城市生活垃圾处理过程中的恶臭防治*

付丹丹 ，赵玉柱，韩文彪，刘 佳，徐 霞

（1.中科院生态环境研究中心鄂尔多斯固体废弃物资源化工程技术研究所，内蒙古 鄂尔多斯 017000；2.鄂尔多斯市城市矿产研究开发有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

城市生活垃圾在收集、运输、贮存和处理过程中产生的恶臭气体含有多种有毒有害物质，可能对人类生存及环境可持续发展造成严重影响[1-2]。笔者对城市垃圾处理过程中恶臭的产生与恶臭控制方法进行概述，重点介绍了生物除臭技术在垃圾处理中的应用，并结合鄂尔多斯固废研究所的示范工程——“城市垃圾联合厌氧发酵处理厂”的臭气现状提出解决方案，为今后城市生活垃圾臭气污染的治理提供参考依据。

1 城市生活垃圾处理过程中恶臭的产生

城市生活垃圾恶臭气体主要来自有机物的厌氧发酵过程，特别是餐厨垃圾的厌氧发酵分解过程。在微生物将垃圾中各类易分解的有机物如蛋白质、脂肪和碳水化合物等作为营养物质加以利用的过程中，这些有机物质受到微生物的作用而腐烂，并产生胺、脂肪酸、有机硫、无机硫及芳香化合物等异味的气态代谢产物或中间产物[3]。

此外，垃圾渗沥液中挥发性脂肪酸的挥发，低沸点气体及液体的释放，以及相对较短分子链物质的产生也是重要的恶臭气体散发源[4]。除了上述生活垃圾恶臭产生的原因外，环境条件例如温度、压力、空气相对湿度以及风速和风向也会显著地影响恶臭散发的强度[5]。

2 恶臭控制技术现状

目前，解决城市生活垃圾恶臭污染问题，主要是通过物理、化学、生物法，或是这些方法的组合[6]。而使用物理化学的方法处理大流量且低浓度的挥发性有机废气和恶臭气体，具有除臭设施费用高、操作复杂、易产生二次污染等缺点。因此物理化学方法的应用具有一定的局限性。生物除臭技术是20世纪50年代后期发展起来的新兴除臭技术[7]，其原理是以生活垃圾处理过程中产生的臭气当中的有机组分作为微生物生命活动的能源或其他养分，通过微生物的生理代谢作用将恶臭成分转化为CO2、H2O、N2、硫酸盐等物质，以达到除臭的目的。

目前国内外采用的生物脱臭法主要有生物过滤法、生物洗涤法、生物滴滤池法和曝气式生物法[8-9]。

2.1 生物过滤法

生物过滤池内部充填有活性填料（包括土壤、泥炭、堆肥等），近几年，草根碳、植物纤维及矿化垃圾等也逐渐成为新兴滤料被应用到活性填料中[10-12]。恶臭气体经加压预湿或降温等预处理工艺后，从滤床底部进入生物滤池，气体中的恶臭物质与填料上的微生物发生代谢作用而最终被分解为水、二氧化碳或其他成分[13]。生物滤池法主要用于处理气态无机污染物（NH3、H2S和挥发性或气态有机污染物）。该法具有投资少、操作简单、处理效率高等优点。目前，该工艺在国内外广泛使用。K.J.Park等将陶瓷载体生物过滤器应用于堆肥厂的除臭，恶臭物质NH3和H2S在该设备运行1个月后的去除率为95%，而且整个实验过程不需要额外提供营养物质。M.Schlegelmilch以成品堆肥作为滤料，对其除臭效果进行研究，结果表明该法具有较高的除臭效率，且价格便宜。但由于该工艺具有占地面积大、填料易酸化等问题，因此实际应用中都要对其进行改进。目前，转动式滤池、闭路悬浮式滤池和螺旋式生物滤池等装置也逐渐被应用在气体脱臭方面。

2.2 生物洗涤法

生物洗涤装置主要是由洗涤器和生物反应器构成。在生物洗涤器内，废气与水逆流接触，使废气中的污染物被水吸收进入液相，通过微生物的代谢反应达到除臭目的。生物洗涤法多用于处理有机臭气和水溶性好的气体。该法的优点是反应条件易控制，占地面积小，压降小，填料不易堵塞，适合吸收水溶性好的气体，具有很好的实际应用。日本某铸造厂和德国某印刷厂应用该工艺处理恶臭气体，除臭效果显著。但这种方法设备成本高、需要投加营养物质、操作复杂、对溶解度小的化合物难以处理，因而其应用具有一定的局限性。

2.3 生物滴滤法

生物滴滤法的装置结构与生物过滤法相似，不同之处在于其顶部设有喷淋装置，而且该工艺所用滤料基本都是非有机质的惰性材料[14]。主要原理是：循环水由上而下不断喷洒在池内的填充填料上，填料表面的微生物在水介质的存在下会形成生物膜。当恶臭气体通过滴滤池时，附着在填料表面上的微生物通过其代谢反应将废气中的污染物降解。该法主要是将含硫化氢和氨转化为硫酸盐和硝酸盐或者氮气。

其反应式为：

研究结果表明该法对处理污染物中恶臭气体（如硫化氢、氨等）具有显著效果。Demmer使用生物滴滤池处理氨气，其去除率可达到90%[15]。杨虹等通过该法处理味精厂挥发性恶臭气体，结果表明以沸石为填料的生物过滤器具有相对较好的处理挥发性恶臭气体的效果，能将臭气强度由4～5级降到0级[16]。

2.4 曝气式生物法

曝气式生物法与污水处理的生物曝气类似，其原理是将恶臭物质以曝气形式分散到含有活性污泥的混合溶液中，借助悬浮生长的微生物降解臭气。此法是由日本率先提出的，用臭气代替空气通入活性污泥曝气池中进行除臭。结果发现活性污泥经过特定时间的驯化后，其中的微生物可对恶臭成分进行降解。80年代初，福山等使用曝气式生物除臭法研究屎尿处理场的臭气，通过对尿调整槽中排出的高浓度臭气进行处理检验后发现：H2S的负荷为1 000～1 600 g/（m3·d），基本达到完全去除。

曝气式生物法适用于各种不同的恶臭气体（H2S、胺、醇醛、低级脂肪酸等）[17]，其去除率均可达99.52%以上。曝气除臭法相对其他除臭方法而言比较简单，甚至可以直接使用污水处理设施进行恶臭治理，这样既可以避免固相介质处理系统严格的湿度要求，也可减少气体短流情况的发生。但由于曝气强度的影响，应严格控制气液比，所以单独使用该法的除臭成本较高。

2.5 生物复合法除臭

鉴于传统生物脱臭对某些臭气的除臭效率不高的原因，人们开始将以上各种生物除臭技术有机的结合在一起，通过多级生物处理，使其充分发挥各自的特点，对不同成分的恶臭物质进行分别处理，确保达标排放。生物复合除臭法具有处理范围广、占地面积小、除臭效率高等特点。目前活性炭－微生物降解除臭工艺在国外已得到广泛推广[18]。在此工艺中，活性炭可以大量吸收氨、硫化氢等有害物质，而活性炭上生长的微生物又可以通过代谢作用吸收恶臭物质并将其降解，进而使活性炭能循环利用。国外已有学者将生物洗涤器和生物过滤器结合使用，发现其对堆肥厂臭气具有较好的去除效果。在该工艺中，恶臭物质主要被生物过滤器降解，其余剩下的污染物被生物洗涤器降解，除此之外，生物洗涤器最重要的作用是作为缓冲器，减少恶臭中的污染物对生物过滤器造成的负荷冲击。

此外，也有将生物过滤法和化学洗涤相结合对臭气中污染物进行联合除臭。在此工艺中，废气依次通过含有氢氧化钠、硫酸、次氯酸钠三级化学洗涤处理单元，废气中的H2S等酸性气体、NH3及其他污染物得到去除，经过化学洗涤器出来的气体再经生物过滤器单元得到进一步净化。

3 生物除臭技术在城市生活垃圾处理方面的应用

生物除臭技术由于具有除臭效率高、污染少、设备简单等优点已被广泛应用于城市生活垃圾的除臭。罗永华等[19]将填埋场土壤中具有相对明显除臭效果的菌株筛选出来，并制成微生物除臭剂，经测试发现该除臭剂能有效减轻垃圾转运站的恶臭。方向平等[11]通过对生物滤池滤料进行研究发现：微生物中的乳酸菌和酵母菌是垃圾除臭的主要功能菌，并针对生物滤池除臭装置，确定相应的运行参数（气体流量、进气总量等），确保能有效去除NH3、H2S、甲硫醇等有机恶臭气体。实验结果表明：该法对城市垃圾处理过程中产生的恶臭气体具有较好的去除效果。鲁艳英等[20]为了确定EM有效微生物的主要菌种，将EM原液加入到适合不同菌种生长的固体培养基中，对其分别进行培养分离，并成功将鉴定出的菌株应用于垃圾渗沥液的除臭。Y.Ohta等[21]将从家畜粪便除臭中筛选出的除臭微生物用于厨房垃圾除臭，垃圾中的恶臭能在60 h内被快速去除。

4 结论

综上所述，生物除臭技术在城市生活垃圾恶臭治理方面已得到广泛应用，且已成为当前国内外环境领域研究的重点。但我国在生物除臭方面的工作起步较晚，因此在实际应用中还需要结合国内外当前的研究经验，同我国城市生活垃圾臭气特性相结合，解决这一难题。中科院生态环境研究中心鄂尔多斯固体废弃物研究所自主研发的“城市有机固体废物联合厌氧发酵”技术是针对几种有机废物资源进行有效整合、综合处理的有效途径，该技术的示范工程——准格尔旗沙圪堵镇生活垃圾综合处理厂产生的臭气所含物质种类多，各物质水溶性、生物降解性差别大，使用常规生物处理技术易出现反应器酸化等问题，难以将臭气物质全部有效去除。根据城市垃圾厌氧发酵厂产生的臭气特点，并针对现有生物除臭技术存在的问题，该所拟研发城市垃圾厌氧处理厂臭气的联合去除与控制组合工艺，在臭气收集末端加设生物滤池等生物除臭工艺，同时结合高效物理吸附剂、强氧化剂等物理化学除臭剂，针对不同功能区和臭气特点应用不同的臭气收集方式和处理技术，以达到解决城市垃圾厌氧处理厂的臭气污染问题。

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