城市生活垃圾堆肥臭氣控制途徑

閆飛

摘 要：闡述了城市生活垃圾堆肥臭氣的產(chǎn)生及主要成分，說(shuō)明了臭氣主要是由垃圾中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生的，不同的垃圾組分和不同的堆肥條件，對(duì)臭氣產(chǎn)生量影響很大。并對(duì)臭氣控制技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。筆者認(rèn)為“過(guò)程控制和末端處理”并重是目前先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)和高效的臭氣控制方式。

關(guān)鍵詞：生活垃圾;臭氣;生物除臭;應(yīng)用

引言：城市生活垃圾堆肥作為生活垃圾處理的一項(xiàng)重要手段，以其無(wú)害化程度較高、減量化效果較為明顯、可以最大限度地實(shí)現(xiàn)生活垃圾處理資源化的特點(diǎn)，在我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)條件下得到了較為廣泛的應(yīng)用。北京、廣西、上海、四川、山西運(yùn)城、安徽合肥等一大批城市均選用垃圾堆肥工藝。

1 堆肥臭氣的產(chǎn)生及主要成分

1.1 臭氣的產(chǎn)生

垃圾在堆肥過(guò)程中，在氧氣充足時(shí)，垃圾中的有機(jī)成分如蛋白質(zhì)等，在好氧細(xì)菌的作用下產(chǎn)生刺激性氣體NH3等;在氧氣不足時(shí)，厭氧細(xì)菌將有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物如含硫的化合物H2S、SO2、硫醇類等和含氮的化合物如胺類、酰胺類等。臭氣的產(chǎn)生過(guò)程如圖1所示。不同的垃圾組分和不同的堆肥條件，對(duì)臭氣產(chǎn)生量影響很大[1]。此外，溫度、空氣濕度以及風(fēng)速等環(huán)境條件都會(huì)顯著地影響臭氣的散發(fā)量。

1.2 臭氣的主要成分

垃圾堆肥過(guò)程中將有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)加以利用的過(guò)程中，往往伴隨著多種臭味物質(zhì)的產(chǎn)生，這些物質(zhì)包括脂肪酸、胺、芳香化合物、無(wú)機(jī)硫、有機(jī)硫，以及萜類物質(zhì)和其它揮發(fā)性有機(jī)物[2]。但主要的致臭物質(zhì)來(lái)自于厭氧過(guò)程，在厭氧條件下，容易產(chǎn)生H2S、揮發(fā)性有機(jī)酸、硫醇、二甲基硫化物等惡臭污染物。

2 堆肥臭氣控制途徑

過(guò)程控制和末端處理是堆肥臭氣控制的有效途徑。過(guò)程控制是指優(yōu)化堆肥工藝參數(shù)，減少臭氣釋放;末端處理是指在堆肥過(guò)程中將臭氣收集后，通過(guò)生物除臭法處理后達(dá)標(biāo)排放，減少臭氣對(duì)環(huán)境的污染。

2.1 減少臭氣釋放的過(guò)程控制方法

減少臭氣產(chǎn)生的首要方法是使堆肥過(guò)程充分有效地進(jìn)行，這一目的的實(shí)現(xiàn)需要對(duì)堆肥工藝參數(shù)，例如堆肥物料碳氮比、水分、通風(fēng)方式等方面進(jìn)行優(yōu)化與控制。具體方法如下：

（1）碳氮比的調(diào)節(jié)

堆肥過(guò)程中，碳素是堆肥微生物的基本能量來(lái)源，也是微生物細(xì)胞構(gòu)成的基本材料。通過(guò)加入秸稈、鋸末、花生殼等高碳物質(zhì)可將碳氮比調(diào)節(jié)至合適范圍。一般情況下，微生物每消耗25g有機(jī)碳，需要吸收1g氮素，微生物分解有機(jī)物較為適宜的碳氮比為25左右。

（2）水分調(diào)節(jié)

堆肥過(guò)程中保持適宜的水分含量，是堆肥成功的首要條件。由于微生物大都缺乏保水機(jī)制，所以對(duì)水分極為敏感。當(dāng)含水量在35%—40%之間時(shí)，堆肥微生物的降解速率會(huì)顯著下降，但水分下降到30%以下時(shí)，降解過(guò)程會(huì)完全停止。水分過(guò)多，會(huì)堵塞堆肥物料孔隙，影響其通透性，易形成厭氧狀況，并產(chǎn)生臭氣，養(yǎng)分損失大，堆肥同樣緩慢。一般認(rèn)為堆肥物料水分含量最佳范圍為50%—60%。

（3）通風(fēng)方式的控制

在堆肥過(guò)程中，要進(jìn)行通風(fēng)和規(guī)律性的翻堆，其主要目的是供氧、除濕和降溫。

① 供氧。氧氣供應(yīng)狀況是影響臭氣產(chǎn)生的重要外部因素。氧氣供給不足會(huì)導(dǎo)致厭氧菌的大量滋生，產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)酸和厭氧性氣體，因此，要確保足夠的氧氣供應(yīng)量，對(duì)于許多復(fù)雜基質(zhì)，平均需氧量為2.0gO2/g有機(jī)質(zhì)。

② 除濕。在溫度較高條件下通風(fēng)可以除去水分，當(dāng)空氣被堆肥基質(zhì)加熱以后，可以蒸發(fā)掉水分，使得物料得到烘干。

③ 降溫。通風(fēng)可以除去有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的熱量，以控制過(guò)程溫度。

2.2 末端處理臭氣達(dá)標(biāo)排放的方法

目前，解決堆肥臭氣的處理方法主要有三類：物理方法、化學(xué)方法和生物方法。物理和化學(xué)方法具有能耗高，投資大，易產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題;生物方法處理效率高，成本低，環(huán)境效益好等。生物方法近幾年逐步發(fā)展成為臭氣處理方法的主流工藝。

目前國(guó)內(nèi)外常用的生物處理方法有生物過(guò)濾法、生物洗滌法、生物滴濾法和曝氣式生物法。

2.2.1 生物過(guò)濾法

生物過(guò)濾法是最早被研究和使用的一種處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物和惡臭氣體的生物技術(shù)。生物過(guò)濾法是指臭氣被通入填充有活性填料（如堆肥、土壤、泥煤、樹(shù)皮等）的生物過(guò)濾器中，與填料上所附著生長(zhǎng)的生物膜（微生物）接觸，被微生物所吸附降解，最終轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物或合成新細(xì)胞物質(zhì)，處理后的氣體在從生物濾池排出。

2.2.2 生物洗滌法

生物洗滌裝置是由一個(gè)裝有填料的洗滌器和一個(gè)具有活性污泥的生物反應(yīng)器構(gòu)成。在生物洗滌器內(nèi)，廢氣與水逆流接觸，使廢氣中的污染物與填料表面的水接觸，被水吸收進(jìn)入液相，通過(guò)微生物的代謝反應(yīng)達(dá)到除臭目的。生物洗滌法H2S的去除率一般為90%—99%[6]。生物洗滌法多用于處理有機(jī)臭氣和水溶性好的氣體。該法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)條件易控制，占地面積小，壓降小，填料不易堵塞，適合吸收水溶性好的氣體，具有很好的實(shí)際應(yīng)用。但這種方法設(shè)備成本高、需要投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、操作復(fù)雜、對(duì)溶解度小的化合物難以處理，因而其應(yīng)用具有一定的局限性。

2.2.3 生物滴濾法

生物滴濾法一般被認(rèn)為是介于生物過(guò)濾法和生物洗滌法之間的處理技術(shù)[8]，原理是在有氧條件下，利用微生物的代謝活動(dòng)將臭味氣體轉(zhuǎn)化成無(wú)味或較少氣味氣體的方法。它的結(jié)構(gòu)與生物濾池相似，不同之處是生物滴濾池間歇向?yàn)V床材料噴水，而生物濾池連續(xù)向?yàn)V床材料噴水。生物滴濾器所用的濾料通常由非有機(jī)質(zhì)的惰性物料構(gòu)成，一般也不需要更換[9]。生物滴濾法與生物洗滌法的不同之處在于，廢氣中污染物的吸收和生物降解同時(shí)發(fā)生在一個(gè)反應(yīng)裝置內(nèi)。

該方法是單一使用液相介質(zhì)來(lái)去除惡臭物質(zhì)的生物法[13]，它是1974年日本福山等率先提出的，與廢水處理廠生物曝氣類似，只是用臭氣代替空氣注入活性污泥曝氣池中進(jìn)行脫臭，活性污泥經(jīng)過(guò)3d左右時(shí)間的馴化后，其中的微生物即可分解惡臭成分[14]。這種方法適用各種不同不超過(guò)極限負(fù)荷量的惡臭氣體，可以處理各種不同的惡臭成分（H2S、胺類化合物、低級(jí)醇醛、低級(jí)脂肪酸等），其去除效率均可達(dá)99.52%以上。它的處理效率受活性污泥濃度、曝氣強(qiáng)度、溶解氧、營(yíng)養(yǎng)鹽的投加、pH值等因素影響。

3 結(jié)論

（1）臭氣主要是由垃圾中的有機(jī)物在微生物作用下發(fā)酵產(chǎn)生的，臭氣的成分較為復(fù)雜，具有大氣污染及有害氣體污染的雙重性，其中致臭物質(zhì)主要來(lái)自于厭氧過(guò)程。

（2）傳統(tǒng)的臭氣處理方法只考慮將臭氣收集送入末端處理，難度大、能耗高、運(yùn)行成本高。筆者認(rèn)為在垃圾堆肥過(guò)程中應(yīng)該采用“過(guò)程控制和末端處理”并重途徑來(lái)達(dá)到除臭的目的。過(guò)程控制是通過(guò)優(yōu)化與控制堆肥工藝參數(shù)，如調(diào)整堆肥物料碳氮比、水分、通風(fēng)方式等方面，來(lái)盡量減少臭氣的釋放。

（3）生物法處理臭氣主要有生物過(guò)濾法、生物洗滌法、生物滴濾法和曝氣式生物除臭法，其中生物過(guò)濾法成本低，但耐負(fù)荷能力差;生物洗滌法僅對(duì)水溶性致臭物質(zhì)好;生物滴濾法在處理中低濃度的臭氣時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì);曝氣式生物除臭法受到曝氣強(qiáng)度的影響，應(yīng)嚴(yán)格控制氣液比，所以單獨(dú)使用該法的除臭成本較高。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊衛(wèi)英，褚蓮清.城市固體廢棄物臭氣的生物過(guò)濾處理法簡(jiǎn)介[J]， 再生資源研究， 2001， （1）： 30-32.

[2]Williams O. Odors and VOC emissions control methods [J]. Biocycle， 1995， 36（5）：49.

[3]Park K J.Choi M H.Control of composting odor using biofiltration[J]. Compost Science and Utilization， 2002， 10（4）：356-362.