徐 振，李 薇，吳瀟瀟

（1.華北電力大學(xué)，北京 102206；2.天津辰力工程設(shè)計(jì)有限公司，天津 300010）

餐廚垃圾包括餐飲垃圾和廚余垃圾，主要為飲食剩余物和果蔬、肉食、油脂、面點(diǎn)等加工過程的廢棄物[1]。隨著我國居民生活水平的不斷提高及餐飲行業(yè)的快速發(fā)展，中國餐廚垃圾產(chǎn)生量與日俱增。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年前三季度全國餐飲收入達(dá)32 750 億元，同比增長29.8%[2]。市場存在大量急需收集、轉(zhuǎn)運(yùn)、處置的餐廚垃圾。近年來，國家出臺(tái)了垃圾分類政策，其中餐廚垃圾處置受到行業(yè)的廣泛關(guān)注，各地餐廚垃圾處置項(xiàng)目相繼提上日程，部分生活垃圾焚燒發(fā)電廠憑借自身經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，投資建設(shè)餐廚垃圾協(xié)同處置項(xiàng)目。

惡臭廢氣作為餐廚垃圾處置過程中不可避免的產(chǎn)物，其感官體現(xiàn)為綜合性惡臭異味。張妍等[3]對(duì)3個(gè)餐廚垃圾處置項(xiàng)目的廢氣進(jìn)行采樣分析，結(jié)果表明，惡臭廢氣中典型的惡臭物質(zhì)為氨、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫等，可初步考慮將其作為國內(nèi)餐廚垃圾處理設(shè)施的典型惡臭物質(zhì)。上述惡臭物質(zhì)是二次氣溶膠粒子形成的重要前體物，能進(jìn)一步誘發(fā)灰霾污染，嚴(yán)重危害人體健康和生態(tài)環(huán)境[4]。餐廚垃圾協(xié)同處置工藝能將惡臭廢氣引入垃圾倉，經(jīng)焚燒后實(shí)現(xiàn)無臭化處置。但和其他垃圾處置項(xiàng)目一樣，餐廚垃圾的處置過程存在車間內(nèi)惡臭廢氣逸散、積聚以及應(yīng)急除臭排放的廢氣仍有異味等問題。因此，如何有效控制和處理這些惡臭廢氣是餐廚垃圾處理企業(yè)急需解決的主要難題。

1 工程概況

某企業(yè)建設(shè)有200 t/d 餐廚垃圾處理間，其與城市垃圾焚燒發(fā)電廠合建，處理工藝如圖1 所示。餐廚垃圾處理間內(nèi)的設(shè)備位于一個(gè)單獨(dú)空間。車間抽氣保持負(fù)壓，最大風(fēng)量為70 000 m3/h，惡臭廢氣進(jìn)入焚燒爐焚燒或經(jīng)應(yīng)急除臭系統(tǒng)中堿酸洗滌和紫外線（UV）光解處置達(dá)標(biāo)后排放。

圖1 餐廚垃圾處理工藝

2 車間環(huán)境問題

生產(chǎn)過程中，車間內(nèi)惡臭廢氣的逸散和積聚等環(huán)境問題呈現(xiàn)控制難度大的特點(diǎn)。一方面，臭源點(diǎn)密封性差，造成惡臭廢氣逸散；另一方面，車間環(huán)境負(fù)壓與臭源點(diǎn)負(fù)壓不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致惡臭廢氣積聚。目前，國內(nèi)部分餐廚垃圾處理廠普遍采用的措施是增大車間負(fù)壓，但仍不能有效解決臭氣逸散和積聚問題，同時(shí)增加了引風(fēng)機(jī)能耗，造成處理廢氣的成本顯著增加。

3 車間環(huán)境治理措施

為減少惡臭廢氣產(chǎn)生量、控制處理成本，實(shí)現(xiàn)車間環(huán)境無臭化，該企業(yè)有針對(duì)性地制定了源點(diǎn)控制、梯度引流、精細(xì)控制和強(qiáng)化生產(chǎn)管理的治理方案。

3.1 減少臭源點(diǎn)、隔離重點(diǎn)臭源點(diǎn)區(qū)域并密封臭源點(diǎn)，確保源點(diǎn)惡臭廢氣可控

餐廚垃圾處置項(xiàng)目的臭源點(diǎn)主要存在于卸料間、各類儲(chǔ)液水池（水箱）、渣間、車間地溝、螺旋和設(shè)備觀察窗口等位置。一是減少車間內(nèi)臭源點(diǎn)數(shù)量。車間內(nèi)布置監(jiān)控設(shè)施，現(xiàn)場儀表與電動(dòng)/氣動(dòng)閥門聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化監(jiān)管，并采用透明視盅等，取代傳統(tǒng)打開式設(shè)備觀察窗口，僅取樣管保留了必需的人工觀測點(diǎn)。二是隔離重點(diǎn)臭源區(qū)域。用隔離間將卸料斗卸料區(qū)域封閉，利用螺旋將固渣輸送至垃圾倉，取消原開放式渣間。三是封閉臭源點(diǎn)。水池密封采用水封方式，罐體/箱體蓋板進(jìn)行密封。通過以上措施，嚴(yán)格控制車間臭源點(diǎn)惡臭廢氣。

3.2 合理分配臭源點(diǎn)換氣量，在一定空間范圍內(nèi)形成氣流梯度

車間通過合理分配臭源點(diǎn)換氣量，使廢氣按照預(yù)設(shè)的氣流梯度路線流動(dòng)，能局部改善車間內(nèi)臭氣分布，起到引流導(dǎo)向作用。既定路線為：外界環(huán)境—車間環(huán)境—非密封臭源點(diǎn)—收集風(fēng)管—焚燒爐/應(yīng)急除臭系統(tǒng)、密封臭源點(diǎn)—收集風(fēng)管—焚燒爐/應(yīng)急除臭系統(tǒng)、非密封臭源點(diǎn)—密封臭源點(diǎn)—收集風(fēng)管—焚燒爐/應(yīng)急除臭系統(tǒng)。

3.3 確定引風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)參數(shù)，降低收集風(fēng)管靜壓，確保惡臭廢氣產(chǎn)生量最小化

臭源點(diǎn)的物料蒸發(fā)量（臭氣產(chǎn)生量）與該點(diǎn)抽氣的風(fēng)壓有關(guān)，通過精細(xì)調(diào)整臭源點(diǎn)的臭氣收集管手閥，保障臭源點(diǎn)抽氣量稍大于廢氣產(chǎn)生量，能減緩物料蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)惡臭廢氣產(chǎn)生量最小化。目前，引風(fēng)系統(tǒng)收集風(fēng)管靜壓由600 Pa 降至350 Pa，風(fēng)機(jī)頻率由41 Hz 降至20 Hz，末端排風(fēng)量由25 000 m3/h 降至 10 800 m3/h 左右，大大降低了后續(xù)處理系統(tǒng)的負(fù)荷和引風(fēng)機(jī)能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

3.4 強(qiáng)化生產(chǎn)管理，非密封臭源點(diǎn)不積存臭源物

非生產(chǎn)期間，為保障車間內(nèi)臭源點(diǎn)惡臭廢氣可控，降低除臭成本，應(yīng)及時(shí)清理非密封臭源點(diǎn)物料，避免引風(fēng)機(jī)24 h開啟。

采用上述惡臭廢氣治理措施后，車間內(nèi)惡臭廢氣的逸散、積聚問題得到解決，基本實(shí)現(xiàn)無臭化。當(dāng)前，車間各臭源點(diǎn)信息如表1所示。

表1 車間各臭源點(diǎn)信息

4 應(yīng)急除臭工藝

在焚燒爐故障的情況下，啟用應(yīng)急除臭系統(tǒng)，惡臭廢氣經(jīng)應(yīng)急除臭系統(tǒng)處理后外排。但排氣區(qū)域存在明顯的異味。為保障排氣區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量，對(duì)排氣口的達(dá)標(biāo)惡臭廢氣進(jìn)行成分分析，探討異味產(chǎn)生的原因及現(xiàn)有應(yīng)急除臭工藝的優(yōu)化措施。

4.1 應(yīng)急除臭廢氣排放分析

惡臭廢氣經(jīng)應(yīng)急除臭工藝處理后，排放氣體的成分濃度應(yīng)符合《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 12/059—2018）。該企業(yè)25 m 煙囪排放口的氣體成分濃度與標(biāo)準(zhǔn)限值如表2 所示。由此可以看出，排放口處硫化氫、氨、甲硫醇、二甲二硫含量和惡臭廢氣濃度均超出標(biāo)準(zhǔn)限值。其中，硫化氫含量超出150%，氨含量超出500%，甲硫醇含量超出57.14%，二甲二硫含量超出324%，惡臭廢氣濃度超出1 980%。

表2 惡臭廢氣成分濃度及標(biāo)準(zhǔn)限值

惡臭廢氣濃度是多種污染物綜合的結(jié)果，下面分析排放口主要致臭成分的濃度和嗅閾值[5]，結(jié)果如表3 所示。由表3 可知，氨、硫化氫、甲硫醇、二甲二硫在25 m煙囪排放口的實(shí)測值均超過人體嗅閾值。其中，硫化氫和甲硫醇惡臭貢獻(xiàn)值較高，二甲二硫的惡臭貢獻(xiàn)值一般，氨的惡臭貢獻(xiàn)值最低。

表3 主要致臭成分濃度及致臭貢獻(xiàn)值

4.2 應(yīng)急除臭工藝的優(yōu)化

目前，國內(nèi)外餐廚垃圾處理廠惡臭廢氣處理工藝主要包括焚燒法、生物法、等離子法、活性炭吸附法和UV 氧化法等，其主要原理及優(yōu)缺點(diǎn)如表4所示。

基于表4 對(duì)各種除臭工藝的比選，考慮當(dāng)前餐廚垃圾臭氣的特點(diǎn)和成本等因素，該企業(yè)在現(xiàn)有的應(yīng)急除臭流程后加裝活性炭吸附設(shè)備，如圖2 所示。優(yōu)化后的工藝不僅具有處理能力大、啟動(dòng)快速、能間斷運(yùn)行的特點(diǎn)，而且能適用于成分更復(fù)雜、比例不固定的惡臭廢氣處理。

圖2 優(yōu)化后的應(yīng)急除臭工藝

表4 不同惡臭廢氣處理工藝的原理及優(yōu)缺點(diǎn)

（續(xù)表4）

4.3 應(yīng)急除臭工藝的可行性

活性炭吸附的機(jī)理是物理吸附和化學(xué)吸附，其對(duì)該餐廚垃圾處置項(xiàng)目惡臭組分中低濃度的硫化氫、氨、甲硫醇、二甲二硫具有良好的去除效果?；钚蕴吭诔舴矫娴膽?yīng)用比較廣泛，技術(shù)成熟，符合備用系統(tǒng)需求?；钚蕴烤哂斜缺砻娣e大、孔隙結(jié)構(gòu)豐富的特性，表面有羰基、吡喃酮等含氧基團(tuán)及含氮基團(tuán)。因此，可利用活性炭吸附廢氣中的惡臭物質(zhì)。其中，含氧基團(tuán)作為極性基團(tuán)，能吸附水蒸氣并在活性炭表面形成水膜，增強(qiáng)活性炭對(duì)硫化氫的吸附能力；含氮基團(tuán)能增強(qiáng)活性炭的堿性，進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)硫化氫的吸附能力。積累在活性炭孔隙中的廢氣組分（硫化氫等）能與活性炭表面羰基、吡喃酮發(fā)生氧化反應(yīng)。研究表明，通入氨氣，能夠提高活性炭對(duì)餐廚垃圾臭氣中硫化氫和甲硫醇的吸附性能。因此，增加活性炭吸附設(shè)備能顯著提升應(yīng)急除臭工藝的處理效果。為了驗(yàn)證處理效果，該企業(yè)將優(yōu)化應(yīng)急除臭工藝前后的惡臭廢氣排放數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如表5所示。

表5 煙囪排放口廢氣檢測結(jié)果對(duì)比

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的應(yīng)急除臭工藝能顯著降低煙囪排放口廢氣中氨、硫化氫、甲硫醇、二甲二硫等惡臭物質(zhì)的含量，有組織排放臭氣濃度也降至112，排放區(qū)域體感異味基本消失。

5 結(jié)論

針對(duì)惡臭廢氣治理，餐廚垃圾處理項(xiàng)目要結(jié)合車間內(nèi)部布置及垃圾處置工藝流程，進(jìn)行全方位的防臭除臭措施分析，形成一整套與工藝流程相適應(yīng)的處理體系。該企業(yè)通過車間內(nèi)源點(diǎn)控制、梯度引流和精細(xì)控制等措施打造了無臭的車間環(huán)境，同時(shí)降低了惡臭廢氣的排放總量和引風(fēng)機(jī)功率，達(dá)到了節(jié)能減排的目標(biāo)。優(yōu)化后的“堿酸洗滌+UV 氧化+活性炭吸附”應(yīng)急除臭工藝能有效降低排氣口惡臭廢氣的濃度和排放量，從而降低惡臭廢氣排放對(duì)周邊環(huán)境的不良影響。