组合式除臭工艺在厨余垃圾堆肥中的应用_陈健.pdf

污染与治理-106-组合式除臭工艺在厨余垃圾堆肥中的应用陈 健，张文帅，郑筱凯（上海野马环保设备工程有限公司，上海 200436）摘要：目前，厨余垃圾堆肥臭气处理主要采用生物除臭工艺，但垃圾堆肥恶臭成分复杂且多样，单一的处理工艺处理效果往往不稳定，而组合式除臭工艺具有良好的发展前景。关键词：恶臭污染物；堆肥；除臭工艺中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-04-36Application of Combined Deodorization Process in Composting of Kitchen WasteChen Jian,Zhang Wenshuai,Zhen Xiaokai(Shanghai Yema Environmental Protection Equipment Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200436,China)Abstract:At present,the odor of kitchen waste compost mainly adopts the biological deodorization process,but the odor components of waste compost are complex and diverse,and the single treatment process is often unstable.The combined deodorization process has a good development prospect.Key words:odor pollutants;composting;deodorization process1前言随着中国人口的不断增长及人民生活质量的提高，垃圾产量也随之增加，其中厨余垃圾所占比重越来越大，相对填埋、焚烧等处理方式，堆肥不但能减少垃圾总量及对环境的污染，经过处理的垃圾堆肥材料还可以用于动物饲料和农业生产肥料等各种应用中，促进了资源的循环利用，实现了垃圾堆肥材料的可再生发展。但垃圾堆肥过程中会产生各种恶臭气体，给周边环境带来不良影响。2恶臭气体的产生与组成厨余垃圾具有易腐烂、热值低、有机质含量丰富等特点，其成分较为复杂，有机物含量高，这些有机物在厌氧、好氧、细菌的作用下会产生多种恶臭气体污染物，具体可划分为硫化物、醚类、醇类、吲哚等，恶臭污染物的嗅阈值和特征气味如表1所示。不同恶臭污染物的臭味阈值及臭味特点各不相同，根据臭气成分，可将臭气大致分为含S化合物、含N化合物和含氧有机物。3堆肥臭气的危害恶臭气体会对人类产生心理影响，使人食欲不振、头昏脑胀、恶心、呕吐及精神受到干扰。硫化氢、硫醇、胺类、氨等可直接对呼吸系统、内分泌系统、循环系统及神经系统产生危害，它具有大气污染和有害气体污染的两重性。情况严重时，臭气还可使公众的自尊受到伤害，使人们对垃圾处理设施投资失去信心，导致出现市场衰退，土地失去出租价值，税收、产值和销售额下降2。4除臭工艺目前常用的除臭工艺包括：植物液洗涤除臭、离子送风除臭、活性炭除臭、化学洗涤除臭、光催化氧化除臭、生物除臭和组合除臭等。4.1植物液洗涤除臭植物液是从多种天然植物的花、茎、根、叶中萃取汁液，由多种有机物通过专业配方和工艺制成。按照植物液的成分不同，可形成醇、生物酸、生物碱、醛、酮、多酚、多糖、萜类等产品。凭借特定的官能团，这些物质对恶臭物质具有很好的物理化学活性，我们可根据臭气源的特性，有针对性地选择不同作用的植物液产品进行复配并做到“对症下药”，以达到良好的异（臭）味控制效果。4.2离子送风除臭离子发生器放电产生高能等离子体，当等离子体电化学能大于废气分子结合能时，即可电离、裂解废气中的部分臭气分子，从而发生一系列复杂的化学反应，将有害物质转化为洁净的无害物质。离子送风是将设定风量的富含正负氧离子的离子气体送入无法密闭的预处理区域及污泥处理区域，并与该空间内的恶臭气体充分接触、瞬间覆盖、有效掺混，不断分解、氧化废气中的污染因子，以达到去除异（臭）味，满足规定排放标准的目的3。4.3活性炭除臭活性炭可以在物理和化学的双重吸附作用下对污染物进行吸附和处理，由于活性炭是一种多孔类物质，具有较大的比表面积和优秀的孔隙结构，因此具有良好的吸附能力，能够和气体充分接触并发生反应，达到臭气治理的目的4。4.4化学洗涤除臭化学洗涤除臭主要是根据臭气的特征，选用化学吸收剂与气体中的臭气分子发生气-液接触，使气相中的臭气分子转移 第一作者简介：陈健（1989-），男，本科，工程师，研究方向:废气治理.污染与治理-107-至液相，吸收剂与臭气分子发生酸碱中和、氧化还原等化学反应，从而达到降解恶臭物质的目的。表1典型恶臭物质嗅阈值测定结果（体积分数）10-61化合物嗅阈值日本参考值气味品质硫化氢0.00120.00041臭鸡蛋味甲硫醇0.000 0670.000 070有烂菜心气味甲硫醚0.0020.003海鲜腥味二甲二硫醚0.0110.002 2洋葱味二硫化碳0.170.21纯二硫化碳有类似氯仿的芳香甜味羰基硫0.460.055有臭鸡蛋味氨0.31.5有强烈的刺激性气味三甲胺0.000 90.000 032鱼腥味苯乙烯0.0340.035塑料味甲苯0.0980.33芳香气味乙苯0.0180.17芳香气味邻二甲苯0.280.38芳香气味，甜味间二甲苯0.0910.041芳香气味1,2,4-三甲苯0.300.12芳香气味丙酸0.008 70.005 7刺激性气味正丁酸0.001 30.000 19汗臭，酸臭味异丁酸0.003 10.001 5酸臭味正戊酸0.002 50.000 037汗臭，酸臭味异戊酸0.000 160.000 087汗臭气味乙醛0.0180.001 5刺激性气味丙醛0.0160.001水果香正丁醛0.000 850.000 67花香，水果香异丁醛0.000 450.000 35焦糊味正戊醛0.001 60.000 41脂肪臭，油哈喇臭，油腻感异戊醛0.000 30.000 10油炸食品味异戊二烯0.0160.038类似柠檬的香味-蒎烯0.0010.018有松木、针叶及树脂样的气息-蒎烯0.500.033具有特有的松节油香气、干燥木材和松脂气味乙醇0.100.52酒精味异丙醇3.926酒精味正丁醇0.0660.038酒精味异丁醇0.0140.011酒精味丙酮7.242辛辣甜味2-丁酮0.170.44类似丙酮气味甲基异丁基酮0.110.17令人愉快的酮样香味乙酸乙酯0.840.87水果香味，凤梨味乙酸正丁酯0.007 90.016水果香味乙酸异丁酯0.290.008 0指甲油味4.5UV光催化氧化除臭UV光催化氧化是靠辐射能（比如光）的作用使化合物被分解或解离的化学反应。在光的辐照下，氧气和水转化成极具活性的氧自由基，氧化力极强，利用高强辐照场对恶臭物质的破坏作用和氧对恶臭物质的氧化去除作用来去除恶臭气体中的硫化氢、氨、甲硫醇、芳香烃等化合物。光催化氧化恶臭净化法属于高级氧化法，其显著特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加H的链式反应，或者通过生成有机过氧化物自由基后，进一步发生氧化分解反应，直接降解为最终产物CO2和H2O，从而达到氧化分解有机物的目的4-5。4.6生物除臭生物除臭的原理为：在适宜的温度、湿度、pH值等条件下，通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质转化为CO2和H2O等无害的物质，从而达到除臭效果。生物除臭原理如图1所示。C、H、N、P、S、O 维生素等O2APD 能 ATP同化（合成）微生物细胞（C5H7NO2）内源呼吸H2O、CO2、NH4+、NO2-、NO3-、SO42-+能量能量利用有机酸、醇、胺等微生物污染气体图1生物除臭原理示意图4.7组合除臭尽管除臭方法有很多种，但厨余垃圾堆肥厂常用的除臭方法为 化学洗涤法和生物除臭法，两种方法优缺点的比较见表2。表2化学洗涤法和生物除臭法的比较名称化学洗涤法生物除臭法优点对特定污染物去除效率高可同时处理含有多种有机、无机污染物的臭气设备建成后，可根据实际需要即开即用系统启动时间短操作弹性较大稳定高效、运行费用低抗冲击负荷能力较强工艺设备简单、管理和操作方便停留时间短，设备占地面积相对较小处理过程中产生的副产品是二氧化碳和水等，不会造成二次污染缺点运行费用相对较高停留时间长，设备占地面积大需要使用不同的药剂处理不同的污染物，常常需要多级洗涤才可去除需维持适当的温度、湿度和pH值维持高pH值，设备内部容易结垢、堵塞不均匀的滤床，容易造成气流短路污染物转移至水中，易造成二次污染除臭效率为80%95%由于单一的处理工艺处理性能往往不稳定，厨余垃圾臭气成分又过于复杂，所以在实际应用中，通常需要采用组合工艺，才能有效处理不同堆肥过程中产生的臭气6。如图2所示，采用生物+化学组合除臭工艺，在生物除臭工艺段单独运行已能达到排放要求的情况下，除臭系统仅运行生物除臭设备，关闭化学洗涤工艺段的水泵，从而降低除臭系统的用水量、药剂消耗量和系统阻力，实现节能降耗。化学洗涤工艺段可提高除臭系统抗冲击负荷的能力，化学洗涤工艺段置于生物除臭工艺段之后，有利于降低系统的运行费用。在仅使用生物除臭工艺段不能满足排放要求的情况下，污染与治理-108-互联网媒体等服务平台进行宣传，在保护区沿途设置宣传语，加强湿地保护宣传策划；创建湿地公园环境保护服务平台，普及自然湿地保护相关知识，提升全体公民湿地保护意识；组织举办相关交流会，加强湿地保护经验总结，强化湿地保护的效果5。4.7因地制宜，开发生态产业为了进一步打造可以反映城市湿地公园生态保护区特色的湿地园林景观旅游业，我们要以湿地公园特色为基础，大力发展度假旅游，提升湿地公园生态度假旅游的经济收益。由于城市湿地公园生态保护区的基本建设包含水体环境、半水体湿地环境、土地资源环境等，有关部门在设计规划城市湿地公园生态保护区时，务必在湿地公园或附近潮湿地区保留农业产业，如农田和渔塘等，同时还要掌握其对湿地公园土壤层和水环境的危害。在城市湿地公园生态保护区发展农田、渔塘等农业产业，不但为游客带来休闲娱乐观光的场地，而且能够促进湿地公园生态保护区经济的可持续发展。5结语总的来说，湿地公园保护与恢复是生态环境保护中十分关键的一部分，湿地公园具有很多功能，可以造福人类。我们作为最大的受益者，应认真实施湿地保护和修复工作，同时还要不断探索湿地公园可持续发展的途径。优良的生态环境是经济发展的前提，我们只有做好生态环境治理，才能集中注意力开展社会经济建设。关注湿地保护和修复应从我做起，共同促进湿地的健康及可持续发展。参考文献：1周新影.浅谈湿地生态保护、修复及可持续发展对策J.现代农业，2020（10）：90-91.2吴茂仓.湿地生态环境保护与修复对策研究J.资源节约与环保，2019（11）：19.3丁中宝.湿地生态保护现状及修复对策探讨J.南方农业，2018，12（18）：163+165.4沈圣齐，李贵波.探究湿地在生态系统中的作用J.农业与技术，2019,39(23):124-126.5刘涛.湿地植物对人工湿地生态环境修复的重要性J.环境与发展，2019,31(10):197+199.可开启化学洗涤工艺段，保证除臭系统在超负荷运行条件下也能满足排放要求。图2除臭系统布置图5工程案例某乡村堆肥厂于2017年7月投入使用，前期采用生物除臭工艺，在项目运行前期，系统排口指标满足 恶臭污染物排放标准（GB 14554-93）7的排放标准，为满足恶臭污染物排放标准（GB 14554-201）（征求意见稿）8的排放标准，在生物除臭工艺段后增设化学除臭工艺段，以提高系统处理效率（见表3）。表3某堆肥厂改造前后除臭排口数据控制项目原生物除臭排口数据（15米限值）组合式除臭排口数据（15米限值）排放速度（Kg/h）排放浓度（mg/m3）排放速度（Kg/h）排放浓度（mg/m3）硫化氢0.0124.8-0.01氨0.05200.0176.76甲硫醇0.0312-0.01臭气浓度（无量纲）733173对处理后的臭气进行检测后，经过比较论证，发现组合式除臭工艺较单一处理工艺的除臭效果有明显改善，处理后的排放指标满足或优于相关排放标准规定的排放限值。6结语随着垃圾分类政策的不断推行，垃圾堆肥技术越来越广泛地应用于厨余垃圾处理中，解决在此过程中产生的臭气污染问题愈发紧迫。伴随恶臭物质排放标准不断提高，单一的除臭工艺缺点愈发凸显，由于臭气成分的复杂性，组合式除臭工艺在厨余垃圾堆肥中有着显著的治理效果。因此，对不同除臭工艺进行组合论证，发掘出适合厨余垃圾臭气的治理工艺，具有重要的研究价值。参考文献：1王亘，翟增秀，耿静，等，40种典型恶臭物质嗅阈值测定J.安全与环境学报,2015，15(6)：348-351.2冯明谦.城市生活垃圾堆肥厂中的除臭技术J 四川环境,2002(2)：44-46.3艾庆文，李先旺，吕晨峰，等.垃圾焚烧发电厂通风除臭设计J 暖通空调,2011，41(6)：72-75.4尤鑫,陈悦,李卿.污水处理厂生物除臭与离子除臭对比分析C.中国环境科学学会2021年科学技术年会环境工程技术创新与应用分会场论文集（三）,2021:69-71+124.5谢军伟.光催化氧化技术在污染物处理方面的应用J.天津化工,2008(2)：48-51.6毕东苏.垃圾堆肥厂臭气的生物脱臭技术综述J.安徽农业科学，2007(27)：8623-8625.7GB 14554-93，恶臭污染物排放标准S.北京：国家环境保护局，1993-07-19.8GB 14554-201，恶臭污染物排放标准（征求意见稿）S.北京：生态环境部、国家市场监督管理总局，201.（上接第99页）