CN101352578A - 一种生活垃圾恶臭气体高效除臭液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种生活垃圾恶臭气体高效除臭液及其制备方法，属于气体净化产品技术领域。该除臭液的基本组成为硫化氢氧化催化溶液和硝化细菌培养物悬浮液。将硫化氢氧化催化溶液、硝化细菌培养物悬浮液和水按一定比例均匀混合后即得。本发明提出的生活垃圾恶臭气体高效除臭液可以快速氧化分解恶臭气体中的硫化氢、氨和低分子有机酸等恶臭成分，使其转化降解为无毒无害的元素硫、硝酸盐、水和二氧化碳等，迅速消除恶臭。可广泛应用于垃圾填埋场、垃圾转运站、畜禽饲养棚舍等场所。本发明揭示的生活垃圾恶臭气体高效除臭液及其制备方法简单可靠，成本低廉，除臭效果显著，对人体无毒无害、无刺激且不会产生二次污染，具有广阔的应用前景。

Description

一种生活垃圾恶臭气体高效除臭液及其制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种生活垃圾恶臭气体高效除臭液及其制备方法，属于气体净化产品技术领域。更具体地说，它是一种可广泛运用于垃圾填埋场、垃圾中转站、畜禽饲养棚舍等场所的恶臭气体高效除臭液及其制备方法。其制造方法简单，成本低，除臭效果显著，对人体无毒、无害、无刺激且不产生二次污染。

二、技术背景

恶臭气体成分在好氧和厌氧条件下均可产生，但主要的呈臭物质来自于厌氧发酵过程。生活垃圾在堆放或堆肥过程中，在氧气足够时，垃圾中的有机成分如蛋白质等，在好氧细菌的作用下产生刺激性气体NH₃等；在氧气不足时，厌氧细菌将有机物分解为低分子量的有机化合物，例如，有机酸、醛、酮、含硫的化合物H₂S、硫醇、硫醚类化合物等和含氮的化合物胺类等。

卫生填埋场中的生活垃圾含有大量有机物，填埋场封场后，在最终覆上和高密度聚乙烯覆盖材料造成的厌氧条件下，垃圾中的有机物被腐烂分解、不可避免的会产生刺鼻的臭味，即产生恶臭污染。这些恶臭物质会引起人的不适，使人食欲不振、头昏脑胀、恶心、呕吐等。它具有大气污染和有害气体污染的两重性，如不采取适当措施加以处理，而直接向场外排放，会对周围环境和人员造成危害。其具体毒害作用主要表现在以下几个方面：(1)影响人的嗅觉：神经***在受到恶臭气体刺激的情况下，大脑皮层调节功能失调，长此以往会造成嗅觉功能丧失；(2)影响人的呼吸：人在恶臭气体环境下会产生无意识的控制呼吸行为，长期严重的刺激作用，最终会导致呼吸***发生紊乱；(3)刺激人的感观：恶臭气体中存在很多刺激人感观的气体，比如氨和醛类恶臭气体会对人的眼睛产生伤害；(4)刺激人的神经***：恶臭气体中的H₂S等气体会对神经***产生严重的毒害作用，会影响到人体血液循环***、导致内分泌失调、消化功能紊乱。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。

根据研究表明，恶臭气体的成份主要包括：①含硫化合物，如H₂S、SO₂、硫醇、硫醚等；②含氮化合物，如氨气、胺类、酰胺、吲哚等；③低分子量有机物，如醇、酚、醛、酮，有机酸等。在垃圾填埋场封场后的特定环境下，处于厌氧状态的填埋垃圾散逸出来的恶臭气体的成分最主要有H₂S，氨气，胺类，含氧有机物(尤其是低分子有机酸)等，这些恶臭气体具有沸点低、易挥发，易溶于水、比重大，会沿地面扩散等特点。它们不仅严重危害到填埋场工作人员的身心健康、影响周边经济的发展，而且随着社会的飞速发展已经成为一种严重公害，引起了全社会的广泛关注，恶臭问题急待解决。

随着我国卫生填埋场向着生态型和综合利用型方向的发展，场内的除臭问题已经刻不容缓。当前应用恶臭气体处理方法主要有中和法、焚烧法、水洗法、活性炭吸附法、高温氧化法、化学法和生物过滤法等。恶臭治理的这些常规方法各有其优势和局限。在中和法中，中和剂是一类能与恶臭气体中的呈臭物质发生反应消除其呈臭作用的化合物。在有恶臭气体产生时或预计产生前喷洒中和剂以消除恶臭气体，但是不确定性因素多，不易控制。焚烧法的优点是去除恶臭气体污染的效率极高，简单易行，且臭气具有一定的热值，焚烧过程无需消耗大量的燃料。但是此法设备投资大、运行成本较高，并有产生二次污染的可能性。水洗法能对水溶性好的气体进行有效地去除，但是由于这种处理方法并没有改变呈臭物质的本质，吸附了呈臭物质的水还需进一步处理。用活性炭吸附除臭时，由于活性炭的吸附能力有限，消耗后无法再生而需重新装填，加之容易堵塞等原因而不能作为主要的臭气处理方法。在化学法处理恶臭气体的过程中，利用含有能吸收、中和及氧化呈臭物质的化学药物的水溶液除去恶臭气体中的呈臭物质。但是该法需要消耗大量化学药剂，运行成本高，且生成的废水需另行处理。高温氧化法是将臭气在760℃高温下处理一秒钟，将呈臭物质氧化。此法设备投资和运行成本都很高，其除臭效率却与其他方法没多大差异。生物过滤法借助于生物过滤器中被含有微生物的营养液润湿的固体填料的吸附作用，截流臭气中的呈臭物质，后者再被其中的微生物降解。生物过滤法具有成本低、效率高并可以同时处理多种污染物等优点。对难降解的多种挥发性有机物也有较好的处理效果，是目前国际上流行的臭气处理方法。但是生物过滤法对于来源分散不稳定的恶臭气体来说，因收集困难而不易实施。所有上述处理恶臭气体的方法从最初的稀释扩散、水洗，发展到传统的吸附、焚烧、化学吸收，直至新兴的生物脱臭、光催化氧化、臭氧氧化、等离子体分解等除臭技术，都不外乎是借助于物理、化学、生物手段，或其联合工艺，通过稀释、中和、吸收转化或生物降解等过程，减少或消除之。结合填埋场的实际情况，生物脱臭技术因其运行费用极低、除臭效果好、操作方便等特点，已经逐渐成为我国垃圾填埋场内大范围除臭的主导技术。

在中国专利CN101073674A中公开了一种除臭剂的制备方法，该法主要将多种中药材经过加工处理、封闭发酵，壳聚糖进行脱乙酰化、甲基化处理后，加入纯净水和金属盐混合即得到除臭剂产品。该方法原料种类繁多，步骤复杂，除臭适应性较差。中国专利CN1145592A公开了一种除臭剂及其除臭方法，该除臭剂是将由氧化铜、氧化锰以及硝酸银构成的除臭成分，载带在以活性炭为主成分的载体基材上而形成，主要用于去除恶臭气体中的硫化氢、各种硫醇类、氨以及胺类等，对于低分子量有机物去除效果不好。因此，迫切需要寻求一种制造方法简单，使用方便，成本低，除臭效果显著，对人体无毒、无害、无刺激且不产生二次污染的除臭产品。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种生活垃圾恶臭气体高效除臭液及其制备方法。它以制造方法简单，成本低，除臭效果显著，对人体无毒、无害、无刺激且不产生二次污染为特征。该生活垃圾恶臭气体高效除臭液能够迅速有效的吸收和转化城市生活垃圾散发的呈臭物质，消除它们对环境的污染。

本发明提供的生活垃圾恶臭气体高效除臭液是含有硝化细菌的，具有高缓冲能力的营养盐溶液。其工作原理为：恶臭气流中的硫化氢、氨、胺类、巯基化合物和低分子量的有机酸、酮和醛等呈臭物质被具有高缓冲能力的除臭液迅速吸收。被吸收的硫化氢在除臭液中的三价铁离子络合物组成的硫化氢氧化催化溶液和空气中氧的作用下，被氧化为元素硫。除臭液中的硝化细菌将氨氧化为硝酸盐，消除氨的刺激性气味。除臭液中的营养盐类为存在于垃圾表面的微生物提供了良好的生长条件，使它们能迅速地将吸收的呈臭物质转变成水和二氧化碳，从而消除了这些物质产生的恶臭污染。下面的化学反应式可以更加明确地解释本发明揭示的生活垃圾恶臭气体高效除臭液除臭作用机理。

H₂S+Fe³⁺→Fe²⁺+S+H₂O

Fe²⁺+O₂→Fe³⁺

本发明揭示的生活垃圾恶臭气体高效除臭液为深红至淡红色液体，无臭、无毒害，pH值7～8。它主要由三价铁离子络合物组成的硫化氢氧化催化溶液、硝化细菌和适于微生物生长的高缓冲性无机盐溶液组成。需要在低于30℃的条件下保存。其中由三价铁离子络合物组成的硫化氢氧化催化溶液为硫酸亚铁或其它铁盐，例如，氯化铁、硝酸铁、醋酸铁、柠檬酸铁等可溶性铁盐和金属络合/鳌合剂，例如，乙二胺四乙酸(EDTA)或二硫代氨基甲酸盐，组成的溶液。适合于微生物生长的高缓冲性无机盐溶液主要包括磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、硫酸镁、硫酸铜、硫酸亚铁、碳酸钠和EDTA等。本发明揭示的生活垃圾恶臭气体高效除臭液中含有的硝化细菌，是利用本发明设计的硝化细菌选择性富集培养液和硝化细菌富集培养方法，从土壤或活性污泥中富集分离出的自养或兼养型硝化细菌，例如，Hydrogenomonaseutropha、Nitrosomonas europaea、Nitrobacter sp.、Alcaligenes odorans和Nitrosolobusmultiformis。

本发明提供的生活垃圾恶臭气体高效除臭液的制备方法，包括以下步骤：

a、硫化氢氧化催化溶液的制备：将一定量的金属络合剂，例如，乙二胺四乙酸四钠盐或二硫代氨基甲酸盐溶于水中，在搅拌下缓缓加入等当量的亚铁盐形成淡绿色溶液；将上述溶液稀释十倍后，用气泵通入空气使溶液的颜色由淡绿色转变为淡红色后即得硫化氢氧化催化溶液。

b、硝化细菌培养物悬浮液的制备：硝化细菌是一类好氧细菌。在有氧状态下，它们可以以氨氮作为电子给体将氨氧化为亚硝酸和硝酸，获得生长所需的能量，同化CO₂。硝化细菌培养物是将富集分离的硝化细菌接种于硝化细菌富集培养液中，经通气培养后获得的含有大量硝化细菌的液体。

c、生活垃圾恶臭气体高效除臭液的制备：在搅拌条件下，将上述硫化氢氧化催化溶液和硝化细菌培养物悬浮液和水按一定比例均匀混合后即得本发明揭示的生活垃圾恶臭气体高效除臭液。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

1、除臭效果好。本发明将铁盐溶液、硝化细菌和水按比例配制而成，对硫化氢、氨气和低分子有机酸等恶臭物质具有显著的去除效果。

2、处理功效高。本发明运用化学及生物除臭技术大大增强了其处理恶臭污染的功效。在生活垃圾上喷洒本发明揭示的生活垃圾恶臭气体高效除臭液后，垃圾散发的氨、硫化氢、低分子量有机酸以及含巯基恶臭物质被迅速的吸收和转化为元素硫、硝酸盐、水和二氧化碳。

3、治理成本低。本发明揭示的生活垃圾恶臭气体高效除臭液采用化学及生物除臭技术，具有标本兼治的特点，不用征地建厂或购买庞大设备，综合治理成本和动态投资成本低，而治理效果显著。

4、更有针对性。本发明揭示的生活垃圾恶臭气体高效除臭液可直接喷洒在垃圾填埋场、垃圾中转站、转运站、畜禽饲养场暴露的垃圾表面，消除散发的恶臭。

5、制备本发明揭示的生活垃圾恶臭气体高效除臭液所用的物质是常用的便易化学物品，例如，硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠和碳酸钠以及金属络合剂等。

四、具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步地说明，但它并不限制本发明的保护范围。

实施例1

以去除城市生活垃圾中转站、转运站暴露的垃圾产生的恶臭气体为例，阐述生活垃圾恶臭气体高效除臭液的制备方法及使用效果。其制备方法主要包括以下几个步骤：

(一)硫化氢氧化催化溶液的制备

1.将0.1～1克分子的金属络合剂，例如，乙二胺四乙酸(EDTA)或二硫代氨基甲酸盐溶于1～100升水中；

2.在搅拌下缓缓加入等当量的亚铁盐，例如，FeSO₄·7H₂O或氯化铁、硝酸铁、醋酸铁、柠檬酸铁等形成淡绿色溶液；

3.用气泵向上述溶液中通入空气，使溶液的颜色由淡绿色转变为淡红色后即得硫化氢氧化催化溶液。

(二)硝化细菌培养物悬浮液的制备

1.硝化细菌选择性富集培养基的制备

硝化细菌选择性富集培养基由下述三种溶液配制而成：

溶液1由4.95克硫酸铵、0.62克磷酸二氢钾、1.1毫升浓度为一摩尔的硫酸镁储备液、0.3毫升浓度为一摩尔的氯化钙储备液、0.5毫升硫酸亚铁溶液(用50毫摩尔EDTA(pH 7.0)溶液配制所得)、0.02毫升浓度为50毫摩尔的硫酸铜储备液和1200毫升蒸馏水组成。

溶液2由8.2克磷酸二氢钾、0.7克磷酸二氢钠和300毫升蒸馏水组成，用10摩尔氢氧化钠将pH调节为8.0。

溶液3为5％的碳酸钠溶液。

将溶液1和2混合后，添加12毫升溶液3，得硝化细菌选择性富集液体培养基。

2.硝化细菌选择性固体培养基的制备

将50毫升溶液2装于500毫升的锥形瓶中，向瓶中添加5克琼脂。在沸水浴中加热溶化琼脂后，添加200毫升温度为50℃的溶液1和2毫升溶液3，混和均匀后趁热使用(例如，倒平板、制斜面等)。

3.硝化细菌的选择性富集培养

将500毫升硝化细菌选择性富集培养液装入1000毫升三角瓶中，添加10毫升土壤过滤液或5克市政污水处理场活性污泥，在28℃下通气培养。当培养液由浑浊变清亮，又由清亮变浑浊时停止通气培养。上述土壤过滤液的制备方法如下：将100克肥沃的菜园地表土壤悬浮于300毫升自来水中，充分搅拌后，用四层纱布过滤即得土壤过滤液。

4.硝化细菌的分离

将0.2毫升经适当稀释的上述硝化细菌富集培养液涂布于直径为90毫米的硝化细菌选择性固体培养基平板上。待平板表面液体干燥后，反转平板，置28℃培养箱中培养。待平板表面出现分离良好的菌落时，停止培养。培养基平板上会出现大小、形态不同的菌落。涂片、染色后，在显微镜下观察可以发现形态各异的硝化细菌。

5.硝化细菌的保存

用接种环从分离平板上，将不同形态的菌落分别转接到硝化细菌选择性固体培养基斜面上，置28℃培养箱中培养。待斜面上长出丰满的菌苔后，终止培养。编号并用熔化的石蜡密封斜面管口及棉塞，置4℃冰箱保存。每三个月转种一次。

6.硝化细菌培养物悬浮液的制备

根据要制备的硝化细菌培养物的体积，按每一升硝化细菌培养液接种一接种环菌苔的接种量，用接种环从各菌种斜面上挑取菌苔接种于硝化细菌培养液中，通气培养24小时得硝化细菌培养物悬浮液。

(三)生活垃圾恶臭气体高效除臭液的制备

在搅拌条件下，加入上述硫化氢氧化催化溶液、硝化细菌培养物悬浮液和水按2∶1∶1比例均匀混合后即得生活垃圾恶臭气体高效除臭液。

使用时，将生活垃圾恶臭气体高效除臭液用清水稀释后装入雾化喷洒设备，喷洒于暴露的垃圾表面即可消除垃圾散发的恶臭气味，还可净化空气。

实施例2

以去除垃圾填埋场或畜禽饲养场所产生的恶臭气体为例，阐述生活垃圾恶臭气体高效除臭液的制备方法及使用效果。

制备方法同上。将配制好的生活垃圾恶臭气体高效除臭液经清水稀释后直接用喷雾方式在垃圾填埋场或畜禽饲养场笼舍广泛地、反复地喷洒，产生良好的除臭效果。

Claims (8)

1、一种生活垃圾恶臭气体高效除臭液，其特征在于是由硫化氢氧化催化溶液、硝化细菌培养物悬浮液和水按一定比例均匀混合后制得颜色为深红至淡红色的生活垃圾恶臭气体高效除臭液。

2、根据权利要求1所述的一种生活垃圾恶臭气体高效除臭液，其特征在于恶臭气体中的硫化氢、氨、胺类物质、巯基化合物和低分子量的有机酸、酮和醛等呈臭物质被生活垃圾恶臭气体高效除臭液吸收后，在硫化氢氧化催化溶液、存在于硝化细菌培养物悬浮液中的硝化细菌以及存在于垃圾表面的其它微生物的共同作用下被转变成元素硫、硝酸盐、二氧化碳和水，实现恶臭气体的消除。

3、根据权利要求1所述的硫化氢氧化催化溶液，其特征是由铁盐和乙二胺四乙酸四钠盐或其它金属络合剂组成的络合溶液。其中铁盐是硫酸亚铁或其它可溶性铁盐，例如，氯化铁、硝酸铁、醋酸铁、柠檬酸铁等。

4、根据权利要求1所述的硫化氢氧化催化溶液，其特征在于利用乙二胺四乙酸或其它金属络合剂，例如，二硫代氨基甲酸盐，等作为络合/鳌合剂以防止铁盐水解。

5、根据权利要求1所述的硫化氢氧化催化溶液，其特征在于：铁离子和金属络合/鳌合剂等当量地存在于溶液中。

6、根据权利要求1所述的硝化细菌培养物悬浮液，其特征在于硝化细菌被接种于本专利说明书所述的由硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、硫酸镁、氯化钙、硫酸铜、硫酸亚铁和碳酸钠等无机化学物质组成的高缓冲性硝化细菌选择性富集培养液中，进行曝气培养后获得的硝化细菌培养物。

7、根据权利要求6所述的硝化细菌，其特征在于通过持续向接种了土壤过滤液或市政污水处理场活性污泥的硝化细菌选择性富集培养液中鼓入大量空气，获得硝化细菌富集培养物。

8、根据权利要求1所述的一种生活垃圾恶臭气体高效除臭液，其特征在于所述生活垃圾恶臭气体高效除臭液成品为深红至淡红色喷雾剂。