（环境工程专业论文）用于填埋场臭气控制的微生物除臭剂开发与除臭机理研究.pdf

d e g 他ep a p e ro fm a s t e rc a n d i d a t ei n2 0 1 1u n i v e r s i t yc o d e ：1 0 2 6 9 e n r o l l m e n tn u m b e r ：5 1 0 8 0 8 0 2 0 5 8 e a s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y r e s e a r c ho nt h em i c r o b i a ld e o d o r i z e rf o rt h e o d o rc o n t r o li nt h el a n d f i l la n di t s d e o d o r i z i n gm e c h a n i s m d e p a r t m e n t ： e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e 1 h1 n11 - 、 r r o g r a m ：e n v i r o n m e n t a ie n g l n e e n n g r e s e a r c ha r e a ：p o l l u t i o nc o n t r o le n g i n e e r i n g s u p e r v i s o r ：q x i 曼旦i 娶g c a n d i d a t e ：c u iy u x u e 2 0 1 1 0 5 47niiii_5 0m 9m川-y 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论雕两喇劾的糊蝴黔胁茛骥， 是在华东师范大学攻读硕士博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的 研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他 个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中作了明 作者签名： 谢意。 日期：洲年瑚弓7 日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 风劫蓟翻汤廷磊辚娟坼料物除驹奇芰占触却姻磷绦本人在华东师范大 学攻读学位期间在导师指导下完成的砚左博士( 请勾选) 学位论文，本论文的 研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用 此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学 位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查 阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进 行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理 复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部 或“涉密”学位论 文半，于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( 力2 不保密，适用上述授权。 导师签名 本人签名 卅f 年歹月专7 日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定 过的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方 为有效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认 为公开学位论文，均适用上述授权) 。 孝玉鸣硕士学位论文答辩委员会成员、评阅人名单 姓名职称单位备注 史家襟教授华东师范大学主席 徐亚同研究员华东师范大学委员 李秀艳副教授华东师范大学委员 史家棵教授华东师范大学评阅人 何国富副教授华东师范大学评阅人 华东师范大学2 0 1 l 届硕士论文 中文摘要 据统计，我国生活垃圾的年产量已达2 亿t ，加上历年堆存量高达6 6 亿t ， 接近发达国家水平，其中填埋处理量达垃圾总量的9 5 以上。垃圾在转运、平铺、 压实、处理及填埋过程中会产生大量强刺激的恶臭气体，对周边环境和人类健康 造成直接或间接的影响。因此如何对垃圾产生的恶臭气体进行有效治理与控制， 是环境保护领域一个重要的研究课题。 目前在国内外恶臭治理的各种技术中，生物法因具有处理效率高、无二次污 染、费用低廉和管理维护方便等优点，被广泛地使用。近年来无二次污染的微生 物除臭技术在恶臭污染控制中得到迅速发展，但是由于微生物技术存在筛选高效 菌种难、见效慢，特别是针对成分复杂的垃圾除臭的微生物制剂较少，已有的微 生物菌剂往往不能适应填埋场的恶劣环境等缺点，因此研发出针对垃圾除臭的高 效微生物菌剂，研究其除臭机理，为填埋场除臭提供理论依据和技术指导，具有 重要意义。 本论文从上海市老港垃圾填埋场的污泥和垃圾渗滤液中分离筛选高效除臭 菌株，并制成微生物除臭剂。通过实验室模拟小试研究了投加方式、投加比及培 养基浓度等对新开发复合菌剂除臭效果的影响，并与国内同类产品的除臭效果进 行比较，通过中试试验检验复合菌剂的除臭效果，同时结合传统微生物计数方法 和分子生物学p c r d g g e 技术对微生物菌剂中细菌的群落结构进行分析，初步 探究了其除臭机理。最后通过毒性实验检测其使用的安全性。本研究得出以下结 论： ( 1 ) 筛选得到7 株具有较好除臭能力的菌株。小试结果表明，7 株菌株对 臭气浓度1 2h 、2 4h 、4 8h 后的去除率分别为1 0 左右、2 0 3 0 、2 0 3 0 。 经过1 6 sr d n a 鉴定，这7 株菌分别属于芽孢杆菌属、产碱杆菌属、无色菌属、 溶藻菌属以及显核菌属，具有较强的环境适应性和抗逆性。 ( 2 ) 开发了两种复合菌剂：将麦麸与e m 菌液按照一定的比例搅拌混匀后 发酵约一周，得到复合菌剂i ；将筛选出来的7 株除臭菌接种到液态培养基中， 恒温培养数天得到复合菌剂i i 。 ( 3 ) 不同投加方式影响复合菌剂i 的除臭效果。覆盖于污泥表面时，对n h 3 华东师范大学2 0 1 1 届硕士论文 的去除率前期高于后期。2 4h 后对n h 3 的去除效果最好，去除率达5 7 8 ；4 8h 和7 2h 后对n h 3 的去除率分别为4 4 4 和4 0 8 。与污泥搅拌时，对n h 3 的去 除率随时间的延长逐渐增大。2 4h 、4 8 h 、7 2h 后的去除率分别为2 2 7 、5 4 4 和5 4 7 。另外随着投加量的减少复合菌剂i 对n h 3 的去除率逐渐下降。适宜的 投加比为1 0 ，此时对n h 3 去除效果最佳，7 2h 内对n h 3 的去除率为4 0 - - , 6 0 。 ( 4 ) 当培养基浓度为1 0 0 o ，投加比为5 o 时，复合菌剂i i 对n h 3 去除效 果最好，4 8h 后对污泥中n h 3 去除率维持在3 0 0 5 ；随着时间的推移，复合 菌剂h 对n h 3 的去除率呈现先降低后逐渐升高的趋势。 ( 5 ) 复合菌剂i i 对n h 3 的去除效果好于e m 菌液。2 4h 后对n h 3 的去除率 比e m 菌液高1 0 个百分点左右；4 8h 后比e m 高2 0 个百分点，对污泥中n h 3 的去除率维持在3 0 0 旷4 5 ，对垃圾中n h 3 的去除率为2 5 3 5 。中试结果表明， 2 4h 后复合菌剂i i 对n h 3 的去除率达到3 7 5 ，臭气浓度下降了1 9 1 。 ( 6 ) 微生物除臭剂主要是靠化学与微生物的联合作用去除n h 3 。复合菌剂 i i 的优势菌种为产碱杆菌、芽孢杆菌和显核菌，都是筛选的除臭菌株；复合菌剂 i 和e m 菌液都富含乳酸菌。这些菌株在发酵过程中产酸，使菌液的p h 值为 3 0 , - 4 0 ，酸性介质有利于n h 3 的吸收，同时可以有效抑制恶臭产生菌的代谢活 动，从而减少臭气的产生。复合菌剂i i 中异养菌数量较e m 菌液多，表现出较好 的除臭效果。 ( 7 ) 毒性实验结果表明，复合菌剂i 和复合菌剂i i 对小白鼠的生长活动无 明显影响，不具有致死性、皮肤致敏性。两种复合菌剂都是安全可靠的。 关键词：填埋场恶臭气体微生物除臭剂微生物群落结构除臭机理 华东师范大学2 0 1 1 届硕士论文 a b s t r a c t a c c o r d i n gt os t a t i s t i c s ，t h ea n n u a lo u t p u to ft h es o l i dw a s t ei sa sm u c hi l l s2 0 0 m i l l i o nt o n si nc h i n a , a n dw i l lr e a c hu pt o6 6 0m i l l i o nt o n si ft h eu n t r e a t e ds o l i d w a s t eo v e rt h ey e a r si sc a l c u l a t e d ，w h i c hi sc l o s et ot h o s eo ft h ed e v e l o p e dc o u n t r i e s a b o u t9 5p e r c e n to ft h es o l i dw a s t ei st r e a t e db yl a n d f i l l ac o n s i d e r a b l ea m o u n to f o d o ri sp r o d u c e di nt h ep r o c e s so ft r a n s p o r t , t i l e ，c o m p r e s s i o n , t r e a t m e n ta n dl a n d f i l l ， w h i c hw i l lh a v ed i r e c to ri n d i r e c ti n f l u e n c eo nb o t ht h ee n v i r o n m e n ta n dt h eh e a l t ho f h u m a nb e i n g t h e r e f o r e ，i ti so fu t m o s ti m p o r t a n c et oc o n t r o la n dt r e a tt h eo d o r e f f e c t i v e l y , a n dt h a th a sb e e nac r u c i a lr e s e a r c hp r o j e c ti nt h ee n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o nf i e l d a tp r e s e n t ，b i o l o g i c a lt e c h n o l o g yh a sb e e nw i d e l ya n ds u c c e s s f u l l ya p p l i e dd u e t 0i t sl l i g l lt r e a t m e n te f f i c i e n c y , n os e c o n d a r yp o l l u t i o na n dl o wo p e r a t i o nc o s t i n r e c e n ty e a r s ，t h eb i o l o g i c a lt e c h n o l o g yh a sg a i n e dm o r ea n dm o r ep o p u l a r i t yi nt h e d e o d o r i z a t i o no ft h es o l i dw a s t e h o w e v e r , t h e r ea r eo n l yaf e wk i n d so fm i c r o b i a l d e o d o r i z e ri na l l u s i o nt ot h es o l i dw a s t e ，b e c a u s ei ti sd i f f i c u l tt os c r e e na n dc u l t i v a t e t h e e f f e c t i v es t r a i n st h a tc r na d a p tt o t h eh a r s he n v i r o n m e n ti nt h el a n d f i1 1 c o n s e q u e n t l y , i th a sg r e a ts i g n i f i c a n c et od e v e l o pan e wt y p eo fm i c r o b i a ld e o d o r i z e r a n dt os t u d yo ni t sd e o d o r i z i n gm e c h a n i s m i nt h i sp a p e r , h i g h l ye f f i c i e n td e o d o r i z i n gs t r a i n sw e r ei s o l a t e df r o mt h es l u d g e a n dl e a c h a t ec o l l e c t e df r o mt h es h a n g h a il a o g a n gd i s p o s a lp l a n t ，a n dt h e yw e r e m a d ei n t om i c r o b i a ld e o d o r i z e r t h eo d o rr e m o v a le f f i c i e n c yo ft h ed e o d o r i z e rw a s s t u d i e di nt h e l a b e x p e r i m e n tw i t hd i f f e r e n td o s i n gm e t h o d ，a d d i n gd o s a g ea n d c u l t u r a lm e d i u mc o n c e n t r a t i o n ，a n dw a sc o m p a r e dw i t ht h a to ft h es i m i l a rd o m e s t i c d e o d o r i z e ra sw e l l t h er e m o v a le f f i c i e n c yw a sf u r t h e rv e r i f i e di nt h ep i l o tt e s t f i a n a l l y , t h ea p p l i c a t i o ns e c u r i t yw a si n s p e c t e di nt h et o x i c i t yt e s t m i c r o b i a l c o m m u n i t ys t r u c t u r eo fv a r i o u sd e o d o r i z e r sw a ss t u d i e d ，a n dd e o d o r i z i n gm e c h a n i s m w a sp r i m a r i l ye x p l o r e d t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i sp a p e ra r ea sf o l l o w s ： i 华东师范大学2 0 1 1 届硕士论文 ( 1 ) s e v e nh i g h l y - e f f i c i e n td e o d o r i z i n gs t r a i n sw e r ei s o l a t e di no u rr e p e t i t i o u s o p t i m i z e dc u l t i v a t i o n sp r o c e s s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo d o rr e m o v a le f f i c i e n c yo f t h es t r a i n sw a sa b o u t10 a tt h ef i r s td a y , 2 0 - 3 0 a tb o t ht h es e c o n da n dt h et 1 1 i r d d a y t h es t r a i n sw e r ep r o v e dt ob ea l c a l i g e n e ss p ，a c h r o m o b a c t e rs p ，b a c i l l u ss p ， l y s i n i b a c i l l u ss p a n dc a r y o p h a n o ns p a l lo ft h e mh a v eg o o de n v i r o n m e n t a la d a p t a b i l i t y a n ds t r e s sr e s i s t a n c e ( 2 ) t w ot y p e so fc o m p l e xm i c r o b i a ld e o d o r i z e rw e r ed e v e l o p e d d e o d o r i z e ri w a sd e v e l o p e dw h e nt h em i x t u r eo ft h ew h e a tb r a na n de mb a c t e r i as o l u t i o nw e r e f e r m e n t e df o ra b o u to n ew e e k t h es e l e c t e ds t r a i n sw e r ei n o c u l a t e di n t oc e r t a i nl i q u i d m e d i u ma n dc u l t i v a t e df o rs e v e r a ld a y st od e v e l o pd e o d o r i z e ri i ( 3 ) t h ea m m o n i ar e m o v a le f f i c i e n c yo fd e o d o r i z e ri w i l l sa f f e c t e db yt h e d o s i n gm e t h o d w h e nd e o d o r i z e ri w a sc o v e r e do nt h es u r f a c eo ft h es l u d g e ，t h e a m m o n i ar e m o v a le f f i c i e n c yw a sh i g h e ri nt h ee a r l i e rp e r i o dt h a nt h a ta tt h el a t e r s t a g e t h em a x i m u mr e m o v a lr a t ec o u l dr e a c hu pt o5 7 8 a tt h ef i r s td a y , a n d4 4 4 a tt h es e c o n dd a y , 4 0 8 a tt h et h i r dd a y w h e nm i x e da r o u n dw i t ht h es l u d g e t h e r e m o v a lr a t ei n c r e a s e dg r a d u a l l yw i t l lt h et i m eg o i n g , w h i c hw a s2 2 7 i n2 4h o u r s ， 5 4 4 i n4 8h o u r sa n d5 4 7 i n7 2h o u r s i na d d i t i o n ，t h ea m m o n i ar e m o v a lr a t e d e c r e a s e dw i t ht h ea d d i n gd o s a g er e d u c e d w h e nt h ed o s i n gp r o p o r t i o nw a s10 ，t h e h i g h e s tr e m o v a lr a t ew a sa c h i e v e d ，w h i c hw a su pt o4 0 - - 6 0 i n7 2h o u r s ( 4 ) w h e nt h ec o n c e n t r a t i o no ft h ec u l t u r em e d i u mw a s10 0 ，a n dt h ed o s i n g p r o p o r t i o nw a s5 0 ，d e o d o r i z e ri i h a dt h em a x i m u mr e m o v a lr a t e ，w h i c hw a s 3 0 - - , 4 0 i n4 8h o u r s a st h et i m ew e n tb y , t h ea m m o n i ar e m o v a lr a t eo fd e o d o r i z e r i id e c r e a s e da tt h eb e g i n n i n ga n dt h e ni n c r e a s e dg r a d u a l l y ( 5 ) d e o d o r i z e r1 1 w a sm o r ef a v o r a b l et or 廿n o v et h ea m m o n i at h a nt h ee m ( e f f i c i e n tm i c r o o r g a n i s m ) i t sr e m o v a lr a t ew a s10p e r c e n tp o i n t sh i g h e rt h a nt h a to f t h ee mi n2 4 h o u r s t h eq u a n t i t yo fa m m o n i ar e l e a s e df r o mt h es l u d g ed e c r e a s e db y 3 0 - - 4 5 ，a n d2 5 - - , 3 5 f r o mt h ew a s t es o l i di n4 8h o u r s ，w i t h2 0p e r c e n tp o i n t s h i g h e rt h a nt h a to ft h ee m t h ea m m o n i ar e l e a s e dd e c r e a s e db y3 7 5 i nt h ep i l o tt e s t ， w h i l et h eo d o rd e c r e a s e db y19 1 ( 6 ) t h em i c r o b i a ld e o d o r i z e rr e m o v e dt h ea m m o n i ab yc h e m i c a la b s o r p t i o na n d w 华东师范人学2 0 1l 届硕士论文 m i c r o b i a ld e g r a d a t i o n t h ed o m i n a n tb a c t e r i ao fd e o d o r i z e1 1w e r ea l c a l i g e n e ss p ， b a c i l l u ss p a n dc a r y o p h a n o ns p ，a l lo fw h i c hw e r et h es e l e c t e ds t r a i n s l a c t o b a c i l l u ss p w a st h ed o m i n a n tb a c t e r i ao fb o t hd e o d o r i z e ria n de m t h e s es t r a i n sp r o d u c e da c i d d u r i n gt h ef e r m e n t a t i o n t h ea c i dm e d i u mw a sh e l p f u lf o rt h ea m m o n i aa b s o r p t i o n , a n di n h i b i t e dt h em e t a b o l i ca c t i v i t yo ft h eb a c t e r i ap r o d u c i n go d o r t h e r e f o r e ，t h e o d o rw a se f f e c t i v e l yr e d u c e d h e t e r o t r o p h i cb a c t e r i ao ft h ed e o d o r i z e riw a sm o r e t h a nm a to ft h ee m ，a n dh a db e t t e ro d o rr e m o v a le f f e c t ( 7 ) t h er e s u l t so ft h et o x i c i t yt e s td e m o n s t r a t e dt h a td e o d o r i z e ria n dd e o d o r i z e i is h o w e dn oo b v i o u st o x i ce f f e c to rp o t e n t i a lo fs k i ns e n s i t i z a t i o nt ot h ea n i m a l s t e s t e d t h e r e f o r e ，t h e yw e r es a f ef o rt h ea p p l i c a t i o ni nt h ep r a c t i c e k e yw o r d s ：l a n d f i l ls i t e ，o d o r ，m i c r o b i a ld e o d o r i z e r , m i c r o b i a lc o m m u n i t ys t r u c t u r e ， d e o d o r i z a t i o nm e c h a n i s m v 华东师范大学2 0 11 届硕士论文 目录 中文摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 研究意义l 2 垃圾填埋场恶臭污染国内外研究现状2 2 1 垃圾填埋场恶臭气体的产生与危害一2 2 2 老港垃圾填埋场恶臭污染现状3 2 3 恶臭气体污染治理技术研究现状一4 3 分子生物学技术在恶臭气体微生物治理研究中的应用12 4 研究内容与技术路线1 3 4 1 研究内容13 4 2 技术路线13 第二章高效除臭菌株的分离与筛选1 5 1 前言。15 2 实验材料与方法15 2 1 实验材料15 2 2 实验方法l6 3 结果与讨论1 9 3 1 菌株的分离、纯化1 9 3 2 高效除臭菌株的筛选1 9 3 3 高效除臭菌株菌种的鉴定2 l 4 小结一2 2 第三章高效微生物除臭剂的研发2 4 1 前一言一2 4 2 实验材料与方法一2 4 2 1 复合除臭菌剂的制备与除臭效果实验2 4 2 2 微生物除臭菌剂毒性检测实验2 5 3 结果与讨论2 7 i 华东师范人学2 0 1l 届硕上论文 3 1 复合菌剂除臭效果实验2 7 3 2 复合茵剂安全性检测实验研究3 2 4 小结3 3 第四章除臭菌剂微生物群落结构与除臭机理研究3 5 1 前言3 51 只u 吾 2 实验材料与方法3 5 2 1 微生物除臭剂3 5 2 2 微生物计数3 6 2 3p c r 。d g g e 分j 5 f i 3 6 3 结果与讨论4 0 3 1 各微生物除臭剂中异养菌计数分析4 0 3 2p c r d g g e 分析4 0 4 小结一4 3 第五章结论与建议4 4 1 结论4 4 2 建议4 5 附录4 6 附件1 4 7 参考文献5 7 致谢6 2 华东师范大学2 0 11 届硕上论文 第一章绪论 1 研究意义 近年来随着社会经济的高速发展、人民生活水平的提高以及城市化进程的加 快，城市垃圾产量也以8 0 o n l 0 的速度迅速增加【l 】。据统计，我国城镇垃圾的人 均日产量为1 2 1 4k g ，人均年产量为4 4 0 5 0 0k g 。生活垃圾的年产量已达2 亿 t ，加之历年堆存量高达6 6 亿t ，接近发达国家水平【2 1 。如果不能及时有效地处理 这些垃圾，势必会对人类赖以生存的环境和社会带来难以估量的危害。 相对于焚烧、堆肥和热解等垃圾处理方法，垃圾填埋法具有工艺简单、处理 量大、技术可靠、适应性强、基建投资和运行成本低等优点，将巨大的“垃圾资 源 留待日后开发，是不可替代与不可或缺的最终处理处置手段。目前，我国 9 5 以上的生活垃圾是经填埋处理的【3 1 。垃圾填埋场是垃圾稳定化、无害化的处 理处置场所，但是由于填埋处理过程中物理、化学以及生物的共同作用，产生了 大量的恶臭、强刺激、易燃、易爆的复杂气体 4 1 。此外在填埋场垃圾的转运、平 铺、压实等过程也会产生大量的恶臭气体。 随着人们环保意识的增强，对环境质量的要求越来越高，对恶臭污染也越加 敏感。垃圾填埋场恶臭气体含有多种有毒有害物质，可能对人类生存及环境的可 持续发展造成严重影响。国外一些国家较早就开始了恶臭治理与控制的研究，对 恶臭实行专项立法，将其从大气污染中分离出来单独作为七大公害之一【5 】。恶臭 气体的产生具有不确定性、复杂性，臭气采集和分析方法具有局限性等，导致我 国对垃圾填埋场恶臭气体的来源、产生过程、迁移、转化和偶合作用等一系列的 研究滞后，对恶臭污染的控制与研究尚处于起步阶段，主要集中于污水处理厂和 畜牧养殖业的恶臭治理方面，对垃圾填埋场恶臭污染较少进行深入的研究。 上海经济的飞速发展，使得其城市生活垃圾组分也发生了质的变化，无机垃 圾数量逐年下降，有机垃圾成分不断增加，垃圾填埋场的臭气浓度和臭气强度也 随之有逐渐扩大的趋势，恶臭污染引起的环境问题越来越多。上海作为国际化大 都市，良好和谐的自然环境是其现代化城市的重要标志，而“城市让生活更美好 的宗旨使恶臭治理显得尤为关键。同时，老港填埋场处于空港( 浦东国际机场) 和临港新城之间，这一特殊的地理位置决定了必须把老港垃圾填埋场对周围环境 的二次污染降低到最小程度，使之符合上海市整体规划和环境规划要求，因此有 l 华东师范大学2 0 1 1 届硕士论文 必要对填埋场的恶臭污染进行有效控制与治理，以提高周边环境质量。 本论文将从上海市老港垃圾填埋场的污泥和垃圾渗滤液中分离筛选高效除 臭菌株，并制成微生物除臭剂，通过实验室模拟小试实验和现场中试实验研究新 开发复合菌剂对n h 3 等恶臭气体的去除效果，通过毒性实验检测其使用的安全 性。同时结合传统微生物计数方法和分子生物学p c r d g g e 技术对微生物菌剂 中细菌的群落结构进行分析，探究复合菌剂的除臭机理，为改善垃圾填埋场周边 环境空气质量提供理论基础和实践指导。 2 垃圾填埋场恶臭污染国内外研究现状 2 1 垃圾填埋场恶臭气体的产生与危害 2 1 1 恶臭气体的产生及主要成分 恶臭污染物指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生活环境的气体物 质【6 】。恶臭气体在好氧和厌氧条件下均可产生，但主要来源于有机物的厌氧分解。 如n h 3 主要产自于尿酸分解和氨基酸脱氮，促使这些分解作用的主要是一些具 有脱氨酶活性的革兰氏阴性细菌，如大肠杆菌、绿脓杆菌、变形杆菌、铜绿色假 单胞菌及痢疾杆菌等。垃圾填埋场恶臭气体的产生受诸多因素的影响，如垃圾组 成、含水率、温度、填埋方式、垃圾填埋场水文气象条件、p h 值以及微生物的 种类等。研究表明，填埋垃圾可延续产气达1 0 4 0 年之久【。7 1 。这些恶臭气体大多 表现出高挥发性、亲水性和亲脂性，按其化学组成大致有以下五判8 。1 】： ( 1 )含硫化合物，如h 2 s 、s 0 2 、硫醇类、硫醚类等； ( 2 )含氮化合物，如n h 3 、胺类、酰胺、吲哚类等； ( 3 ) 卤素及其衍生物，如c 1 2 、卤代烃等； ( 4 ) 烃类及芳香烃，如烷烃、烯烃、炔烃等； ( 5 )含氧有机化合物，如醇、酚、醛、酮、有机酸等。 国内外许多学者对垃圾填埋场恶臭气体的组成进行了大量的研究。f a r u k d i n c e r 等【1 2 1 采用g c m s 技术研究了土耳其伊兹密尔城市垃圾填埋场中恶臭气体 的组成，并利用多元逐步回归进一步分析了恶臭强度与不同化学成分浓度的关系。 研究结果表明，5 月份共检测到5 3 种恶臭气体，9 月份检测到4 8 种恶臭气体，主要 包括单芳香族化合物、卤代烃、醛类、酯类、酮类及硫、氮化合物等，其中醛类、 2 华东师范大学2 0 1 l 届硕士论文 酯类、酮类具有最佳的臭气相关度，相关系数达9 6 。闵一珏等【1 3 】采用等标污染 负荷和等标污染负荷比进行计算，定量研究了杭州垃圾卫生填埋场所排出的恶臭 物质对环境的影响程度，结果表明对环境影响较大的主要恶臭气体为n h 3 和h 2 s 。 徐捷等【1 4 】采用美国u s e p a t o 1 5 方法检测了上海垃圾填埋场的填埋作业区、填埋 场边界及周围敏感点大气中的挥发性有机物，共检测到5 9 种挥发性有机物，如烯 烃类、醇类、酯类、苯系物、氯代烃类等，其中一些是美国环境保护局公布的优 先控制污染物。 2 1 2 恶臭气体的危害 恶臭是一种感知污染，通过嗅觉系统影响人体健康。恶臭污染刺激人的嗅觉 器官使人产生心理厌恶等不愉快感觉，另外恶臭污染还会对人体的消化系统、内 分泌系统、神经系统等产生一些不良影响，引起身体上的不适。其中对人类危害 较大的有h 2 s 、n h 3 、c i - h 、硫醇类、二甲基硫、三甲基胺、苯乙烯和酚类等5 0 多种【1 5 - 1 6 1 。低浓度的h 2 s 会引起眼炎、眼部分泌物增多，角膜浑浊畏光，易发生 气管炎、咳嗽甚至咽部水肿；长期吸入h 2 s 会导致人的体质变弱、抵抗力下降， 易发生肠炎，。i i , 脏衰弱和神经紊乱、多发性神经炎等【1 7 1 。氨主要对上呼吸道有刺 激和腐蚀作用，吸入低浓度的氨可使眼结膜、鼻咽部、呼吸道粘膜充血、水肿； 作业工人长期吸入低浓度氨，鼻咽部病变检出率明显升高，对人的消化系统也有 损害作用，还会使血糖值升高的危险性增加f 1 8 】。恶臭气体还包含有大量的挥发性 有机成分( v o c s ) ，其中有一些v o c s 属于可产生“三致”作用的毒害性有机物， 即致畸、致癌、致突变物质【1 9 - 2 0 】。 除了对人体健康产生危害外，恶臭还会导致社会经济的发展受到损害。如恶 臭污染会导致工作人员工作效率降低，大大降低周边土地开发利用价值，严重影 响该地区的经济建设、商业销售额及旅游项目开发等，从而影响该地区的发展。 2 2 老港垃圾填埋场恶臭污染现状 上海市老港垃圾填埋场处于空港( 浦东国际机场) 和临港新城之间，i i i i 期工程占地约3 3 6 x1 0 6m 2 ，i v 期工程占地约3 。6 1x1 0 6m 2 。老港垃圾填埋场自 上世纪8 0 年代末期投入使用以来，承担着上海市8 0 的生活垃圾处理任务，解 决了上海市大部分生活垃圾的出路问题。目前，每天有将近9 0 0t 的生活垃圾从 全市各区运往老港。按照老港垃圾填埋场的工作流程，可以分为装卸、运输、填 3 华东师范大学2 0 1 1 届硕士论文 埋、覆盖以及二次污染控制五大环节，但是各个环节都无法做到垃圾处理的全封 闭状态，再加之每日巨大的垃圾处理量以及老港垃圾填埋场在设计、建设方面的 缺陷，近年来恶臭造成的环境影响已成为环境影响问题的主要矛盾和焦点。 上海老港垃圾填埋场i i i i 期大部分地区已经填满，污染物性质比较稳定。 据有关监测数据显示，其恶臭气体中t v o c 的浓度一般低于1 0 0p p b ，释放速率 也只有不到0 0 0 3g s ，对周围环境影响较小；期填埋区由于占地面积大，垃 圾处理量大( 每天垃圾处理量在8 0 0t 左右) ，其t v o c 浓度最高达到1 0 0 0p p b 以上，释放速率接近1 8g s ，污染源强相对较大，对周围环境的影响比较严重； 而污泥区与码头处t v o c 的浓度较低，释放速率小，低于o 0 1g s 。填埋场各区 n h 3 的释放速率以污泥区较大，为o 0 2 s 。各填埋区中硫化氢、甲硫醇、甲硫 醚等浓度非常低，低于便携式检气管和气相色谱的检测限( 0 1m g m 3 ) 。另外， 通过对填埋场气体污染物的气相色谱质谱分析，发现在恶臭污染物中包含有 c h 4 、h 2 s 、n h 3 、乙醛、丙酮、硫醇类、硫醚类、苯、苯系物、柠檬烯、乳酸以 及可挥发性脂肪酸( 如甲酸、乙酸) 等多种有机污染物。而且可能是由于所处理 的垃圾除生活垃圾以外，还含有一定量的工业垃圾或装潢建筑材料等，导致苯和 苯系物浓度较高。 2 3 恶臭气体污染治理技术研究现状 早在上世纪初一些发达国家就已经进行了恶臭污染及其治理方法的研究，具 有丰富的防治经验，其中以德国、美国、荷兰和日本最为显著，而我国对恶臭污 染的研究则起步较晚，到2 0 世纪8 0 年代末9 0 年代初才开始进行恶臭污染的研究， 并且主要集中在恶臭污染的调查、有关测试和标准方面【2 i 】。从目前的研究来看， 国内外恶臭治理技术较多，主要有物理法、化学法、生物法或这几种方法的组合。 各种恶臭治理技术和方法都是通过物理、化学或生物作用，改变恶臭污染物的物 相或物质结构，从而达到去除臭味的目的。选择恶臭治理方法时可根据恶臭污染 物的种类、性质、浓度、处理量、气体排放方式以及当地的卫生要求和经济情况 不同，选取不同的治理与控制方法口2 1 。 2 3 1 物理除臭法 物理法主要包括掩蔽中和法、稀释扩散法、冷凝法、吸收法和吸附法等，具 体如表1 1 。其共同点是依靠固、液、气三相之间的转化消除恶臭气味，仅仅是 4 华东师范大学2 0 1 1 届硕士论文 降低了嗅觉对气味的感知程度，然而其化学性质没有改变，因此并未从根本上彻 底消除恶臭物质。物理法具有原理简单、操作便捷及见效快等优点，但只适宜处 理低浓度、范围小的恶臭，而且处理费用高，处理不当易造成二次污染，一旦造 成二次污染，再生和后处理过程十分复杂。 表1 - 1 物理除臭法 t a b l el - 1p h y s i c a lt e c h n i q u e sf o ro d o rp o l l u