腐化抑制诱导填埋场恶臭/甲烷气链式控制过程研究

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。

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。