城市生活垃圾堆肥臭气控制途径

闫飞

摘 要：闡述了城市生活垃圾堆肥臭气的产生及主要成分，说明了臭气主要是由垃圾中的有机物质发酵产生的，不同的垃圾组分和不同的堆肥条件，对臭气产生量影响很大。并对臭气控制技术进行了总结。笔者认为“过程控制和末端处理”并重是目前先进、经济和高效的臭气控制方式。

关键词：生活垃圾;臭气;生物除臭;应用

引言：城市生活垃圾堆肥作为生活垃圾处理的一项重要手段，以其无害化程度较高、减量化效果较为明显、可以最大限度地实现生活垃圾处理资源化的特点，在我国目前经济条件下得到了较为广泛的应用。北京、广西、上海、四川、山西运城、安徽合肥等一大批城市均选用垃圾堆肥工艺。

1 堆肥臭气的产生及主要成分

1.1 臭气的产生

垃圾在堆肥过程中，在氧气充足时，垃圾中的有机成分如蛋白质等，在好氧细菌的作用下产生刺激性气体NH3等;在氧气不足时，厌氧细菌将有机物分解为不彻底的氧化产物如含硫的化合物H2S、SO2、硫醇类等和含氮的化合物如胺类、酰胺类等。臭气的产生过程如图1所示。不同的垃圾组分和不同的堆肥条件，对臭气产生量影响很大[1]。此外，温度、空气湿度以及风速等环境条件都会显著地影响臭气的散发量。

1.2 臭气的主要成分

垃圾堆肥过程中将有机物作为营养物质加以利用的过程中，往往伴随着多种臭味物质的产生，这些物质包括脂肪酸、胺、芳香化合物、无机硫、有机硫，以及萜类物质和其它挥发性有机物[2]。但主要的致臭物质来自于厌氧过程，在厌氧条件下，容易产生H2S、挥发性有机酸、硫醇、二甲基硫化物等恶臭污染物。

2 堆肥臭气控制途径

过程控制和末端处理是堆肥臭气控制的有效途径。过程控制是指优化堆肥工艺参数，减少臭气释放;末端处理是指在堆肥过程中将臭气收集后，通过生物除臭法处理后达标排放，减少臭气对环境的污染。

2.1 减少臭气释放的过程控制方法

减少臭气产生的首要方法是使堆肥过程充分有效地进行，这一目的的实现需要对堆肥工艺参数，例如堆肥物料碳氮比、水分、通风方式等方面进行优化与控制。具体方法如下：

（1）碳氮比的调节

堆肥过程中，碳素是堆肥微生物的基本能量来源，也是微生物细胞构成的基本材料。通过加入秸秆、锯末、花生壳等高碳物质可将碳氮比调节至合适范围。一般情况下，微生物每消耗25g有机碳，需要吸收1g氮素，微生物分解有机物较为适宜的碳氮比为25左右。

（2）水分调节

堆肥过程中保持适宜的水分含量，是堆肥成功的首要条件。由于微生物大都缺乏保水机制，所以对水分极为敏感。当含水量在35%—40%之间时，堆肥微生物的降解速率会显著下降，但水分下降到30%以下时，降解过程会完全停止。水分过多，会堵塞堆肥物料孔隙，影响其通透性，易形成厌氧状况，并产生臭气，养分损失大，堆肥同样缓慢。一般认为堆肥物料水分含量最佳范围为50%—60%。

（3）通风方式的控制

在堆肥过程中，要进行通风和规律性的翻堆，其主要目的是供氧、除湿和降温。

① 供氧。氧气供应状况是影响臭气产生的重要外部因素。氧气供给不足会导致厌氧菌的大量滋生，产生挥发性有机酸和厌氧性气体，因此，要确保足够的氧气供应量，对于许多复杂基质，平均需氧量为2.0gO2/g有机质。

② 除湿。在温度较高条件下通风可以除去水分，当空气被堆肥基质加热以后，可以蒸发掉水分，使得物料得到烘干。

③ 降温。通风可以除去有机质分解产生的热量，以控制过程温度。

2.2 末端处理臭气达标排放的方法

目前，解决堆肥臭气的处理方法主要有三类：物理方法、化学方法和生物方法。物理和化学方法具有能耗高，投资大，易产生二次污染等问题;生物方法处理效率高，成本低，环境效益好等。生物方法近几年逐步发展成为臭气处理方法的主流工艺。

目前国内外常用的生物处理方法有生物过滤法、生物洗涤法、生物滴滤法和曝气式生物法。

2.2.1 生物过滤法

生物过滤法是最早被研究和使用的一种处理挥发性有机物和恶臭气体的生物技术。生物过滤法是指臭气被通入填充有活性填料（如堆肥、土壤、泥煤、树皮等）的生物过滤器中，与填料上所附着生长的生物膜（微生物）接触，被微生物所吸附降解，最终转化为简单的无机物或合成新细胞物质，处理后的气体在从生物滤池排出。

2.2.2 生物洗涤法

生物洗涤装置是由一个装有填料的洗涤器和一个具有活性污泥的生物反应器构成。在生物洗涤器内，废气与水逆流接触，使废气中的污染物与填料表面的水接触，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H2S的去除率一般为90%—99%[6]。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。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。

2.2.3 生物滴滤法

生物滴滤法一般被认为是介于生物过滤法和生物洗涤法之间的处理技术[8]，原理是在有氧条件下，利用微生物的代谢活动将臭味气体转化成无味或较少气味气体的方法。它的结构与生物滤池相似，不同之处是生物滴滤池间歇向滤床材料喷水，而生物滤池连续向滤床材料喷水。生物滴滤器所用的滤料通常由非有机质的惰性物料构成，一般也不需要更换[9]。生物滴滤法与生物洗涤法的不同之处在于，废气中污染物的吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内。

该方法是单一使用液相介质来去除恶臭物质的生物法[13]，它是1974年日本福山等率先提出的，与废水处理厂生物曝气类似，只是用臭气代替空气注入活性污泥曝气池中进行脱臭，活性污泥经过3d左右时间的驯化后，其中的微生物即可分解恶臭成分[14]。这种方法适用各种不同不超过极限负荷量的恶臭气体，可以处理各种不同的恶臭成分（H2S、胺类化合物、低级醇醛、低级脂肪酸等），其去除效率均可达99.52%以上。它的处理效率受活性污泥浓度、曝气强度、溶解氧、营养盐的投加、pH值等因素影响。

3 结论

（1）臭气主要是由垃圾中的有机物在微生物作用下发酵产生的，臭气的成分较为复杂，具有大气污染及有害气体污染的双重性，其中致臭物质主要来自于厌氧过程。

（2）传统的臭气处理方法只考虑将臭气收集送入末端处理，难度大、能耗高、运行成本高。笔者认为在垃圾堆肥过程中应该采用“过程控制和末端处理”并重途径来达到除臭的目的。过程控制是通过优化与控制堆肥工艺参数，如调整堆肥物料碳氮比、水分、通风方式等方面，来尽量减少臭气的释放。

（3）生物法处理臭气主要有生物过滤法、生物洗涤法、生物滴滤法和曝气式生物除臭法，其中生物过滤法成本低，但耐负荷能力差;生物洗涤法仅对水溶性致臭物质好;生物滴滤法在处理中低浓度的臭气时具有明显的优势;曝气式生物除臭法受到曝气强度的影响，应严格控制气液比，所以单独使用该法的除臭成本较高。

参考文献：

[1]杨卫英，褚莲清.城市固体废弃物臭气的生物过滤处理法简介[J]， 再生资源研究， 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.