餐廚垃圾預處理過程的惡臭氣體處理技術綜述

摘要：為解決餐廚、廚余垃圾等預處理過程中產生的臭氣，對比了物理法、化學法、生物法等臭氣處理工藝，優選出“堿洗+預洗+生物濾池+植物液”組合除臭工藝，并應用于南京市某生物能源再利用中心餐廚垃圾處理廠臭氣治理中。應用結果顯示，除臭效果顯著，生物濾池中H2S、NH3的去除率分別為99.82%、99.71%，揮發性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）整體去除率大于90%，達到《惡臭污染物排放標準（征求意見稿）》中的排放標準，對于進一步推廣應用惡臭處理技術及相關組合工藝具有參考價值。

關鍵詞：餐廚垃圾；預處理；除臭；組合工藝

中圖分類號：TG333 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0341

Overview of Deodorization Methods During the Kitchen Waste Pretreatment Process

CAI Linlin1， WEI Lin1， CHEN Weimin2， CAO Wei2

（1. Jiangsu Environmental Resources Co.， Ltd.;

2. Jiangsu Bohn Environmental Engineering amp; Complete Equipment Co.， Ltd.， Nanjing 211100， China）

Abstract： To solve the effluvium generated during the pretreatment process of kitchen waste， we compared deodorization methods during the kitchen waste pretreatment process， such as physical， chemical， and biological， selected a combination of “alkali washing + pre-washing + biological filter + plant liquid”， applied to odor control of a kitchen waste treatment plant in a bioenergy recycling center in Nanjing. The application results show that the deodorizing effect is significant， the removal rates of H2S and NH3 in the biological filter reached 99.82% and 99.71% respectively， and the overall removal rate of Volatile Organic Compounds （VOCs） was more than 90%， meeting the emission standard of Emission Standards for Odor Pollutants （Draft for Comment）. The relevant conclusions have reference value for further promoting the application of odor treatment technology and related combination processes.

Keywords： kitchen waste; pretreatment; deodorization; combined process

餐廚垃圾俗稱泔腳，又稱泔水、潲水，是居民在生活消費過程中形成的生活廢物，具有高含水率、高有機質含量、高鹽分及高油脂等特點，極易腐爛變質，會散發惡臭，傳播細菌和病毒[1]。從成分來看，餐廚垃圾包括米面類、蔬菜類、動植物油脂和肉骨等；從化學組成來看，包括淀粉、纖維素、蛋白質及脂類等有機物和無機鹽。餐廚垃圾在卸料、貯存、預處理等過程中會產生大量的惡臭氣體，主要成分為硫化物、含氮化合物、烯烴、烷烴、鹵代烴及芳香烴等[2]。

我國已頒布的法律法規中，涉及惡臭氣體排放的有《中華人民共和國大氣污染防治法》（2018年修訂）、《惡臭污染物排放標準》（GB 14554—1993）、《大氣污染物綜合排放標準》（GB 16297—1996）、《大氣環境質量標準》（GB 3095—2012）、《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）等。在此背景下，探討餐廚垃圾預處理過程的惡臭氣體處理技術。

1 惡臭氣體處理技術

惡臭氣體處理工藝主要有物理法、化學法、生物法3種方法[3]。物理法通過掩蔽、稀釋、冷凝或使用吸附劑去除惡臭物質，不改變惡臭物質的化學性質；化學法通過化學反應改變惡臭物質的化學結構；生物法利用微生物的代謝活動降解惡臭物質。

1.1 物理法

1.1.1 吸收法

吸收法是指利用氣體各組分在液體吸收劑中溶解度的不同，從而逐步去除某種物質的過程。氣體的溶解屬于物理吸收，被吸收的氣體通過氣液傳質界面轉入液相，吸收速度取決于被吸收氣體從氣相擴散進入液相的速度。氣體在溶液中的濃度服從亨利定律，最大吸收量可由氣液平衡計算得到。用于吸收的溶劑，要求吸收產物穩定，且不造成二次污染。溶劑吸收法在石化行業中應用較多，如烴類回收、芳香族類回收、尾氣處理等。一般情況下，單獨的吸收工藝無法徹底解決廢氣污染問題，需同其他工藝配套實施。

1.1.2 吸附法

在不同相界面上，氣體的濃度會發生變化。氣體吸附是利用多孔吸附劑實現一種或數種氣體組分與其他組分的分離，分為物理吸附和化學吸附。物理吸附是由分子間的范德華力引起，是可逆的，吸附飽和后可對吸附介質進行解吸；化學吸附是一種化學反應，吸附作用力為化學鍵。吸附劑需具有比表面積大、吸附能力強等特點，如活性炭、分子篩、硅膠和活性氧化鋁等。其中，改性活性炭因具有性能穩定、價廉易得等優點而被廣泛應用。但由于活性炭吸附容量低且更換頻繁，較少應用于除臭領域。

1.2 化學法

1.2.1 燃燒法

在工業廢氣治理方面，有機廢氣（包括惡臭氣體）治理通常采用3種燃燒法，分別為直接燃燒法（Thermal Oxidizer，TO）、熱力燃燒法（Regenerative Thermal Oxidizer，RTO）和催化燃燒法（Regenerative Catalytic Oxidation，RCO）。TO是利用氧化作用和高溫分解作用，將廢氣中的有機物轉化為二氧化碳和水，適用于高濃度可燃廢氣；對于低濃度揮發性有機物

（Volatile Organic Compounds，VOCs），須使用輔助燃料維持燃燒，大幅增加運行成本，且易生成NOX、SOX、二噁英等大氣污染物，不利于工業綠色化轉型，近年已較少應用。RTO對可燃組分的含量要求較低，但需要將廢氣預熱至較高溫度，因此熱力燃燒爐常與廢熱回收裝置、氣體濃縮裝置結合使用。催化燃燒法具有起燃溫度低、能源消耗少、效果高等特點，無二次污染產生，適用范圍較廣。含VOCs的氣體（包括惡臭氣體）在通過催化劑（貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑）的床層時，污染組分被吸附在催化劑表面并被活化，在200～450 ℃溫度下完成氧化分解反應。RCO處理廢氣的凈化率一般可達95%以上。

1.2.2 化學洗滌法

化學洗滌法是利用氣體組分的溶解性或反應性等特性，將廢氣通入含有吸收劑的洗滌塔，使其與臭氣分子發生溶解、中和、氧化或其他化學反應，從而去除臭味物質。常用的洗滌噴淋溶液包括水、植物液、強酸、強堿或強氧化劑等。餐廚垃圾預處理過程中產生的惡臭氣體中含有硫化氫、氨、甲硫醇等污染物，可利用氣-液之間的化學反應去除。使用水和植物液作為噴淋溶液，利用臭氣中某些污染物的溶解性，使臭氣中易溶組分與水接觸并溶解，達到除臭的目的。使用硫酸溶液、氫氧化鈉溶液或次氯酸鈉溶液作為噴淋溶液，則是通過化學反應去除污染物。?化學洗滌法的除臭效果，取決于臭氣成分與藥劑選擇的匹配度，實際應用中需要根據臭氣的成分與濃度確定藥劑種類和使用量。

1.2.3 光催化法

光催化法是利用185、254 nm真空紫外光源照射半導體催化劑表面，激發半導體內部電子從價帶躍遷到導帶，從而產生電子和空穴。電子與O2反應產生具有強氧化性的自由基，空穴可以與吸附在催化劑表面的OH-和H2O反應生成·OH。所生成的·OH可以氧化多種惡臭有機污染物，使其降解或礦化。常見的光催化劑有TiO2、ZnO、SnO2、ZrO2和CdS等，其中TiO2因其化學穩定性好、催化活性高、氧化能力強、廉價且耐光腐蝕而被廣泛采用。光催化法受限于紫外線能量強度，適用于處理低濃度臭氣。

1.2.4 等離子法

等離子技術利用高壓放電擊穿空氣，產生O3、·O、·OH等分子或自由基，將惡臭氣體氧化為硫氧化物、氮氧化物、CO2和H2O等。翁林鋼等[4]通過研究低溫等離子技術在不同條件下對餐廚臭氣的處理效果，發現臭氣降解率與輸入功率、停留時間關系密切。當低溫等離子體反應器的注入功率為15～20 kW時，污染物的降解率可隨注入功率的提高而增大，增幅呈先升高后降低趨勢；氣體停留時間在0.8～2.8 s時，污染物的降解率與反應時間呈正相關。等離子技術易產生SOX、NOX、O3等二次污染，易腐蝕極板，降低設備使用壽命，且投資和運行成本均較高，因此在餐廚臭氣的處理中使用較少。

1.3 生物法

1.3.1 生物濾池法

生物濾池法是利用生長在填料上的微生物，將待處理廢氣通過生命活動轉化為二氧化碳、水以及自身所需的營養物質。生物濾池主要利用微生物將含硫、含氮化合物氧化分解為SO42-、NO3-等無毒無害的物質，達到除臭的目的。生物濾池常用的填料有無機類和有機類兩種，無機類包括陶粒、火山巖、活性炭等?，有機類包括樹皮、木塊、?各類樹脂、塑料及纖維等，具有不同的優缺點。例如，樹皮可以提供微生物營養物質但極易腐爛，引起系統阻力增大、床層塌陷；陶粒和火山巖的強度高，比表面積小，空隙率高，有利于表面掛膜；聚氨酯懸浮球易掛膜，但是易堵塞孔道，難以沖洗。

餐廚垃圾處理廠的除臭風量偏大，導致生物濾池總體造價高。同時，餐廚垃圾臭氣中的惡臭氣體濃度相對較低，營養物質含量較少，易導致菌種新陳代謝變緩、氣體停留時間延長，系統甚至出現無菌或少菌現象。因此，除臭時需要額外添加營養物質，進一步提升除臭系統運行成本。

1.3.2 生物滴濾法

生物滴濾法具有處理效率高、設備少、適應性強、耐受力強及低碳等優點，能夠處理高濃度臭氣，已成為目前的研究重點。生物滴濾系統主要由進氣系統、生物滴濾塔體、循環噴淋系統和排污系統組成。生物滴濾塔體內填充了無機或有機生物填料，供微生物生長掛膜。待處理惡臭組分與噴淋液逆流或并流進入塔內，功能性微生物利用廢氣的污染組分合成自身可利用的物質，促進新陳代謝。

生物滴濾法不需要添加化學藥劑，處理中低濃度VOCs廢氣的效果良好。缺點是需添加營養物，運行成本相對較高。劉啟凱等[5]采用三塔串聯滴濾工藝處理餐廚垃圾惡臭氣體，分別以VOCs和H2S為目標污染物，驗證該工藝對污染物的去除能力。當進口風量為20 000 m3/h，進口VOCs的質量濃度為5～25 mg/m3時，VOCs去除率可達95%以上，H2S去除率可達99.9%。

2 餐廚垃圾處理廠惡臭氣體治理技術

通過對比物理法、化學法、生物法等惡臭氣體處理工藝，結合餐廚垃圾處理廠惡臭氣體的排放現狀，設計“堿洗+預洗+生物濾池+植物液”組合除臭工藝，并應用于南京市某生物能源再利用中心餐廚垃圾處理廠臭氣治理的預處理階段。生物濾池的除臭效果如表1所示，VOCs的去除效果如表2所示。由表1、表2可知，生物濾池中H2S、NH3的最大去除率分別達到99.82%、99.71%，VOCs整體去除率大于90%，達到《惡臭污染物排放標準（征求意見稿）》中的排放標準。

3 結論

餐廚垃圾處理廠在處理垃圾的過程中，如果未及時除去異味，將引發鄰避效應，危害人體健康。針對此問題，餐廚垃圾處理廠應積極采用優化工藝對惡臭氣體進行預處理，以達到國家規定的排放標準。

參考文獻

1 中華人民共和國住房和城鄉建設部.餐廚垃圾處理技術規范：CJJ 184—2012[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

2 王 攀，黃燕冰，袁傳勝，等.國內成功運營的餐廚垃圾處理廠臭氣排放特征研究[J].環境工程學報，2014（2）：624-630.

3 楊志宏，吳 博.惡臭氣體處理技術應用綜述[J].山東化工，2020（14）：47-48.

4 翁林鋼，張 帥，葉 青，等.低溫等離子體技術用于餐廚垃圾惡臭氣體治理的中試研究[J].環境科技，2021（3）：34-37.

5 劉啟凱，王曉璞.生物法組合工藝在餐廚垃圾處理廠廢氣治理中的應用研究[J].山西化工，2023（10）：199-201.

作者簡介：蔡琳琳（1985—），女，河南長垣人，碩士，高級工程師。研究方向：固廢與水污染治理。