污泥好氧发酵过程中臭气释放特征与影响因素

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城市剩余污泥经过好氧发酵后进行土地利用是实现剩余污泥无害化、资源化、减量化的重要处理处置路线,但在这个过程中产生的臭气污染问题已成为该技术推广的技术瓶颈。目前对堆肥臭气的研究多集中于NH3,H2S,甲硫醇,甲硫醚等一种或几种物质,但臭气作为一种复合污染,是多种臭气物质相互作用(拮抗作用、协同作用)的结果,单一的臭气物质研究不能代表臭气污染。采用气相色谱质谱法,对堆体表面和堆体内部的臭气全成分进行分析测定,并结合核心指标,浓度指标和健康指标的探讨,筛选出臭气污染指示物。在此基础上,针对影响污泥好氧发酵臭气产生与释放的关键因素,研究通风和调理剂种类对典型臭气物质的产生和释放的影响。臭气的产生与微生物的活动有密切关系,用宏基因组测序技术,研究污泥好氧发酵过程各时期的微生物特性,对在污泥好氧发酵过程中最大限度地降低臭气污染提供理论基础和数据支撑。论文的主要研究结果如下:  (1)污泥好氧发酵过程产生的臭气物质多达80多种,可以分为挥发性无机物,含硫挥发性含硫有机物,苯系物,烷烃,烯烃和卤代烃。各类臭味物质主要产生于升温期和高温前期,堆体内部的物质浓度高于堆体表面。因此,在污泥好氧发酵过程中应重点对升温期和高温前期的含硫化合物进行检测。筛选出6种臭气核心指标物质,H2S,甲硫醇,二甲基二硫醚,二甲基硫醚,NH3,CS2;9种浓度指标物质NH3,H2S,CS2,二甲基二硫醚,甲硫醇,混合二甲苯,丙苯和异戊烷;健康指标物质,苯,间二甲苯,对二甲苯,混合二甲苯,二氯甲烷,甲苯,氯苯,三氯甲烷,四氯化碳,乙苯。根据臭气物质指示物的筛选原则,最后确定二甲基二硫醚为污泥好氧发酵过程的臭气指示物质。  (2)通风对水分脱除,有机物降解和臭气产生与释放都有重要的意义。相较于低通风方式(1.44.min-1kg-1VS),高通风方式(1.99.min-1kg-1VS)可使堆体高温期温度提高3-5℃,脱水效率提高14%,臭气浓度降低15%,典型臭气物质产生浓度降低20%以上。  (3)蘑菇渣和木屑都是优质的污泥堆肥调理剂,但在高温保持和水分脱除方面,蘑菇渣不及木屑,蘑菇渣和木屑做调理剂都能使堆体温度达到无害化处理要求,蘑菇渣做调理剂的优势在于能有效减少臭气物质的产生并同时提高最终堆肥产品的氮含量。  (4)污泥堆肥过程中微生物多样性在升温期最高,后随着堆肥进程降低,进入降温期后有所回升。堆肥过程中主要的微生物为厚壁菌门,变形菌门,拟杆菌门和放线菌门。温度对微生物的生长有重要的筛选作用。厚壁菌门的梭状芽孢杆菌纲Clostridia与臭气产生有重要关系,此纲涉及Clostridiales目和Thermoanaerobacterales目。Clostridiales主要在升温期和高温前期出现,与含硫化合物主要产生于升温期和高温前期的结论一致。另外,Proteiniphilum属(紫单胞菌科,拟杆菌门),Desulfitibacter属(消化菌科,厚壁菌门)也主要存在于升温期和高温前期,可能也与臭气产生有关。
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