付丹丹 ，趙玉柱，韓文彪，劉 佳，徐 霞

（1.中科院生態(tài)環(huán)境研究中心鄂爾多斯固體廢棄物資源化工程技術(shù)研究所，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000；2.鄂爾多斯市城市礦產(chǎn)研究開發(fā)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

城市生活垃圾在收集、運輸、貯存和處理過程中產(chǎn)生的惡臭氣體含有多種有毒有害物質(zhì)，可能對人類生存及環(huán)境可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重影響[1-2]。筆者對城市垃圾處理過程中惡臭的產(chǎn)生與惡臭控制方法進(jìn)行概述，重點介紹了生物除臭技術(shù)在垃圾處理中的應(yīng)用，并結(jié)合鄂爾多斯固廢研究所的示范工程——“城市垃圾聯(lián)合厭氧發(fā)酵處理廠”的臭氣現(xiàn)狀提出解決方案，為今后城市生活垃圾臭氣污染的治理提供參考依據(jù)。

1 城市生活垃圾處理過程中惡臭的產(chǎn)生

城市生活垃圾惡臭氣體主要來自有機物的厭氧發(fā)酵過程，特別是餐廚垃圾的厭氧發(fā)酵分解過程。在微生物將垃圾中各類易分解的有機物如蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等作為營養(yǎng)物質(zhì)加以利用的過程中，這些有機物質(zhì)受到微生物的作用而腐爛，并產(chǎn)生胺、脂肪酸、有機硫、無機硫及芳香化合物等異味的氣態(tài)代謝產(chǎn)物或中間產(chǎn)物[3]。

此外，垃圾滲瀝液中揮發(fā)性脂肪酸的揮發(fā)，低沸點氣體及液體的釋放，以及相對較短分子鏈物質(zhì)的產(chǎn)生也是重要的惡臭氣體散發(fā)源[4]。除了上述生活垃圾惡臭產(chǎn)生的原因外，環(huán)境條件例如溫度、壓力、空氣相對濕度以及風(fēng)速和風(fēng)向也會顯著地影響惡臭散發(fā)的強度[5]。

2 惡臭控制技術(shù)現(xiàn)狀

目前，解決城市生活垃圾惡臭污染問題，主要是通過物理、化學(xué)、生物法，或是這些方法的組合[6]。而使用物理化學(xué)的方法處理大流量且低濃度的揮發(fā)性有機廢氣和惡臭氣體，具有除臭設(shè)施費用高、操作復(fù)雜、易產(chǎn)生二次污染等缺點。因此物理化學(xué)方法的應(yīng)用具有一定的局限性。生物除臭技術(shù)是20世紀(jì)50年代后期發(fā)展起來的新興除臭技術(shù)[7]，其原理是以生活垃圾處理過程中產(chǎn)生的臭氣當(dāng)中的有機組分作為微生物生命活動的能源或其他養(yǎng)分，通過微生物的生理代謝作用將惡臭成分轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、N2、硫酸鹽等物質(zhì)，以達(dá)到除臭的目的。

目前國內(nèi)外采用的生物脫臭法主要有生物過濾法、生物洗滌法、生物滴濾池法和曝氣式生物法[8-9]。

2.1 生物過濾法

生物過濾池內(nèi)部充填有活性填料（包括土壤、泥炭、堆肥等），近幾年，草根碳、植物纖維及礦化垃圾等也逐漸成為新興濾料被應(yīng)用到活性填料中[10-12]。惡臭氣體經(jīng)加壓預(yù)濕或降溫等預(yù)處理工藝后，從濾床底部進(jìn)入生物濾池，氣體中的惡臭物質(zhì)與填料上的微生物發(fā)生代謝作用而最終被分解為水、二氧化碳或其他成分[13]。生物濾池法主要用于處理氣態(tài)無機污染物（NH3、H2S和揮發(fā)性或氣態(tài)有機污染物）。該法具有投資少、操作簡單、處理效率高等優(yōu)點。目前，該工藝在國內(nèi)外廣泛使用。K.J.Park等將陶瓷載體生物過濾器應(yīng)用于堆肥廠的除臭，惡臭物質(zhì)NH3和H2S在該設(shè)備運行1個月后的去除率為95%，而且整個實驗過程不需要額外提供營養(yǎng)物質(zhì)。M.Schlegelmilch以成品堆肥作為濾料，對其除臭效果進(jìn)行研究，結(jié)果表明該法具有較高的除臭效率，且價格便宜。但由于該工藝具有占地面積大、填料易酸化等問題，因此實際應(yīng)用中都要對其進(jìn)行改進(jìn)。目前，轉(zhuǎn)動式濾池、閉路懸浮式濾池和螺旋式生物濾池等裝置也逐漸被應(yīng)用在氣體脫臭方面。

2.2 生物洗滌法

生物洗滌裝置主要是由洗滌器和生物反應(yīng)器構(gòu)成。在生物洗滌器內(nèi)，廢氣與水逆流接觸，使廢氣中的污染物被水吸收進(jìn)入液相，通過微生物的代謝反應(yīng)達(dá)到除臭目的。生物洗滌法多用于處理有機臭氣和水溶性好的氣體。該法的優(yōu)點是反應(yīng)條件易控制，占地面積小，壓降小，填料不易堵塞，適合吸收水溶性好的氣體，具有很好的實際應(yīng)用。日本某鑄造廠和德國某印刷廠應(yīng)用該工藝處理惡臭氣體，除臭效果顯著。但這種方法設(shè)備成本高、需要投加營養(yǎng)物質(zhì)、操作復(fù)雜、對溶解度小的化合物難以處理，因而其應(yīng)用具有一定的局限性。

2.3 生物滴濾法

生物滴濾法的裝置結(jié)構(gòu)與生物過濾法相似，不同之處在于其頂部設(shè)有噴淋裝置，而且該工藝所用濾料基本都是非有機質(zhì)的惰性材料[14]。主要原理是：循環(huán)水由上而下不斷噴灑在池內(nèi)的填充填料上，填料表面的微生物在水介質(zhì)的存在下會形成生物膜。當(dāng)惡臭氣體通過滴濾池時，附著在填料表面上的微生物通過其代謝反應(yīng)將廢氣中的污染物降解。該法主要是將含硫化氫和氨轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和硝酸鹽或者氮氣。

其反應(yīng)式為：

研究結(jié)果表明該法對處理污染物中惡臭氣體（如硫化氫、氨等）具有顯著效果。Demmer使用生物滴濾池處理氨氣，其去除率可達(dá)到90%[15]。楊虹等通過該法處理味精廠揮發(fā)性惡臭氣體，結(jié)果表明以沸石為填料的生物過濾器具有相對較好的處理揮發(fā)性惡臭氣體的效果，能將臭氣強度由4～5級降到0級[16]。

2.4 曝氣式生物法

曝氣式生物法與污水處理的生物曝氣類似，其原理是將惡臭物質(zhì)以曝氣形式分散到含有活性污泥的混合溶液中，借助懸浮生長的微生物降解臭氣。此法是由日本率先提出的，用臭氣代替空氣通入活性污泥曝氣池中進(jìn)行除臭。結(jié)果發(fā)現(xiàn)活性污泥經(jīng)過特定時間的馴化后，其中的微生物可對惡臭成分進(jìn)行降解。80年代初，福山等使用曝氣式生物除臭法研究屎尿處理場的臭氣，通過對尿調(diào)整槽中排出的高濃度臭氣進(jìn)行處理檢驗后發(fā)現(xiàn)：H2S的負(fù)荷為1 000～1 600 g/（m3·d），基本達(dá)到完全去除。

曝氣式生物法適用于各種不同的惡臭氣體（H2S、胺、醇醛、低級脂肪酸等）[17]，其去除率均可達(dá)99.52%以上。曝氣除臭法相對其他除臭方法而言比較簡單，甚至可以直接使用污水處理設(shè)施進(jìn)行惡臭治理，這樣既可以避免固相介質(zhì)處理系統(tǒng)嚴(yán)格的濕度要求，也可減少氣體短流情況的發(fā)生。但由于曝氣強度的影響，應(yīng)嚴(yán)格控制氣液比，所以單獨使用該法的除臭成本較高。

2.5 生物復(fù)合法除臭

鑒于傳統(tǒng)生物脫臭對某些臭氣的除臭效率不高的原因，人們開始將以上各種生物除臭技術(shù)有機的結(jié)合在一起，通過多級生物處理，使其充分發(fā)揮各自的特點，對不同成分的惡臭物質(zhì)進(jìn)行分別處理，確保達(dá)標(biāo)排放。生物復(fù)合除臭法具有處理范圍廣、占地面積小、除臭效率高等特點。目前活性炭－微生物降解除臭工藝在國外已得到廣泛推廣[18]。在此工藝中，活性炭可以大量吸收氨、硫化氫等有害物質(zhì)，而活性炭上生長的微生物又可以通過代謝作用吸收惡臭物質(zhì)并將其降解，進(jìn)而使活性炭能循環(huán)利用。國外已有學(xué)者將生物洗滌器和生物過濾器結(jié)合使用，發(fā)現(xiàn)其對堆肥廠臭氣具有較好的去除效果。在該工藝中，惡臭物質(zhì)主要被生物過濾器降解，其余剩下的污染物被生物洗滌器降解，除此之外，生物洗滌器最重要的作用是作為緩沖器，減少惡臭中的污染物對生物過濾器造成的負(fù)荷沖擊。

此外，也有將生物過濾法和化學(xué)洗滌相結(jié)合對臭氣中污染物進(jìn)行聯(lián)合除臭。在此工藝中，廢氣依次通過含有氫氧化鈉、硫酸、次氯酸鈉三級化學(xué)洗滌處理單元，廢氣中的H2S等酸性氣體、NH3及其他污染物得到去除，經(jīng)過化學(xué)洗滌器出來的氣體再經(jīng)生物過濾器單元得到進(jìn)一步凈化。

3 生物除臭技術(shù)在城市生活垃圾處理方面的應(yīng)用

生物除臭技術(shù)由于具有除臭效率高、污染少、設(shè)備簡單等優(yōu)點已被廣泛應(yīng)用于城市生活垃圾的除臭。羅永華等[19]將填埋場土壤中具有相對明顯除臭效果的菌株篩選出來，并制成微生物除臭劑，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)該除臭劑能有效減輕垃圾轉(zhuǎn)運站的惡臭。方向平等[11]通過對生物濾池濾料進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：微生物中的乳酸菌和酵母菌是垃圾除臭的主要功能菌，并針對生物濾池除臭裝置，確定相應(yīng)的運行參數(shù)（氣體流量、進(jìn)氣總量等），確保能有效去除NH3、H2S、甲硫醇等有機惡臭氣體。實驗結(jié)果表明：該法對城市垃圾處理過程中產(chǎn)生的惡臭氣體具有較好的去除效果。魯艷英等[20]為了確定EM有效微生物的主要菌種，將EM原液加入到適合不同菌種生長的固體培養(yǎng)基中，對其分別進(jìn)行培養(yǎng)分離，并成功將鑒定出的菌株應(yīng)用于垃圾滲瀝液的除臭。Y.Ohta等[21]將從家畜糞便除臭中篩選出的除臭微生物用于廚房垃圾除臭，垃圾中的惡臭能在60 h內(nèi)被快速去除。

4 結(jié)論

綜上所述，生物除臭技術(shù)在城市生活垃圾惡臭治理方面已得到廣泛應(yīng)用，且已成為當(dāng)前國內(nèi)外環(huán)境領(lǐng)域研究的重點。但我國在生物除臭方面的工作起步較晚，因此在實際應(yīng)用中還需要結(jié)合國內(nèi)外當(dāng)前的研究經(jīng)驗，同我國城市生活垃圾臭氣特性相結(jié)合，解決這一難題。中科院生態(tài)環(huán)境研究中心鄂爾多斯固體廢棄物研究所自主研發(fā)的“城市有機固體廢物聯(lián)合厭氧發(fā)酵”技術(shù)是針對幾種有機廢物資源進(jìn)行有效整合、綜合處理的有效途徑，該技術(shù)的示范工程——準(zhǔn)格爾旗沙圪堵鎮(zhèn)生活垃圾綜合處理廠產(chǎn)生的臭氣所含物質(zhì)種類多，各物質(zhì)水溶性、生物降解性差別大，使用常規(guī)生物處理技術(shù)易出現(xiàn)反應(yīng)器酸化等問題，難以將臭氣物質(zhì)全部有效去除。根據(jù)城市垃圾厭氧發(fā)酵廠產(chǎn)生的臭氣特點，并針對現(xiàn)有生物除臭技術(shù)存在的問題，該所擬研發(fā)城市垃圾厭氧處理廠臭氣的聯(lián)合去除與控制組合工藝，在臭氣收集末端加設(shè)生物濾池等生物除臭工藝，同時結(jié)合高效物理吸附劑、強氧化劑等物理化學(xué)除臭劑，針對不同功能區(qū)和臭氣特點應(yīng)用不同的臭氣收集方式和處理技術(shù)，以達(dá)到解決城市垃圾厭氧處理廠的臭氣污染問題。

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