餐廚垃圾堆肥項目除臭技術選擇與設計

許曉杰，馮向鵬，李冀閩，陳廣飛，馮仕章

（1.首鋼能源環保產業事業部設計技術中心，北京 100041；2.北京首鋼生物質能源科技有限公司，北京 100041）

1 除臭技術比較

目前，國內應用于惡臭氣體治理的技術很多，包括生物法、離子法、化學法和植物液噴淋法等。表1是目前國內4種最常見的除臭技術在實際應用過程中的特點描述。

表1 幾種常見除臭技術比較

生物法在國內最常用的是生物濾池法，主要包括加濕塔和生物濾床。系統運行過程中，對濕度、溫度、pH、填料孔隙率、停留時間等指標的控制是關鍵。生物濾池建成后，需要維持適宜的溫度和濕度，控制因代謝中間體或產物造成的pH下降等［1-2］，如果能夠按照設計工況連續正常運轉，其運行成本低的優勢還是比較明顯的。但是，生物濾池系統以下幾個因素使得用戶對是否選擇該法左右為難［3］：①停機后系統重新啟動需要1～2個月的馴化期；②填料更換周期為1～3 a；③＞40 s的停留時間，需要龐大的占地及投資。

近幾年生物法除臭技術不斷創新，出現了生物滴濾和生物洗滌等新工藝，其中生物滴濾技術不僅適合處理氣液分配系數＜1.0的惡臭污染物，也適合＜0.1的惡臭污染物［4］，而且具有占地小、投資少等優勢，因此得到廣泛推廣。

離子法主要用于低濃度的臭氣處理，研究表明［5］，離子法對于乙酸、醛等有機臭氣成分的去除率高達90%，但對于H2S和NH3的去除率不超過45%。而餐廚垃圾堆肥處理過程中主要的臭氣成分即為H2S和NH3，且濃度也較高，因此，該技術只適合作餐廚垃圾除臭的輔助工藝。另外，離子發生器的關鍵元件離子管會隨著時間的推移逐漸衰退，相應的除臭效率也會逐步下降，使用1～2 a后，離子管產生的離子強度不超過最高值的1/2，而且由于餐廚垃圾堆肥產生的臭氣濕度較高，其處理效率也會受到較大的影響。

化學洗滌除臭一般是指酸堿兩級洗滌技術，廣泛應用于工業領域。它不僅技術成熟、處理效率高，而且運行穩定可靠，適用于各種工況條件下的除臭。

植物液噴淋技術采用的植物提取液是由350多種天然植物的提取液配制成工作液來消除空氣中的異味，尤其是消除由有機物散發的惡臭。它的技術特點在于不僅適合于各類型封閉式、小型的環境，更適合于開放式的或大面積的場所。

2 除臭工藝選擇

餐廚垃圾臭氣主要來自預處理車間和生化反應設備，臭氣組成見表2［6-7］。因餐廚垃圾含氮量較高，若堆肥物料的C/N不合適、通風供氧不暢，在堆肥過程中必然會產生大量的NH3和H2S。

表2 餐廚垃圾預處理車間臭氣組成

表2生化反應設備中NH3和H2S相對較少，分析原因是由于朝陽區高安屯餐廚垃圾處理廠在堆肥過程中合理搭配物料的C/N（25:1） 并采用強制性通風堆肥的方式，有效抑制了厭氧的發生，但臭氣濃度仍然很高，分析認為臭氣組成中還含有其他有機氣味物質，如醛類、胺類及含硫化合物等。

為營造良好的生產工作環境，保障職工的身體健康，針對上述各除臭技術的優點和餐廚垃圾臭氣組成，建議采用化學+生物+植物液噴淋組合除臭技術加以實現。

2.1 化學洗滌除臭

化學洗滌除臭采用酸堿兩級洗滌技術，工藝流程如圖1所示。

圖1 化學洗滌除臭工藝流程

臭氣經酸液和堿液噴淋后，除去臭氣中堿性、酸性氣體及大部分親水有機物。洗滌塔常用的吸收液如表3所示。

表3 化學洗滌塔常用吸收液

2.2 生物滴濾除臭

臭氣經化學洗滌除臭后，首先進入洗滌塔進行加濕，再進入生物濾塔進行微生物過濾脫臭，其工藝流程如圖2所示。

圖2 生物滴濾除臭工藝流程

臭氣物質穿過填料層時，被填料上附著的微生物氧化分解，生成H2O、CO2和其他小分子無害物質，從而完成臭氣的除臭過程。反應方程式如下：

北京南宮堆肥廠40萬m3/h臭氣處理系統采用生物滴濾除臭技術，運行情況良好，說明該技術是可行的。

2.3 植物液噴淋除臭

植物液噴淋作為無法完全封閉空間的除臭安全保障措施，主要應用在餐廚垃圾預處理車間。植物提取液通過控制設備經專用噴嘴霧化成霧狀，在空間擴散液滴的半徑≤0.04 mm，液滴形成巨大的表面能，平均每摩爾為幾十千卡［8］。這個數量級的能量已是很多元素中鍵能的1/3～1/2，此時溶液中的有效分子可以向臭氣分子提供電子，與臭氣分子發生反應；同時，吸附在液滴表面的臭氣分子也能與空氣中的氧氣發生反應。植物液噴淋除臭機理簡略介紹如下［9］。

1） NH3、胺類等含N臭氣成分可與植物液有效成分發生路易斯酸堿、親核加成化合等反應：

Ar.NH2+RCHO→RCH（希夫堿） +H2O。

2） H2S、硫醇等含S臭氣成分與植物液有效成分發生反應，產生二噻嗪等穩定產物，消除臭氣：

H2S（硫醇等含硫臭氣成分） +Predator+H2O→二噻嗪+H2O。

3）微量低級脂肪酸、醛、酮等有機成分通過酯化、親核加成等反應得以去除，如：

R-COOH+R1-OH→R-COOR1+H2O。

經過植物提取液作用，臭氣分子將生成無味無毒的分子，反應的產物不會形成二次污染。

3 除臭系統設計

3.1 收集系統

1）預處理車間要做到全部負壓，其中預處理設備全密閉并集中收集臭氣，其他作業區域采取每小時換氣6～8次。

2）生化反應設備排出的臭氣由管道統一收集后，與預處理車間收集的臭氣經調壓混合后進入后續的除臭系統。

3）所有收集管道均重點考慮防腐蝕，采用不銹鋼材質。

3.2 除臭系統

除臭系統采取化學、生物組合除臭系統與植物液噴淋系統相互獨立方式。

化學生物組合除臭系統中的化學系統根據臭氣氣量及預計處理親水物質量進行核算；生物系統要考慮選擇具有較大比表面積（100～300 m2/m3）的填料，且填料具備一定的空隙率、良好的持水性，常用的填料如表4所示［10］，同時系統運行時濕度要控制在40%～70%。

填料種類 處理污染物 去除率/%乙硫醇 1 0 0 D M D S 1 0 0苯甲硫醚 1 0 0甲苯 9 6.6二甲苯 9 0氨9 6硫化氫 9 6.8火山巖 硫化氫 1 0 0甲醛、甲醇、二甲基乙醚和一氧化碳 1 0 0陶粒活性炭

植物液噴淋系統主要應考慮：車間與外界連接的門窗、設備連接通道和管溝等。根據所選型的植物液霧化噴頭的能力確定最終設置數量，從而核算選型植物液噴淋系統泵的型號。

4 結論

1）餐廚垃圾處理項目應重視除臭問題，選擇不同配置的除臭系統，更徹底地解決臭氣問題，營造更好的工作環境，保障職工的健康安全。

2）采取不同除臭工藝組合方式有利于發揮各工藝的獨特優勢，克服單一工藝的局限性，不僅起到互為備用的作用，而且能獲得更好的除臭效果，帶來很好的社會效益，也更利于餐廚垃圾處理項目的推廣實施。

3）餐廚垃圾好氧堆肥工藝在設計中要考慮除臭問題，如嚴格控制物料的C/N和通風供氧時機，防止發生厭氧反應，減少NH3和H2S的產生量，可以收到事半功倍的效果。

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