堆肥臭气的产生及防治措施

堆肥臭气的产生及防治措施环境工程陈华晶20130224前言•近年来的实践证明，利用畜禽排泄物和农作物秸秆堆肥生产有机肥料是一种很好的方法，但是在生产有机肥料的过程中常伴随着臭气的产生，臭气成为影响堆肥发展的重要制约因素。1、恶臭的危害•恶臭物质通常不会导致严重的健康问题,但会对人们产生心理上的影响,使人食欲不振、头昏脑胀、恶心、呕吐。硫化氢、硫醇、胺类、氨等可直接对呼吸系统、内分泌系统、循环系统及神经系统产生危害,它具有大气污染和有害气体污染的两重性。•情况严重时,臭气还可使公众的自尊心受到伤害；•使人们对垃圾处理设施投资失去信心,导致市场衰退,土地失去出租价值,税收下降,产值和销售额下降。•如美国明尼苏达州和佛罗达州的生活垃圾堆肥厂因产生恶臭被迫停产,当地政府和公众要求其设置恶臭的封闭、控制系统。堆肥有机物+好氧细菌细胞物质新陈代谢废物（NH3，CO2，H2O)堆肥有机物+厌氧细菌细胞物质新陈代谢废物（硫化物、胺类化合物、甲烷等）合成合成。2、臭气的产生与散发堆肥过程•堆肥过程中,蛋白质、氨基酸会因微生物的活动而进行脱羧作用和脱氨作用,这是堆肥过程中臭味产生的主要因素。脱羧作用在pH值4～5的条件下产生胺及含硫化合物;在高pH值条件下,氨基酸脱氨生成NH3和挥发性脂肪酸(VFA)，硫化氢(H2S)溶于水呈酸性,•pH值越高溶解越多,释放越少;NH3溶于水呈碱性,pH值越低溶解越多,释放越少。•好气条件可产生较多的NH3,而H2S产生量较少;厌氧条件下则正相反。•水分也是影响臭气产生的因素之一,水分含量大,通气受到影响,发生厌氧酵解,VFA、H2S及粪臭素等产生量增加,恶臭增强。和温度有关---以鸡粪为例•鸡粪堆肥的升温及高温期,pH值较高,脱氨作用占主导,氮类物质被微生物分解为NH4+－N,NH4+－N的快速积累使pH值进一步提高。NH4+－N一部分被微生物进一步转化为NO3-－N和生物量态氮,另一部分则在堆温达到50℃以上、pH7的环境中,与其它大多数挥发性有机物一起以气态挥发。这不仅是堆肥恶臭产生的主要原因及形式,而且也是堆肥氮类物质损失的主要形式之一。•据报道,这种形式的损失占铵态氮的10%～100%。•由于高pH值会抑制脱羧作用,并使脱羧作用所产生的硫化氢溶解。因此,猪粪堆肥过程中臭气的主要形式是氨气,它主要产生在堆肥的高温期。3、堆肥中臭气的分子组成•硫化物、氨类、低级脂肪胺、芳烃、羟基化合物、醇类、低级脂肪酸及吲哚等八类。•其中氨气和硫化氢是主要的恶臭气体。不同臭气分子的臭味特点•低浓度的氨气,对黏膜有刺激作用,可引起结膜、上呼吸道黏膜充血、水肿；高浓度的氨气，可引起呼吸道深部损伤。空气中如含0.1%氨气就会迅速引起头疼晕眩等症状,吸入大量氨气会造成昏迷或死亡。•氨气的产生原因一是由于畜禽粪便C/N值较低,二是由于氧气充足时含N有机化合物的分解,使得有机氮降解为NH3-N,大部分NH3-N无法被微生物同化而逸出产生恶臭。氨气•硫化氢也是一种主要的臭气化合物,其气体产生难闻的恶臭（臭鸡蛋气味）。•厌氧条件下（如水分过多，使堆肥物质粒子之间充满水，有碍于通风，从而造成厌氧状态，不利于好氧微生物生长），厌氧细菌会将有机物分解为不彻底的氧化产物,如含硫化合物(H2S、SO2、硫醇类等)。硫化氢二、堆肥过程中恶臭气体的预防•控制恶臭的首要方法是使堆肥过程充分高效地进行。这一目的的实现需要对堆肥结构、通气方式、外加物质等方面进行优化与控制。在堆肥过程中,可以减少恶臭产生的主要方法有下面几种：1、确保好氧环境•使堆肥颗粒大小适中,既确保氧气能从外界渗入,防止厌氧环境的形成,又保证堆肥内部达到最佳的温度。对于通气式堆肥系统,肥料堆的高度一般2.7m。•高温及时翻堆，避免氨气过度挥发2、适当通风，且规律性地翻堆•如果肥料太湿或者通风条件不适宜,就会在厌氧过程中产生恶臭气体。因此,要确保足够的氧气供应量,为堆肥选择合理的通风率。•通风量过低,会形成厌氧的堆肥环境,产生大量的恶臭物质。•通风量过高,尽管提高了供氧量,使得恶臭物质产生量减少,但由于风量大,也可能导致恶臭物质的总散发量增大。•有人对好氧堆肥反应器的三种通气模式进行了研究,第一种是底部进气,第二种是顶部抽气,第三种和第一种相同,但增加了进气量并在釜顶设置了大型排气扇,从而保持釜内的微弱负压。中试表明第三种方式控制臭气最有效。3、尽量使堆肥疏松、干燥•如果有机物料进入堆肥厂时,已经厌氧并产生恶臭,需将其尽快转为好氧状态。通常采取的措施为掺入粗糙、干燥的枝杈来增加进料的空隙使氧气渗入。另外,也可根据原料混合程度的不同,以及肥堆的空隙来进行不同频率的翻堆。•秸秆（稻草）不粉碎，改变通气（常州谷润）。4、在肥料堆中掺入某些物质•除臭菌对生活垃圾具有明显的除臭效果,可有效减少堆肥发酵过程中产生的恶臭。•在堆肥初始物料中加入草木灰和碳,在改善堆肥产物质量的同时降低恶臭的排放。•调节C/N比例，增加碳源物质，使氨充分被微生物吸收。•加入少量掩蔽剂，改变臭气的敏感度。微生物除臭法•除臭原理：微生物除臭基本上分为3个过程:首先,将部分臭气由气相转变为液相的传质过程;其次,溶于水中的臭气通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物吸收,不溶于水的臭气先附着在微生物体外,由微生物分泌的细胞外酶分解为可溶性物质,再渗入细胞;第三,是臭气进入细胞后,在体内作为营养物质为微生物所分解、利用,使臭气得以去除。三、恶臭气体的微生物去除•微生物制剂：分离出具有除臭效果的菌种后进行培养,并制成微生物除臭菌剂。如氨氧化细菌，硫氧化细菌•氨氧化细菌的氧化过程：第一阶段为亚硝化过程，即亚硝化细菌将氨根离子氧化成亚硝酸根离子，参与的亚硝化细菌有五个属，亚硝化球菌属亚硝化螺菌属，亚硝化肢杆菌属，亚硝化毛杆菌属，亚硝化囊杆菌属。第二个阶段是硝化细菌将亚硝酸根离子氧化成为硝酸根离子。这个过程有硝化细菌属，刺菌属，和球菌属。硫氧化细菌的氧化过程：将低价的硫化合物氧化成硫酸盐或亚硫酸盐•有研究表明放线菌、细菌、真菌对氨氮以及硫化物的降解能力明显不同，放线菌除臭能力较强，细菌和真菌除臭能力较差。•微生物除臭是多种微生物共同作用的结果。多种微生物共同作用更有利于吸收、分解产生的SO2、H2S、CH4等具恶臭味的有害气体。同时,这些微生物又可以产生无机酸,形成不利于腐败微生物生活的酸性环境,并从根本上降解分解时产生恶臭气体的物质。谢谢！