基于N素损失原位控制的厨余垃圾堆肥过程中臭气产生规律和控制机理

生活垃圾大类粗分的推广使得厨余垃圾堆肥化成为必然，然其过程产生大量渗滤液和臭气极大限制了堆肥的应用。本项目以《堆肥化过程氮素损失原位控制及机理研究》和《基于氮素损失原位控制的堆肥中GHG形成机理及减排研究》两个基金为基础，遵循原位除臭新理念，研究基于氮素损失控制条件下厨余垃圾堆肥过程中主要臭气物质产生规律及垃圾组分和工艺参数对其影响。通过添加作为堆肥原料的不同控制材料和辅助材料，运用元素分析、电镜扫描、傅立叶红外光谱分析以及Biolog 系统等先进的测试、分析手段，研究原位控制条件下厨余垃圾堆肥过程中臭气的产生规律和控制机理，提出厨余垃圾堆肥过程中原位控制臭气物质排放和渗滤液零排放的最优技术方案。最后，检验最优技术方案的堆肥产品品质。通过项目的研究可以优化厨余垃圾的堆肥工艺，提高堆肥产品品质，这对于解决生活垃圾环境污染，实现资源化利用以及促进持续发展有重要的现实意义。

本项目对厨余垃圾堆肥过程中恶臭气体产生规律及减排技术进行了系统研究。利用嗅觉测定法和GC-MS分析了堆肥过程中总臭气浓度和恶臭物质的种类及其各自的排放浓度，筛选出典型的恶臭气体；分析了碳氮比（C/N）和通风量对主要恶臭气体的释放规律及其对堆肥理化性质的影响，对比了厨余垃圾、农业废弃物及其联合堆肥过程中臭气释放规律、影响因子及其对堆肥理化性质的影响。利用扫描电镜技术对秸秆吸收渗滤液前后的形态进行观察，从微观方面深入分析了秸秆添加对厨余垃圾堆肥渗滤液和臭气减排的机理。对多种臭气减排技术进行了生命周期评价，结合层次分析模型提出了厨余垃圾堆肥过程中臭气控制的最佳方案，结果表明：.高温和氧气不足是形成恶臭物质的主要原因。在堆肥的高温期恶臭物质的排放浓度达到最大，多数恶臭物质在排放规律方面具有相似性，厨余垃圾堆肥过程中臭气控制的优先顺序是甲硫醇>硫化氢>1,3-二甲苯>邻二甲苯>二甲二硫>对二甲苯>甲硫醚>二硫化碳>NH3。此外，渗滤液也是厨余垃圾堆肥过程中恶臭的主要来源。.通过添加玉米秸秆，可以充分吸收厨余垃圾中多余的水分，避免渗滤液排放，秸秆添加很大程度增加了堆肥物料微生物的种类和多样性，促进了有机物的分解。.堆肥过程中挥发性含硫恶臭气体（VSC）产生的主要原因是供氧不足，其中以H2S为主，以VSC-S形式损失的硫占初始硫的7.6%~32%，NH3排放主要发生在堆肥高温期，高温期越长，NH3损失量越大，以NH3-N形式损失的氮占初始氮的4.6%~43.9%，堆肥过程中1,3-二甲苯、邻二甲苯和对二甲苯的排放量相对较小。.C/N比越低VSC和NH3的排放率越高，C/N比对1,3-二甲苯、邻二甲苯和对二甲苯排放的影响较小；通风率越高，VSC的排放率越低，而NH3和1,3-二甲苯、邻二甲苯和对二甲苯的排放率越高。.厨余垃圾、猪粪+秸秆及其联合堆肥排放的恶臭物质的种类基本相似，联合堆肥可以降低恶臭气体的排放。随着厨余垃圾添加量的增加VSC的排放率降低，而NH3的排放率升高。.在以初始总氮10%等摩尔添加的条件下，FeCl3可以有效控制VSC和NH3的排放，与对照相比，VSC的累计排放量降低了59%，NH3的累积排放量降低了79%。.对厨余垃圾堆肥过程中恶臭减排技术的生命周期评价结果表明：厨余垃圾和秸秆联合堆肥，同时添加FeCl3的总环境影响潜值最小，为最优的技术方案。