垃圾填埋好氧降解過程中惡臭揮發(fā)性有機物排放特征的模擬實驗研究.pdf

1、垃圾填埋是城市生活垃圾的主要處理方式,而好氧降解是垃圾填埋的必經(jīng)階段。垃圾填埋場生活垃圾好氧降解可產(chǎn)生揮發(fā)性惡臭有機物,造成城市空氣污染,影響居民健康和日常生活,破壞城市形象,對其產(chǎn)生機理和相關(guān)控制技術(shù)的研究,意義重大。但是目前受分析技術(shù)所限,現(xiàn)有研究結(jié)果多為垃圾填埋場揮發(fā)性惡臭物質(zhì)組成和濃度存在情況,對組成和濃度隨時間的變化特征,以及生成機理的研究,報道甚少。
　　本研究以揮發(fā)性惡臭物質(zhì)為研究對象,以垃圾填埋好氧降解過程為研究體

2、系,以可實現(xiàn)高通量氣體樣品分析的直接分析質(zhì)譜技術(shù)——在線膜進樣紫外單光子電離飛行時間質(zhì)譜(Membrane injection ultraviolet single photon ionization time of flight mass spectrometry,MI-UVSPI-ToFMS)為主要分析手段,以在線電子鼻技術(shù)為輔助分析手段,在無需樣品前處理的條件下,高通量在線分析垃圾好氧降解過程(26天)的近百個氣體樣品,獲取高時間

3、分辨率惡臭揮發(fā)性有機物質(zhì)/物種的組成和濃度隨時間變化情況,識別好氧降解過程惡臭揮發(fā)性有機物排放特征,并結(jié)合其他揮發(fā)性有機物排放情況以及好氧降解過程的理化參數(shù)(如O2濃度、堆體pH值),進一步剖析惡臭揮發(fā)性有機物生成機理,獲得主要結(jié)論如下:
　　(1)建立惡臭揮發(fā)性有機物的在線MI-UVSPI-ToFMS和電子鼻分析方法。優(yōu)化MI-UVSPI-ToFMS的關(guān)鍵數(shù)據(jù)分析參數(shù)——譜圖累加時間,確定60s為最佳譜圖累加時間,并以此建立7類

4、惡臭揮發(fā)性有機物的檢測方法,線性范圍1–100ppb,決定系數(shù)0.991–0.998,檢出限0.4–2.4ppb,小于各目標惡臭揮發(fā)性有機物的嗅閾值或排放標準,滿足本研究所需。采用電子鼻分析濃度梯度標樣,確定電子鼻針對不同物種的感應(yīng)器對標樣的響應(yīng)特征。
　　(2)以MI-UVSPI-ToFMS為主要分析手段,以電子鼻為輔助分析手段,高通量在線檢測模擬垃圾填埋(香蕉果皮)好氧降解過程(26天)采集的近百個氣體樣品。分析結(jié)果表明,模擬

5、垃圾好氧降解過程主要產(chǎn)生的惡臭揮發(fā)性有機物包括含硫類(甲硫醚、乙硫醚)、含氧類(乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯、戊酸、乙醛)和苯系物類(甲苯、苯乙烯),其中乙硫醚(含硫類)和甲苯(苯系物類)在4天左右出現(xiàn)濃度峰值,苯乙烯(苯系物類)和戊酸(含氧類)在8天左右出現(xiàn)濃度峰值,乙醛在垃圾填埋10天左右出現(xiàn)濃度峰值,乙酸乙酯在26天中始終保持濃度穩(wěn)定。上述結(jié)果表明揮發(fā)性惡臭物質(zhì)排放具有顯著的階段性,且同類物種的不同物質(zhì)也表現(xiàn)出的不同的時間排放特征

6、。
　　(3)結(jié)合其他揮發(fā)性有機物排放情況以及好氧降解過程的理化參數(shù)(如O2排放濃度、堆體pH值),可以發(fā)現(xiàn),好氧降解前期(0–4天)排放的惡臭物質(zhì)種類相對較少,且主要來自香蕉果皮中的成分;降解中期(4–13天)可排放多種惡臭物質(zhì),此階段氧氣量顯著下降、堆體溫度上升,微生物活躍,排放的惡臭物質(zhì)主要為微生物降解所致;降解后期(13–26天),幾乎沒有惡臭物質(zhì)排放。上述結(jié)果表明,垃圾填埋場揮發(fā)性惡臭物質(zhì)的控制降解技術(shù)應(yīng)針對不同階段的不