城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場惡臭的防治技術進展

1、城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場惡臭的防治技術進展1 前言 我國城市生活垃圾年清運量約為1.4億噸，除了少部分焚燒、堆肥或回收利用外，其余70以上被運送到填埋場進行處置1。垃圾在填埋場的存放、裝卸、平鋪、壓實等過程中，由于其中有機物的腐爛分解，不可避免將產(chǎn)生惡臭污染。 惡臭氣體按其組成可分成5類：含硫化合物，如H2S、SO2、硫醇、硫醚等；含氮化合物，如氨氣、胺類、酰胺、吲哚等；鹵素及衍生物，如氯氣、鹵代烴等；烴類及芳香烴；含氧有機物，如醇、酚、醛、酮、有機酸等2。 惡臭既會嚴重危害人類健康，又將產(chǎn)生二次污染，因此在填埋場的選址、運行和封場等過程中均應被單列考慮1。特別是在填埋場運行過程中，因其產(chǎn)生量大

2、、持續(xù)時間長、影響范圍廣等特點，近年來已引起人們的廣泛關注。 2 填埋場不同區(qū)域的惡臭控制措施 通常填埋場布局分為：垃圾中轉(zhuǎn)區(qū)、填埋作業(yè)區(qū)、污水收集區(qū)和生活管理區(qū)。根據(jù)臭氣的來源和特點，應采取不同的預防和治理措施。 在垃圾中轉(zhuǎn)或定點傾卸區(qū)，應盡量保證垃圾運輸車輛和貯存設施的封閉性，減少垃圾停留時間，及時清除陳腐垃圾，并定時噴灑藥劑或石灰等防蠅除臭；若有垃圾貯存坑，則應使其處于負壓狀態(tài)，并設有一個小型凹陷裝置，以防止運輸車輛接近起卸平臺時自動門打開后溢出臭氣。在轉(zhuǎn)運完成后，應及時收集灑落的垃圾，并沖洗地面以消除滲濾液產(chǎn)生的惡臭。 在填埋區(qū)實施的斜面作業(yè)中，應在盡量縮小的區(qū)域內(nèi)快速地進行平鋪、壓實

3、和覆土操作。應減少平鋪時垃圾的飛揚和拋灑，確保壓實強度，并采取日覆蓋與適時覆蓋相結合的方式，避免垃圾的暴露。在填埋區(qū)完成后，最終覆土的厚度、材質(zhì)必須遵守防臭規(guī)劃；同時可在其上增加表土，建造植被，以防止水土流失，并減輕惡臭。 在污水收集區(qū)調(diào)節(jié)池、厭氧塘、兼氧塘等處理設施的周圍，應實行通路隔斷，或建造防護林帶、構建蘆葦濕地等方式，減少臭氣污染。鑒于填埋場在選址時就考慮到離周圍居民較遠，可以采用調(diào)節(jié)池加蓋密閉，抽吸臭氣后高空排放的技術路線；對于小型填埋場的調(diào)節(jié)池，也有加除臭菌種的嘗試，但不要加入難降解的有機物，以免加重污水處理的難度。 生活管理區(qū)應處于填埋場的下風向，周圍建有圍墻、灌喬木、綠地、防護

4、林等阻隔，并定時噴灑除臭防腐劑或其它有中和掩蔽作用的藥劑。辦公樓、宿舍、食堂、浴室等設施內(nèi)應密閉，并采取空間消臭和強制通風相結合的方式，最大程度地降低惡臭影響。3 惡臭的常規(guī)治理技術 從最初的擴散稀釋、水洗，發(fā)展到傳統(tǒng)的吸附、焚燒、化學吸收，直至新興的生物脫臭、光催化氧化、臭氧氧化、等離子體分解等除臭技術，惡臭的治理不外乎是借助于物理、化學、生物手段，或其聯(lián)合工藝，通過稀釋中和、吸收轉(zhuǎn)化或生物降解等過程，減輕或消除之。 惡臭的常規(guī)防治技術（如表1所示）各有其優(yōu)勢和局限3-11。物理法只適宜處理低濃度、范圍小的惡臭，且成本較高；化學法除臭不持久，除臭設施投資和運行費用高；生物法雖成本低廉，效果好

5、，但菌種的篩選培養(yǎng)較為困難，見效稍慢。因此，應根據(jù)填埋場惡臭的特性、強度和除臭要求等，選用合適的治理技術，或采取聯(lián)合工藝，以最大程度地降低惡臭，減少污染。 表1 惡臭的常規(guī)防治技術方法名稱原理及特點物理法掩蔽中和法按比例混合兩種有氣味的氣體，以減輕惡臭該法難以直接獲得脫臭效果，成本高稀釋擴散法用煙囪擴散臭氣，或以無臭的空氣將其稀釋至可排放的濃度需建煙囪，能耗大 冷凝法將惡臭物質(zhì)冷凝為液體除去該成本高，適于經(jīng)過預處理的、濃度高，流量大的臭氣 水吸收法操作簡單，投資和運行成本較低對不溶于水的惡臭物質(zhì)凈化效果不好，會產(chǎn)生廢液吸附法吸附劑有活性炭、硅膠、活性白土等脫臭效率高，但吸附容量小、有二次污染化

6、學法化學洗滌法添加NaClO、Cl2等氧化劑，將臭氣中的有機硫和有機胺類等物質(zhì)氧化成臭味較輕或溶解度較高的化合物，然后用酸、堿吸收凈化適用范圍廣，但廢液需要處理O3氧化法利用臭氧的強氧化作用，將臭氣氧化至無臭或低臭對氨無效果，運行費用高光催化氧化TiO2類催化劑在光照下，可產(chǎn)生高化學活性的、可殺菌除臭的O與-OH投資少、高效穩(wěn)定、無二次污染，但對廢氣的預處理要求較高，并受到催化劑固定方式的影響熱力燃燒法在高溫(760)下可較徹底將污染物凈化，并可回收熱量但其投資與運行費用昂貴，僅適用于較小氣量與較高濃度的場合，若反應室的結構稍有不佳，則脫臭不完全催化燃燒法將燃氣與臭氣混合，于300500通過催

7、化劑床層效率高空時短，催化劑易中毒生物法生物過濾法利用細菌、真菌、放線菌等微生物，將臭氣中的有機成分降解為CO2、H2O等物質(zhì)生物吸收法利用生物洗滌塔和曝氣池中的活性污泥，有效地吸附分解臭氣，達到除臭目的土壤堆肥法將污泥、垃圾、糞便等混合，通過好氧發(fā)酵抑制臭氣的產(chǎn)生裝置緊湊、脫臭效率高礦化垃圾法將臭氣通過由礦化垃圾構建的生物濾床該法取材易，成本低，效果好，前景好 投加藥劑法利用各種微生物制劑的特殊功效，快速降解臭氣適用于各類環(huán)衛(wèi)設施，簡單方便聯(lián)合法聯(lián)合幾種工藝，以滿足較高的脫臭要求。如化學吸收吸附、生物過濾活性炭吸附串聯(lián)工藝等4 生物脫臭在填埋場的應用 4.1 常用的生物脫臭工藝 生物技術是在

8、上世紀50年代土壤脫臭法的基礎上發(fā)展起來的 12，它利用微生物的降解作用，把惡臭物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化成CO2、H2O、N2、硫酸鹽等無害物質(zhì)，特別適用于處理水溶性的、可生物降解的低濃度臭氣。該法因具有脫臭效率高、裝置簡單、成本低廉、運行維護方便、無二次污染等特點，在填埋場的除臭應用中前景看好。 常見的生物脫臭工藝（如表2所示）有生物過濾法和生物吸收法13-18。按濾料的不同，前者可分為過濾池和滴濾池脫臭；按氣液接觸方式不同，后者可分為曝氣式和洗滌式脫臭。表2 幾種常用的生物脫臭工藝脫臭工藝原理優(yōu) 點缺 點生物過濾池臭氣經(jīng)過除塵、增濕或降溫等預處理后，從濾床底部由下向上穿過由濾料（主要有土壤、堆肥、泥炭

9、等）構建的濾床，惡臭物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)移到水-微生物混合相，通過固著于濾料上的微生物的代謝作用而被分解掉。投資運行費用極低，處理效率高，氣液接觸面積大，壓降低，運行啟動容易占地大，需定期更換，填料操作條件不易控制，適應進氣濃度變化慢，顆粒物質(zhì)會堵塞濾床 生物滴濾池除臭過程生物濾池相似，但濾料是聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供營養(yǎng)物質(zhì)的惰性材料。因此只有針對某些惡臭物質(zhì)而降解的微生物附著在濾料上，避免了濾池中混合微生物群同時消耗濾料有機質(zhì)的現(xiàn)象。微生物數(shù)量大，無須更換惰性濾料，處理負荷大緩沖能力強，運行費用低壓降低，需不斷投加營養(yǎng)物，操作復雜，傳質(zhì)面積小，剩余污泥有待處理，營養(yǎng)過剩時微生物的繁殖

10、會引起堵塞 曝氣式脫臭與廢水的活性污泥法處理過程相似，將惡臭物質(zhì)以曝氣形式分散到含活性污泥的混合溶液中，通過懸浮生長的微生物降解臭氣。經(jīng)濟、簡單、可借鑒污水處理設施，無須新建脫臭裝置受到曝氣強度的限制，需控制氣液體積比，單獨用于除臭成本高洗滌式脫臭將惡臭物質(zhì)和含懸浮泥漿的混合液充分接觸，使之在吸收池中從臭氣中去除掉，洗滌液再送到反應池中，通過懸浮生長的微生物的代謝活動降解溶解的惡臭物質(zhì)。占地小、適用范圍大，壓降低，處理量大，操作條件易于控制投資運行費用高，需不斷投加營養(yǎng)物，操作復雜，傳質(zhì)面積小，剩余污泥有待處理 在表2的生物脫臭工藝中，生物濾池法研究得最多，工藝也最成熟。其脫臭效率除受附著微生

11、物、濕度、pH值、溫度、布氣均勻性等影響外，濾料性能的影響也至關重要，近年來，草根碳19、植物纖維20、礦化垃圾21等新型濾料也逐漸被運用到填埋氣的脫臭中。同時，各種改進的濾池22，如閉路懸浮式濾池、轉(zhuǎn)動式濾池和螺旋式生濾池，以及生物膜反應池23等裝置在氣體脫臭上的應用也開始出現(xiàn)。4.2 組合式生物脫臭工藝鑒于傳統(tǒng)生物脫臭可能對某些臭氣的脫除效率不高，國外已有活性炭吸附-微生物降解組合工藝的應用24。其中，活性炭可以大量吸收、吸附臭氣中的NH3、H2S等物質(zhì)，附著于活性炭生長的微生物經(jīng)過馴化后，可吸收惡臭物質(zhì)并將其降解，從而使得活性炭得到再生。這不僅延長了活性炭壽命，降低了除臭成本，使占地大為

12、縮小，且獲得了良好的除臭效果。 在組合式高效生物滴濾器中，通過添加一些增濕循環(huán)液的藥劑，可強化生物處理系統(tǒng)效果25。在該法中，臭氣進入組合式生物滴濾器后，首先通過洗滌區(qū)除塵增濕，然后進入生化區(qū)去除惡臭物質(zhì)組分，最終除霧脫水再經(jīng)風機加壓后由排氣筒排放，與傳統(tǒng)生物處理法相比，組合式高效生物滴濾器大大縮小了占地面積，系統(tǒng)整合了氣體增濕、生物凈化、除霧等流程于一體，便于自動控制。為避免進氣中某些高濃度的惡臭物質(zhì)對微生物產(chǎn)生毒害作用，致使脫臭效率下降，可以把生物法與化學法結合起來應用26。其措施是前段串聯(lián)四個濕式洗滌室，這樣原臭氣濃度就會降到微生物可承受的范圍，再經(jīng)過后段的兩個并行的生物脫臭裝置處理后，

13、即可排放。4.3 微生物菌群除臭劑 微生物菌群除臭劑能有效抑制致臭微生物的生理生化活動，使臭氣消除效果比較持久。在填埋場內(nèi)，它既可通過噴灑菌群稀釋液，有效降低NH3、H2S等臭氣的濃度；又可在生物脫臭池中添加高效除臭菌種，提高生物脫臭效率。因此，除臭劑空間脫臭和局部強化脫臭技術的結合，將使填埋場中惡臭污染大大降低。 丁雪梅等27已培育出在垃圾填埋場的除臭防蠅中有成功應用的復合型微生物制。羅永華等28也從填埋場附近的土壤中篩選出菌珠，并研制出有明顯脫臭效果的微生物除臭劑。美國一家公司14生產(chǎn)的投菌活性污泥制品，其菌液含有7種菌屬組分，可有效脫除臭氣。 目前，微生物菌群除臭劑的發(fā)展方向是：制備固定

14、化微生物，如海藻酸鈉包埋的固定化微生物對甲硫醇的去除率高達90；篩選出對生化性較差的惡臭物質(zhì)，具有特殊降解性能的高效廣譜菌；尋找菌株的最佳組合，或存活容易、適應性強及遺傳性穩(wěn)定的優(yōu)勢菌株。如分解H2S的黃單胞菌DY44等；通過基因工程改造菌株，把許多降解特性組合在一起，培育超級脫臭細菌；將除臭劑制劑化、商品化。 4.4 生物脫臭技術在填埋場的應用展望 隨著我國衛(wèi)生填埋場向著生態(tài)型和綜合利用型方向的發(fā)展，場內(nèi)的除臭問題已刻不容緩。結合填埋場的實際，生物脫臭技術，因其運行費用極低、除臭效果好、操作方便等特點，將逐漸成為場內(nèi)大范圍除臭的主導技術。當前，我國對生物法的研究主要集中在工藝、材料上，有關微生物菌群方面的研究較為薄弱，微生物脫臭尚有許多亟待解決的問題，以后的研究方向應為：選擇適當?shù)臑V料，提高濾料的表面性能，使之既有效增強生物的吸附和吸收功能，又不造成濾料的堵塞；篩選和馴化適當?shù)奈⑸铮槍π缘亟到馓囟ǖ挠袡C污染物，提高生物負荷；建立微生物降解動力學模型，選擇適當?shù)倪\行參數(shù)及控制參數(shù)；合理選擇多種工藝串聯(lián)，使之適合不同污染物組成的廢氣，降低總處理成本；開發(fā)出結構緊湊、投資省、能耗低、運行穩(wěn)定的生物處理系統(tǒng)、裝置和設備。 5.結果和討論 衛(wèi)生填埋場的惡臭污染因其范圍廣、濃度高和危害大等特點，不僅嚴重著環(huán)衛(wèi)人員的健康、影響周邊經(jīng)濟的發(fā)展，而且已經(jīng)成為一種社會公害，引