EM 菌除臭剂应用于生活垃圾除臭的中试研究

2022-10-28聂骥谢婷吕丹丹李昌

工业安全与环保 2022年10期

聂骥谢婷吕丹丹李昌

（1.东江环保股份有限公司，广东深圳 518000；2.广西民族大学材料与环境学院，南宁 530000）

0 引言

我国城市生活垃圾处置分为填埋、焚烧等多种处理方式，其中填埋是最主要的处理方式。垃圾在填埋过程中，生活垃圾中易被降解的有机物通过微生物厌氧降解，产生大量的H2S、NH3、硫醇、硫醚类、胺类、酰胺类等大量恶臭气体［1-2］。随着城市化进展加快，填埋场周边的住宅楼不断增多，堆肥和填埋过程中产生的无组织排放的臭气对周边居民影响日益增加，无组织排放恶臭污染问题开始引发越来越多的“邻避冲突”，居民针对恶臭投诉案也日益增多，填埋场运营面临的环境压力也越来越大［3］。

填埋场恶臭气体去除方法主要是化学洗涤、物理吸附、化学燃烧法及生物滤床等处理方法，其中生物除臭方法具有成本低、无二次污染等优点［3］。利用EM菌除臭剂去除填埋场产生的臭气，国内外学者进行了大量研究［4-12］，EM菌对填埋场产生的臭气中NH3和H2S有较好的去除效果，但是未有学者对在填埋场应用EM菌除臭剂的最佳稀释比例和最佳用量进行研究。本研究通过模拟垃圾填埋时喷洒EM菌除臭剂，研究EM菌除臭剂对填埋气体中H2S、NH3处理效果，确定EM菌最佳稀释比例和EM菌最佳用量。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本实验采用的EM菌原液。主要成分为光合细菌、酵母菌属、乳酸菌属、芽孢杆菌属、丝状真菌等有益微生物。

本实验采用的生活垃圾取自深圳市下坪固体废弃物填埋场。

1.2 实验方法

称取500 kg重量的垃圾，平均分为5份（确保每份垃圾中的组成成分和大小基本保持一致），分别装进5个塑料桶中，并进行编号1#、2#、3#、4#、5#。分别量取曝气后的自来水，按照1∶1、1∶5、1∶10、1∶15、1∶20（mEM菌/m水）的比例对EM菌原液进行稀释，EM菌原液使用量相同，都为30 g，分别均匀喷洒在编号为1#、2#、3#、4#、5#的桶内垃圾上，每隔12 h采样检测1次。

根据上述实验确定EM菌原液与自来水最佳比例，称取400 kg垃圾，平均分为4份（确保每份垃圾中的组成成分和大小基本保持一致），分别装进4个塑料桶中，并进行编号1#、2#、3#、4#。EM菌原液按照最佳稀释比例进行稀释，分别往1#、2#、3#和4#喷洒EM菌稀释液100 g、200 g、300 g和400 g，每隔12 h采样检测1次。

1.3 分析方法

H2S浓度的测定采用纳氏试剂分光光度法（HJ 533—2009），NH3浓度的测定采用气相色谱－质谱联用法（USEPA-T015），臭气浓度的测定采用三点比较式臭袋法（GB/T 14675—93）。

2 结果与分析

2.1 EM菌最佳稀释比实验

从图1可以看出，EM菌稀释比例为1∶10、1∶15、1∶20时，填埋气体的硫化氢浓度均出现明显下降，96 h后，H2S浓度降低到2 000 mg/L以下，144 h后硫化氢降解幅度达到86%以上。当EM菌稀释比例为1∶1、1∶5时，填埋气体的H2S浓度变化趋势不明显，144 h后，H2S浓度降解幅度在55%左右。主要原因为EM菌按照1∶10、1∶15、1∶20稀释比例配比后喷洒，由于稀释液总量较多，能够与生活垃圾更加充分的接触，且部分EM菌可下渗至下层垃圾，从而发挥降解作用；按照1∶1、1∶5稀释配比后喷洒，EM菌与生活垃圾的接触不够充分，且喷洒总量相对较小，致使EM菌滞留在垃圾表面，难以下渗，影响EM菌作用效果［9］。另外，EM菌与垃圾充分接触后可更快与原有垃圾微生物形成共生增殖关系，有利于形成微生态系统，促进有机质分解，降解消化形成的H2S等物质［12］。

由图2可知，各实验组的NH3初始浓度在150~300 mg/L之间。当EM菌与水稀释比例在1∶5以上的时候，随着EM菌作用时间的延长，填埋气体的NH3浓度均出现明显下降，72h后，NH3浓度降低为0左右。EM菌与水稀释比例为1∶1及1∶5的时候，NH3浓度144 h后检测为0。主要原因为氨气极易溶于水，EM菌与水稀释比例在1∶5以上的时候，水比例越高，同时垃圾在降解过程产生大量的水，垃圾厌氧发酵产生的氨气全部溶于水。

总之，1∶10、1∶15、1∶20稀释配比有利于EM菌在垃圾表面均匀分布并下渗至下层垃圾，有利于发挥EM菌降解有机质、抑制恶臭物质产生的作用，1∶15和1∶20（mEM菌/m水）的稀释比例并没有带来更好的处理效果。同时，为了有效控制进入堆体的水量，减少渗滤液产量，EM菌1∶10为最佳稀释比例。

2.2 EM菌最佳用量实验

EM菌按照1∶10进行稀释，H2S浓度变化详见图3。由图3可知，各实验组H2S初始浓度在5 000~8 000 mg/L之间。随着EM菌作用时间的延长，H2S浓度逐渐下降，60 h后，H2S浓度从7 000 mg/L降低到1 000 mg/L以下。EM菌稀释液用量在300 g以上时，108 h后H2S降解幅度达到90%以上，说明EM菌对降低垃圾填埋气体中H2S浓度具有很好的效果。

由图4可知，EM菌稀释液用量为300 g时，填埋气体中H2S浓度衰减率高于其他3组。在EM菌稀释液用量小于300 g时，随着EM菌稀释液用量越多，填埋气体中H2S浓度衰减率随之越高。但是EM菌稀释液用量大于300 g时，随着EM菌稀释液用量增加，H2S浓度衰减率并未提高，而成本增加。

由图5可知，各实验组的NH3初始浓度在100~300 mg/L之间。在EM菌与水稀释比例在1∶10的时候，随着EM菌作用时间的延长，NH3浓度逐步下降。EM菌稀释液用量在300 g以上时，48 h后NH3浓度降低为0。EM菌稀释液用量在300 g以下时，72 h后NH3浓度降低为0。EM菌稀释液用量增多能够更快降解垃圾堆体产生的NH3。这说明EM菌稀释液用量在300 g以上时，对降低填埋气体中NH3浓度具有良好效果。

由图6可知，各实验组的初始臭气浓度在1000~2000mg/L之间。随着EM菌作用时间的延长，臭气浓度逐渐降低。EM菌稀释液用量在300 g以下时，108 h后臭气浓度降解幅度都在50%左右。EM菌稀释液用量在300g以上时，臭气浓度降解幅度达到65%以上。这说明EM菌稀释液用量在300 g以上时，EM菌对降低填埋气体中臭气浓度具有良好效果。

综合考虑，EM菌稀释液的最佳用量为300 g，H2S、NH3及臭气浓度降解效果最好，处理成本最低，因此每100 kg生活垃圾所需EM菌用量为27.2 g，即0.27 kg EM菌（每吨垃圾）。

3 EM菌除臭机理

EM菌原液的主要成分为光合细菌、酵母菌属、乳酸菌属、芽孢杆菌属、丝状真菌等有益微生物。EM菌中各类微生物发挥不同作用，其中起主导作用的微生物为光合细菌和嗜酸性乳杆菌，其他微生物的活动主要依靠其合成能力［10］，同时也利用其他微生物产生的物质，形成共生关系，保证EM菌群状态稳定，功能齐全。

将EM菌喷洒到生活垃圾后，EM菌中微生物作用的过程也是一种生活垃圾堆肥化的过程。但是其与未喷洒EM菌的生活垃圾堆肥化存在原则性区别：传统的生活堆肥化是指垃圾场运至填埋场后，通过对生活垃圾全部覆盖密闭，产生厌氧环境，垃圾堆体中微生物将生活垃圾中的有机质进行分解，属于氧化分解体系，主要利用生活垃圾自有的微生物对有机物进行氧化分解，其分解速度慢，并且产生氨、硫化氢及甲硫醇等各种恶臭气体。EM菌中微生物群处理垃圾是发酵分解过程，生活垃圾中的有机物在分解过程中会产生的氨、硫化氢及甲硫醇等各种恶臭气体，但是这些气体能够作为EM菌有效微生物群的营养物质，它们通过新陈代谢作用氧化分解了恶臭气体，化害为利，生成有益的有机营养物，消除了恶臭产生的物质基础［10］。