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牛粪好氧发酵挥发性物质排放特征及恶臭物质分析

2021-01-19刘文杰沈玉君孟海波赵立欣丁京涛周海宾王黎明

农业工程学报 2020年22期

刘文杰,沈玉君,孟海波,张 曦※,赵立欣,丁京涛,周海宾,王黎明

(1.农业农村部规划设计研究院,北京 100125;2.农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室,北京 100125;3.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,北京 100081;4.黑龙江八一农垦大学,大庆 163319)

0 引 言

好氧发酵是在微生物作用下,经高温发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程[1],是有机废弃物资源化利用的重要途径。在腐殖化过程中,有机废弃物中的代谢产物和养分经微生物分解,产生大量的挥发性无机物(Volatile Inorganic Compounds,VICs)和挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)[2]。挥发性无机物主要包括氨气、硫化氢等。挥发性有机物可能来自原料本身,也可能由于有机物分解不彻底产生[3],同时也受通风、翻堆和含水率等发酵工艺条件的影响[4]。VOCs组分复杂,目前已检测出300多种[5],其中含氮化合物、含硫化合物及短链脂肪酸臭味大、阈值极低,是重要的恶臭污染物,危害人体健康[6-7]。当 VOCs大于25 mg/m3时会出现中毒症状,使人头痛或毒害神经[8]。此外,VOCs是光化学反应的重要参与者,是近地层臭氧的重要前体物,且某些含氯VOCs和臭氧进入大气中容易造成臭氧层空洞和温室效应等问题,最终导致全球变暖[9-10]。近年来,由 VOCs引发的环境污染问题越来越受到人们的关注和重视[11-12]。

针对好氧发酵过程 VOCs的产排特征,国内外学者进行了大量研究。不同发酵原料产生的 VOCs种类和浓度均有较大差异[10,13-15]。Saldarriaga等[16]研究发现生活垃圾好氧发酵第4周检出的组分最多,达158种;Scaglia等[17]研究表明城市固体垃圾好氧发酵过程可检出147种,其中氮化物和硫化物是主要致臭物质;……

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