,后3 d 只使用微生物药剂。
事先进行2~3 d 的空白组监测,实验组监测频次为间隔2 d。分别在填埋揭膜后的作业面和厂界连续测定3 次,每次间隔1 h,主要监测指标为氨气、硫化氢和臭气浓度。
(1)春季试验数据统计如表1 所示。参照《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—1993),作业面 2 d 空白组氨气超标率为50%,实验组氨气超标率为33%,实验组下降17 个百分点。厂界空白组氨气达标率为50%,实验组100%达标。作业面2 d 空白组硫化氢超标率为83%,实验组硫化氢超标率为56%,实验组下降27 个百分点,厂界硫化氢100%达标,但是空白组6 个数据中有2 个数据为0.02 mg/m3,实验组全为0.01 mg/m3。
表1 春季试验数据统计
(2)与排污许可值20 相比,作业面臭气最高超标17.2 倍,微生物药剂对臭气最大降低率为16.4%,最小降低率为3%,厂界空白臭气最高超标4.55 倍,使用微生物药剂后降至77。
(3)综合分析得出春季除臭效果为:同时使用微生物和植物除臭剂>只使用微生物除臭剂>只使用植物除臭剂。
(1)夏季试验数据统计如表2 所示,作业面点位氨气和臭气浓度整体呈下降趋势,氨气从空白组高值3.61 mg/m3降至实验组的1.97 mg/m3,臭气浓度从空白组高值572 降至实验组的279。作业面点位硫化氢浓度从空白组高值0.2 mg/m3降至实验组的0.13 mg/m3。
表2 夏季试验数据统计
(2)厂界数据结果显示,氨气浓度从1.13 mg/m3降至0.9 mg/m3,臭气浓度从36 降至18。
(3)综合分析得出夏季除臭效果为:同时使用微生物和植物除臭剂>只使用微生物除臭剂>只使用植物除臭剂。
(1)秋季试验数据统计如表3 所示,作业面点位氨气和臭气浓度整体呈下降趋势,氨气从空白组高值9.43 mg/m3降至实验组的1.95 mg/m3,臭气浓度全部小于10,均符合国标20 限值要求。硫化氢浓度从空白组高值0.002 mg/m3升高至实验组的0.011 mg/m3,但均符合国家标准0.06 限值要求。
表3 秋季试验数据统计
(2)在确保臭气和硫化氢达标条件下,微生物除臭剂对氨气最大降低达79%,具有明显降低作用。
(3)综合分析得出夏季除臭效果为:同时使用微生物和植物除臭剂>只使用微生物除臭剂>只使用植物除臭剂。
考虑冬季气温较低,臭气浓度较低,事先使用植物除臭剂进行19 d 的试验数据统计,如表4 所示。
2021 年1 月1—19日期间,喷洒植物药剂时作业面氨气、硫化氢和监测数据100%达标,厂界臭气浓度100%达标。综合考虑冬季臭气、氨气和硫化氢浓度均较低,不考虑微生物药剂。
(1)实验结果表明,春、夏、秋季微生物药剂用于垃圾填埋场除臭效果明显,冬季本身污染因子浓度低,不考虑使用微生物药剂。
(2)填埋场无组织排放污染因子影响因素较多且控制难度较大,只考虑使用微生物药剂对环境管控作用有限。
考虑微生物除臭剂最佳适宜温度为25~35 ℃,10 ℃以下时微生物活性降低,除臭功能作用受限。为了强化环境管控,还需同时考虑联合使用微生物和植物药剂综合除臭。