堆肥場臭氣的產(chǎn)生及預(yù)防措施概要

1、堆肥臭氣的產(chǎn)生及預(yù)防措施,南京師范大學(xué)戴傳超daichuanchao@njnu.edu.cn13951722479江蘇省微生物資源產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)研究中心江蘇省微生物與功能基因組學(xué)重點實驗室江蘇省微生物學(xué)會,前言,近年來的實踐證明，利用畜禽排泄物和農(nóng) 作物秸稈堆肥生產(chǎn)有機肥料是一種很好的方法，但是在生產(chǎn)有機肥料的過程中常伴隨著臭氣的產(chǎn)生，臭氣成為影響堆肥發(fā)展的重要制約因素。我側(cè)重介紹臭氣產(chǎn)生的原因，同時在堆肥中如何預(yù)防，僅供

2、各位同行討論交流。黃教授側(cè)重已經(jīng)產(chǎn)生的臭氣如何去除。,1、惡臭的危害,惡臭物質(zhì)通常不會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題, 但會對人們產(chǎn)生心理上的影響, 使人食欲不振、頭昏腦脹、惡心、嘔吐。硫化氫、硫醇、胺類、氨等可直接對呼吸系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生危害, 它具有大氣污染和有害氣體污染的兩重性。,情況嚴(yán)重時, 臭氣還可使公眾的自尊心受到傷害；使人們對垃圾處理設(shè)施投資失去信心, 導(dǎo)致市場衰退, 土地失去出租價值, 稅收下降, 產(chǎn)值和銷

3、售額下降。如美國明尼蘇達(dá)州和佛羅達(dá)州的生活垃圾堆肥廠因產(chǎn)生惡臭被迫停產(chǎn), 當(dāng)?shù)卣凸娨笃湓O(shè)置惡臭的封閉、控制系統(tǒng)。,,,,堆肥有機物+好氧細(xì)菌,,,,,細(xì)胞物質(zhì),新陳代謝廢物（NH3，CO2，H2O),堆肥有機物+厭氧細(xì)菌,,,,,細(xì)胞物質(zhì),新陳代謝廢物（硫化物、胺類化合物、甲烷等）,合成,合成,。,2、臭氣的產(chǎn)生與散發(fā),運輸過程,使用封閉的運輸車輛運輸半干物料減少在堆肥場地的灑落，定期水沖洗、清掃避免大面積鋪開曬肥料（散

4、發(fā)臭氣面積太大）,,預(yù)處理過程,破碎和分選適當(dāng)封閉破碎分選空間，避免臭氣散發(fā),堆肥過程,堆肥過程中, 蛋白質(zhì)、氨基酸會因微生物的活動而進(jìn)行脫羧作用和脫氨作用, 這是堆肥過程中臭味產(chǎn)生的主要因素。脫羧作用在pH 值4～ 5 的條件下產(chǎn)生胺及含硫化合物; 在高pH 值條件下, 氨基酸脫氨生成NH3 和揮發(fā)性脂肪酸(V FA )，硫化氫(H2S)溶于水呈酸性,,pH 值越高溶解越多, 釋放越少;NH3溶于水呈堿性, pH 值越低溶解越多,

5、釋放越少。好氣條件可產(chǎn)生較多的NH3, 而H2S 產(chǎn)生量較少;厭氧條件下則正相反。水分也是影響臭氣產(chǎn)生的因素之一, 水分含量大, 通氣受到影響, 發(fā)生厭氧酵解,V FA、H2S 及糞臭素等產(chǎn)生量增加, 惡臭增強。,和溫度有關(guān)---以豬糞為例,豬糞堆肥的升溫及高溫期, pH 值較高, 脫氨作用占主導(dǎo), 氮類物質(zhì)被微生物分解為NH4+ －N , NH4+ －N的快速積累使pH 值進(jìn)一步提高。 NH4+ －N一部分被微生物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為NO

6、3 -－N 和生物量態(tài)氮, 另一部分則在堆溫達(dá)到50℃以上、pH > 7 的環(huán)境中, 與其它大多數(shù)揮發(fā)性有機物一起以氣態(tài)揮發(fā)。這不僅是堆肥惡臭產(chǎn)生的主要原因及形式, 而且也是堆肥氮類物質(zhì)損失的主要形式之一。據(jù)報道, 這種形式的損失占銨態(tài)氮的10%～ 100% 。由于高pH 值會抑制脫羧作用, 并使脫羧作用所產(chǎn)生的硫化氫溶解。因此, 豬糞堆肥過程中臭氣的主要形式是氨氣, 它主要產(chǎn)生在堆肥的高溫期。,廢 水,生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，直接

7、流淌，敞開式廢水池，導(dǎo)致臭味散發(fā)。建議封閉，建設(shè)沼氣池。沼液通過氧化塘，生長植物，植物新鮮植株撈取做堆肥。,3、堆肥中臭氣的分子組成,硫化物、氨類、低級脂肪胺、芳烴、羥基化合物、醇類、低級脂肪酸及吲哚等八類。其中氨氣和硫化氫是主要的惡臭氣體。,不同臭氣分子的臭味特點,,低濃度的氨氣, 對黏膜有刺激作用, 可引起結(jié)膜、上呼吸道黏膜充血、水腫； 高濃度 的氨氣， 可引起呼吸道深部損傷?？諝庵腥绾?0.1%氨氣就會迅速引起頭疼暈眩等癥狀

8、,吸入大量氨氣會造成昏迷或死亡。氨氣的產(chǎn)生原因一是由于畜禽糞便C/ N 值較低, 二是由于氧氣充足時含N 有機化合物的分解, 使得有機氮降解為NH 3 -N, 大部分NH3-N 無法被微生物同化而逸出產(chǎn)生惡臭。,氨 氣,硫化氫也是一種主要的臭氣化合物 , 其氣體產(chǎn)生 難聞的惡臭（臭雞蛋氣味） 。厭氧條件下（如水分過多，使堆肥物質(zhì)粒子之間充滿水，有礙于通風(fēng)，從而造成厭氧狀態(tài)，不利于好氧微生物生長），厭氧細(xì)菌會將有機物分解為不徹底的氧化

9、產(chǎn)物, 如含硫化合物(H2S、SO2 、硫醇類等)。,硫化氫,堆肥產(chǎn)臭氣產(chǎn)生的實例,二、堆肥過程中惡臭氣體的預(yù)防,控制惡臭的首要方法是使堆肥過程充分高效地進(jìn)行。這一目的的實現(xiàn)需要對堆肥結(jié)構(gòu)、通氣方式、外加物質(zhì)等方面進(jìn)行優(yōu)化與控制。在堆肥過程中, 可以減少惡臭產(chǎn)生的主要方法有下面幾種：,1、確保好氧環(huán)境,使堆肥顆粒大小適中, 既確保氧氣能從外界滲入, 防止厭氧環(huán)境的形成, 又保證堆肥內(nèi)部達(dá)到最佳的溫度。對于通氣式堆肥系統(tǒng), 肥料堆的高度一

10、般<2.7m。高溫及時翻堆，避免氨氣過度揮發(fā)。,2、適當(dāng)通風(fēng)，且規(guī)律性地翻堆,如果肥料太濕或者通風(fēng)條件不適宜, 就會在厭氧過程中產(chǎn)生惡臭氣體。因此, 要確保足夠的氧氣供應(yīng)量, 為堆肥選擇合理的通風(fēng)率。通風(fēng)量過低, 會形成厭氧的堆肥環(huán)境, 產(chǎn)生大量的惡臭物質(zhì)。通風(fēng)量過高, 盡管提高了供氧量, 使得惡臭物質(zhì)產(chǎn)生量減少, 但由于風(fēng)量大, 也可能導(dǎo)致惡臭物質(zhì)的總散發(fā)量增大。,奧地利通風(fēng)技術(shù)頤奧特自動化系統(tǒng)集成（大連）有限公司,,有

11、人對好氧堆肥反應(yīng)器的三種通氣模式進(jìn)行了研究, 第一種是底部進(jìn)氣, 第二種是頂部抽氣, 第三種和第一種相同, 但增加了進(jìn)氣量并在釜頂設(shè)置了大型排氣扇, 從而保持釜內(nèi)的微弱負(fù)壓。中試表明第三種方式控制臭氣最有效。,3、盡量使堆肥疏松、干燥,如果有機物料進(jìn)入堆肥廠時,已經(jīng)厭氧并產(chǎn)生惡臭, 需將其盡快轉(zhuǎn)為好氧狀態(tài)。通常采取的措施為摻入粗糙、干燥的枝杈來增加進(jìn)料的空隙使氧氣滲入。另外, 也可根據(jù)原料混合程度的不同, 以及肥堆的空隙來進(jìn)行不同頻率的

12、翻堆。秸稈（稻草）不粉碎，改變通氣（常州谷潤）。,4、在肥料堆中摻入某些物質(zhì),除臭菌對生活垃圾具有明顯的除臭效果, 可有效減少堆肥發(fā)酵過程中產(chǎn)生的惡臭。在堆肥初始物料中加入草木灰和碳, 在改善堆肥產(chǎn)物質(zhì)量的同時降低惡臭的排放。調(diào)節(jié)C/N比例，增加碳源物質(zhì)，使氨充分被微生物吸收。加入少量掩蔽劑，改變臭氣的敏感度。,掩蔽劑,即用天然芳香油、香料等芳香物質(zhì)掩蔽惡臭。對H2S 可用松葉油、香葉油、橙皮油等;對含氮的可用薄荷油、肉桂油等。

13、其原理是用氣味比惡臭物質(zhì)更強烈的香氣物質(zhì)掩蔽惡臭的作用, 兩者的氣味混合, 相互抵消, 從而減輕或完全消除臭氣的刺激, 從而提高食欲。如用甘草、白術(shù)、蒼術(shù)、茴香等飼喂肉豬, 使豬舍臭味降低。,除臭微生物,EM 微生物乳酸菌、光合細(xì)菌、酵母菌、乙酸菌,2010年江蘇省社會發(fā)展項目,一種新型垃圾除臭微生物復(fù)合菌劑的開發(fā)，江蘇省社會發(fā)展項目(BE2010708) 丹陽尚德生物科技有限公司/南京師范大學(xué),國內(nèi)著名品牌“萬潔芬”,微生物源抗菌

14、除臭劑“萬潔芬”是由檸檬酸、蘋果酸和乳酸等生物有機酸以及乳酸菌、酵母菌和光合菌等多種有益菌產(chǎn)生的生物酵素所組成的一種純生物源的新型抗菌除臭劑。,微生物除臭法,除臭原理： 微生物除臭基本上分為 3 個過程: 首先, 將部分臭氣由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟膫髻|(zhì)過程 ; 其次 , 溶于水中的臭氣通過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被微生物吸收, 不溶于水的臭氣先附著在微生物體外, 由微生物分泌的細(xì)胞外酶分解為可溶性物質(zhì), 再滲入細(xì)胞; 第三, 是臭

15、氣進(jìn)入細(xì)胞后, 在體內(nèi)作為營養(yǎng)物質(zhì)為微生物所分解、利用, 使臭氣得以去除。,惡臭治理的方法基本上是采用物理和化學(xué)和生物手段，或者是這幾種方法的組合 。 一般認(rèn)為物化方法具有能耗高，投資大，易產(chǎn)生二次污染等缺點。微生物除臭利用微生物的降解作用，把惡臭物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化成CO2，H2O,N2，硫酸鹽等無害物質(zhì)。因此近年來生物法控制臭氣技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用越來越多。,微生物除臭是多種微生物共同作用的結(jié)果。多種微生物共同作用更有利于吸收、分解產(chǎn)生的 S

16、O 2、H2 S、CH 4等具惡臭味的有害氣體。同時, 這些微生物又可以產(chǎn)生無機酸, 形成不利于腐敗微生物生活的酸性環(huán)境, 并從根本上降解分解時產(chǎn)生惡臭氣體的物質(zhì)。,場區(qū)邊緣栽培植物,在廠區(qū)邊緣，栽培桂花，香樟，法桐，種植薄荷等植物，通過植物吸收場區(qū)散發(fā)的臭氣，同時利用植物自身的香味掩蓋臭氣。,三、惡臭氣體的微生物去除,,1、生物過濾法,生物過濾法是最早被研究和使用的一種處理揮發(fā)性有機污染物和除臭的生物技術(shù)。1923 年Bach 就曾利

17、用土壤過濾床去除污水處理廠散發(fā)的含硫化氫等惡臭物質(zhì)的氣體。目前生物過濾器已經(jīng)在各種各樣的工業(yè)中被應(yīng)用于處理惡臭物質(zhì)和潛在的氣體污染物。堆肥工業(yè)擴大了對生物過濾器的使用范圍, 這種技術(shù)越來越被重用。結(jié)構(gòu)：載體+微生物。發(fā)酵好的有機肥，可以作為濾床。,2、生物洗滌法,生物洗滌裝置通常由一個裝有填料的洗滌器和一個具有活性污泥的生物反應(yīng)器構(gòu)成。在洗滌器內(nèi),氣水逆流接觸, 使廢氣中的污染物與填料表面的水接觸, 被水吸收而轉(zhuǎn)入液相, 從而實現(xiàn)質(zhì)量

18、傳遞過程。如果污染物的濃度較低、水溶性較高, 則極易被水吸收,帶入生物反應(yīng)器。在生物反應(yīng)器內(nèi), 污染物通過活性污泥中微生物的氧化作用, 最終被去除, 這種技術(shù)適用于水溶性好的氣體。,3、生物滴濾法,生物滴濾法被認(rèn)為是介于生物過濾法和生物洗滌法之間的處理技術(shù)。生物滴濾器(填充塔型脫臭法)出現(xiàn)于20 世紀(jì)80 年代后期, 它具有裝置合理、高效和占地面積少等優(yōu)點。它的結(jié)構(gòu)與生物過濾器相似,不同之處在于其頂部設(shè)有噴淋裝置, 而且生物滴濾器所用的

19、濾料通常由非有機質(zhì)的惰性材料構(gòu)成, 一般也不需要更換。廢氣中污染物的吸收和生物降解同時發(fā)生在一個反應(yīng)裝置內(nèi)。,滴濾池內(nèi)填充填料, 循環(huán)水不斷噴灑在填料上, 填料表面被微生物形成的生物膜所覆蓋。廢氣通過滴濾池時, 廢氣中的污染物被微生物降解。使用的填料主要作為生物膜的載體, 要求具有較好的布水布?xì)獾男阅? 較高的空隙率, 并且在高負(fù)荷情況下不容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。滴濾器內(nèi)的噴淋裝置能夠比較容易地控制濾料層內(nèi)的濕度, 而且噴淋液中往往還添加微生

20、物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)( 如N、P 和S、K、Ca、Fe 等微量元素) 和pH 值緩沖劑。,4、曝氣式生物除臭法,該方法是單一使用液相介質(zhì)來去除惡臭物質(zhì)的生物法, 它是1974 年日本福山等率先提出的, 與廢水處理廠生物曝氣類似, 只是用臭氣代替空氣注入活性污泥曝氣池中進(jìn)行脫臭, 活性污泥經(jīng)過3d 左右時間的馴化后, 其中的微生物即可分解惡臭成分。這種方法適用各種不同不超過極限負(fù)荷量的惡臭氣體, 可以處理各種不同的惡臭成分( H2S、胺類

21、化合物、低級醇醛、低級脂肪酸等) , 其去除效率均可高達(dá)99.52%以上。它的處理效率受活性污泥濃度、曝氣強度、溶解氧、營養(yǎng)鹽的投加、pH 值等因素影響。一般活性污泥濃度控制在5000～10000mg/L 為宜。,5、組合式生物脫臭方法,由于堆肥過程惡臭組分及其性質(zhì)的多樣性, 加上各種處理措施都有其局限性, 因此單一的生物凈化方法對臭氣的凈化性能往往不穩(wěn)定, 在實際應(yīng)用中通常需要同時采用兩種以上方法, 并根據(jù)不同情況合理搭配, 才能有效

22、處理不同堆肥過程產(chǎn)生的廢氣。,四、臭氣的其它去除方法,1、化學(xué)法,堆肥料上撒過磷酸鈣 15~20g, 或是在堆肥料上撒一些高錳酸鉀、過氧化氫或噴灑乙酸等具有除臭作用的化學(xué)物質(zhì)。將4%的硫酸銅和適量的熟石灰均勻地撒在堆肥臺地面上, 或用2%的乙酸均勻地噴灑堆肥地面, 每周1次, 均可起到除臭作用。,2、臭氧氧化法,將堆肥中所產(chǎn)生的氣體收集, 通入一裝置中。將臭氣與臭氧混合, 利用臭氧的強氧化性, 將臭氣成分氧化去除。利用這種方法對硫化氫