摘要：通過(guò)介紹污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目臭氣治理現(xiàn)狀，闡述了除臭問(wèn)題是制約污泥堆肥技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。對(duì)比各種除臭技術(shù)，分析污泥堆肥臭氣成份后，得出結(jié)論：化學(xué)生物組合除臭工藝與植物液除臭工藝相結(jié)合是適合污泥堆肥項(xiàng)目的選擇。最后介紹了除臭系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型主要參數(shù)，并且指明在污泥處理工藝設(shè)計(jì)中考慮除臭系統(tǒng)將節(jié)省投資和運(yùn)行成本。

1.污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目臭氣治理現(xiàn)狀

隨著污水處理率的提高，污泥處置廠建設(shè)提上了各地完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日程。污泥堆肥（生物干化）技術(shù)作為適合我國(guó)國(guó)情的污泥處置技術(shù)被許多業(yè)內(nèi)人士看好，但污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目中臭氣污染問(wèn)題和除臭技術(shù)的發(fā)展也引起越來(lái)越多的關(guān)注。

國(guó)家1993年制定了《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14554-1993)》，但由于技術(shù)局限性，僅僅在部分行業(yè)應(yīng)用，尤其是與百姓息息相關(guān)的市政行業(yè)并沒(méi)有真正落實(shí)推廣。2002年12月4日發(fā)布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）》，對(duì)于NH3、H2S、臭氣濃度、甲烷等物質(zhì)廠界排放最高允許濃度給予明確指標(biāo)要求。對(duì)于廢氣排放規(guī)定“2003年6月30日之前建設(shè)（包括改、擴(kuò)建）的污水處理廠，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間為2006年1月1日；2003年7月1日起新建（包括改、擴(kuò)建）的城鎮(zhèn)污水處理廠，自本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之日起開(kāi)始執(zhí)行。” 污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目雖未制定專(zhuān)門(mén)標(biāo)準(zhǔn)，但也應(yīng)納入上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范范疇。

目前國(guó)內(nèi)正常運(yùn)行的污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目中僅有唐山西郊污水處理二廠污泥堆肥項(xiàng)目設(shè)置了專(zhuān)用生物除臭濾池，其它項(xiàng)目原設(shè)計(jì)基本未考慮除臭問(wèn)題。北京大興龐各莊污泥消納廠和洛陽(yáng)瀍東污水處理廠污泥生物干化項(xiàng)目在建成后擬增加除臭系統(tǒng)，但由于廠房容積過(guò)大，現(xiàn)有除臭技術(shù)無(wú)法達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效的處理效果，均未實(shí)施。北京原先規(guī)劃建設(shè)的北部1100t/d污泥堆肥消納廠和東部1100t/d污泥堆肥消納廠由于臭氣污染問(wèn)題被無(wú)限期擱置。由此可見(jiàn)：污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目的實(shí)施越來(lái)越多地受制于臭氣污染問(wèn)題的解決程度，從而也促進(jìn)了專(zhuān)門(mén)針對(duì)污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目除臭技術(shù)的發(fā)展。

2.除臭技術(shù)概述

國(guó)內(nèi)外除臭方法大體上可分為化學(xué)除臭法、物化除臭法和生化除臭法等幾類(lèi)，此外植物液噴淋作為近幾年大面積開(kāi)放空間臭氣控制方法選擇得到一定應(yīng)用。

2.1化學(xué)除臭法

所謂化學(xué)除臭法, 即是添加某些化學(xué)藥劑, 使之與具有臭味的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng), 從而達(dá)到除臭的目的。具體可以分為：

（1）氧化法

臭氣中的臭源物質(zhì)有很多具有還原性,故可以采用強(qiáng)氧化劑將其氧化為無(wú)臭化合物,達(dá)到除臭目的。

（2）催化氧化法

采用催化氧化法可以使醇、醛、酮、酸、烴等有機(jī)物分解, 因此可以采用該法去除由于某些由于有機(jī)成分存在引起的臭味。目前用于除臭的催化氧化法主要有光催化氧化和催化燃燒等。

（3）高壓靜電法，由于臭味物質(zhì)分子在高壓靜電場(chǎng)內(nèi), 被Tyndall 效應(yīng)直接作用下產(chǎn)生的氧化性極強(qiáng)的活性粒子或自由基氧化, 改變了本身的化學(xué)結(jié)構(gòu),變成無(wú)特征發(fā)臭基因的物質(zhì)。

2.2物化除臭法

目前普遍應(yīng)用的物化除臭法是吸附法,常用的吸附劑有活性炭、活性炭纖維、沸石、某些金屬氧化物和大孔高分子材料等�；钚蕴渴莻鹘y(tǒng)的吸附劑之一, 由于其比表面積大, 吸附量較大, 廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。但因?yàn)樗�存在吸附量有限、抗�(jié)裥阅懿睢⒃偕�困難、造價(jià)高、壽命不長(zhǎng)等特點(diǎn), 在除臭方面人們正致力于研究某些新的吸附劑以取而代之。

2.3生物除臭法

生物除臭法是通過(guò)微生物的生理代謝將具有臭味的物質(zhì)加以轉(zhuǎn)化,達(dá)到除臭的目的。

2.3.1生物過(guò)濾法

生物過(guò)濾法是使收集到的廢氣在適宜的條件下通過(guò)長(zhǎng)滿(mǎn)微生物的填料, 臭源物質(zhì)先被填料吸收, 然后被其上的微生物氧化分解, 臭味除去。生物濾池的正常工作要求微生物保持較高活性, 因此, 要在濾池內(nèi)創(chuàng)造適宜的溫度、pH 值、氧氣含量、濕度和營(yíng)養(yǎng)等微生物生長(zhǎng)所必須的環(huán)境條件。同時(shí), 臭源物質(zhì)的去除效果與反應(yīng)速度、停留時(shí)間、臭源物質(zhì)濃度等因素有關(guān), 在設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意考慮。生物過(guò)濾技術(shù)應(yīng)用于處理城市污水處理廠散逸的惡臭, 具有投資省、操作管理簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

2.3.2生物吸收法

將惡臭氣體與含有活性污泥的生物懸浮液逆流通過(guò)吸收器, 臭源物質(zhì)被懸浮液中的活性污泥吸收, 凈化后的氣體由吸收器頂端排出。該類(lèi)裝置對(duì)去除含氨、酚、乙醛等惡臭氣體效果較好, 但處理含S的惡臭物質(zhì)效果不明顯。

2.4植物提取液異味控制技術(shù)

植物提取液異味控制技術(shù)從350多種天然植物提取液配制成工作液來(lái)消除空氣中的異味，尤其是由有機(jī)物散發(fā)的惡臭。它的技術(shù)特點(diǎn)在于不僅適合于各類(lèi)型封閉式、小型的環(huán)境，更適合于開(kāi)放式的、大面積的場(chǎng)所。

在天然植物提取液異味控制技術(shù)中，所使用的工作液是一系列植物提取液復(fù)配而成的，這些植物提取液它們是從樹(shù)、草和花等植物中提取的含有氣味的有機(jī)物。

這些有味的有機(jī)化合物含有大量的復(fù)雜的化合物，它們都是絕大多數(shù)植物油的主要成份，可以分成四大類(lèi)：

①萜烯類(lèi)：這類(lèi)天然存在的化合物是植物油中的最重要的成份。它們都有相同的經(jīng)驗(yàn)式C10H16。例如，蒎烷、薄荷烷。

②直鏈化合物：組成這一部分的化合物有醛、醇和酮。它們是存在一系列由水果中提取的可揮發(fā)的植物油中。如葵醇、月桂醇。

③苯的衍生物：這些化合物與從苯，特別是從丙苯衍生出來(lái)的化合物有相同的分子式。如乙酸酯。

④其它化合物：第四類(lèi)的例子有香草醛、肉桂酸和甲酸香葉酯等。

植物提取液通過(guò)控制設(shè)備經(jīng)專(zhuān)用噴嘴霧化成霧狀，在微小的液滴表面形成極大的表面能。該表面能可以吸附空氣中的臭氣分子，并使臭氣分子中的立體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，變得不穩(wěn)定；此時(shí)，溶液中的有效分子可以向臭氣分子提供電子，與臭氣分子發(fā)生反應(yīng)；同時(shí)，吸附在液滴表面的臭氣分子也能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。經(jīng)過(guò)植物提取液作用，臭氣分子將生成無(wú)味無(wú)毒的分子，反應(yīng)的產(chǎn)物不會(huì)形成二次污染。

植物液除臭系統(tǒng)不需要耗用大量的電能、安全使用簡(jiǎn)單、方便工人操作、僅需要定期補(bǔ)充工作液，整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)和營(yíng)運(yùn)費(fèi)用低廉。

3.污泥氣主要成分與除臭機(jī)理分析

在污水處理或污泥處置工藝過(guò)程中產(chǎn)生氣味物質(zhì)主要由碳、氮和硫元素組成。只有少數(shù)（注：并非少量）的氣味物質(zhì)是無(wú)機(jī)化合物，例如：氨(NH3)、膦(PH3)和硫化氫(H2S)；大多數(shù)的氣味物質(zhì)是有機(jī)物，比如：低分子脂肪酸、胺類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)、醚類(lèi)、鹵代烴以及脂肪族的、芳香族的、雜環(huán)的氮或硫化物。

對(duì)于污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目來(lái)講，污泥氣主要成份主要分為三類(lèi)：NH3、H2S、VOC（注：可揮發(fā)性有機(jī)物）。在類(lèi)似運(yùn)行條件下，VOC的產(chǎn)生量一般與污泥中固有量成比例；而NH3、H2S的量與工藝運(yùn)行參數(shù)選擇和運(yùn)行實(shí)際工況緊密相關(guān)。取決NH3產(chǎn)生量的重要指標(biāo)是堆肥物料的C/N，適合的C/N值應(yīng)介于25-30之間，但由于大多數(shù)市政污泥C/N值遠(yuǎn)低于這個(gè)值，因此N轉(zhuǎn)化成NH3形勢(shì)揮發(fā)出來(lái)。取決H2S產(chǎn)生量的主要原因是物料堆體內(nèi)氧含量，由于曝氣過(guò)程間斷進(jìn)行，固體物料中空氣擴(kuò)散過(guò)程極其復(fù)雜，因此不可避免會(huì)有厭氧環(huán)境存在，也會(huì)有部分H2S產(chǎn)生。

針對(duì)以上三類(lèi)物質(zhì)特性可以采用化學(xué)+生物+植物液噴淋組合除臭技術(shù)加以控制。

3.1污泥氣化學(xué)除臭機(jī)理

臭氣中所含的污染物是多樣而復(fù)雜的，既有疏水性物質(zhì)，也有親水性物質(zhì)。通過(guò)噴淋化學(xué)溶解吸附過(guò)程，去除大部分親水性物質(zhì)。可以用較少的成本降低后續(xù)工藝的負(fù)荷。

上述三類(lèi)物質(zhì)親水/疏水特性如下表所示。

3.2污泥氣生物除臭機(jī)理

無(wú)法溶于水的臭源物質(zhì)需要依靠生物方法去除。污泥氣中臭源物質(zhì)大都帶有活性基團(tuán)，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，特別是被氧化。當(dāng)活性基團(tuán)被氧化后，氣味就消失，生物除臭就是基于這一原理。反應(yīng)方程式如下：

H2S+2O2-H2SO4

4NH3+9O2-4NO2+6H2O

C6H6+7.5O2-6CO2+3H2O

C7H8+9O2-7CO2+4H2O

C8H10+11.5O2-*CO2+5H2O

……

生物除臭主要有生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池。在應(yīng)用中，方法的選擇應(yīng)根據(jù)廢氣中污染物的類(lèi)型與性質(zhì)而定。常規(guī)的除臭生物反應(yīng)器，主要采用細(xì)菌作為微生物的主體，細(xì)菌適合于在水中或潮濕的環(huán)境中生存。因此，對(duì)于水溶性好的污染物，利用細(xì)菌進(jìn)行生物降解，會(huì)得到很好的去除效果。但是，對(duì)于在水中溶解度低的物質(zhì)，細(xì)菌表面的水層將影響傳質(zhì)速率，導(dǎo)致處理效率降低。

利用真菌降解疏水性或水溶性差的污染物，其降解效率高于細(xì)菌的降解效率。真菌可在較干燥的環(huán)境中生長(zhǎng)，無(wú)需連續(xù)噴灑水來(lái)維持濕潤(rùn)環(huán)境，這就使得臭味物質(zhì)可直接與微生物接觸并被降解；真菌適應(yīng)的pH值為3～6，處理酸性臭氣或出現(xiàn)酸性積累時(shí)，不需要加堿調(diào)整pH值。特別是對(duì)于某些有機(jī)物，真菌的降解能力高于細(xì)菌。

3.3污泥氣植物液除臭機(jī)理

植物液除臭作為無(wú)法完全封閉空間中與外界接觸面除臭安全保障措施對(duì)于污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目是必要的。工作液通過(guò)控制設(shè)備經(jīng)專(zhuān)用噴嘴霧化成霧狀，溶液的表面不僅能有效地吸附在空氣中的異味分子，同時(shí)也能使吸附的異味分子的立體構(gòu)型發(fā)生改變。工作液與臭氣分子的反應(yīng)可以從以下幾個(gè)方面來(lái)講：工作液通過(guò)控制設(shè)備經(jīng)專(zhuān)用噴嘴霧化成霧狀，在空間擴(kuò)散液滴的半徑≤0.04mm。液滴形成巨大的表面能，平均每摩爾為幾十千卡；這個(gè)數(shù)量級(jí)的能量已是很多元素中鍵能的1/3—1/2， 此時(shí)，溶液中的有效分子可以向臭分子提供電子，與臭氣分子發(fā)生反應(yīng)；該表面能可以吸附空氣中的臭氣分子，并使臭氣分子中的立體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，變得不穩(wěn)定；同時(shí)，吸附在液滴表面的臭氣分子也能與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)。經(jīng)過(guò)植物提取液作用，臭氣分子將生成無(wú)味無(wú)毒的分子，如水、無(wú)機(jī)鹽等等，從而消除臭氣，并且反應(yīng)的產(chǎn)物不會(huì)形成二次污染。

A．酸堿反應(yīng)：如植物提取液中含有生物堿，它可以與硫化氫等酸性臭氣分子反應(yīng)。與一般酸堿反應(yīng)不同的是，一般的堿是有毒的，不可食用的，不能生物降解的。而天然植物提取液能進(jìn)行生物降解，無(wú)毒。

B．催化氧化反應(yīng)：如硫化氫在一般情況下，不能與空氣中的氧進(jìn)行反應(yīng)。但在天然植物提取液的催化用下， 可以與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。以硫化氫的反應(yīng)為例：

C．路易斯酸堿反應(yīng)。在有機(jī)化學(xué)中，能吸收電子云的分子或原子團(tuán)稱(chēng)為路易斯酸，在有機(jī)硫的化合物中，硫原子的外層有空軌道，可以接受外來(lái)的電子云，因此可稱(chēng)這類(lèi)有機(jī)物為路易斯酸。相反，能提供電子云的分子或原子團(tuán)稱(chēng)路易斯堿。一般帶負(fù)電荷的原子團(tuán)，含氮的有機(jī)物屬于路易斯堿。例如，苯硫醚與天然植物提取液的反應(yīng)，屬于這一類(lèi)。苯硫醚是一個(gè)路易斯酸，而在其中的含氮化合物屬路易斯堿。兩者可以反應(yīng)。

D.熱力學(xué)的角度來(lái)討論。經(jīng)過(guò)霧化的天然植物提取液液滴，其直徑在0.04毫米。在這種情況下，液滴的表面能已達(dá)到一些有機(jī)化合物鍵能的三分之一和四分之一。在這種情況下，是以破壞臭氣分子中的鍵，使它們不穩(wěn)定，易分解。

E .氧化還原反應(yīng)。例如，甲醛具有氧化性，在天然植物提取液中有的有效分子具有還原性。它們可以直接進(jìn)行反應(yīng)。

4.適用除臭系統(tǒng)及設(shè)計(jì)

4.1收集系統(tǒng)

目前尚沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目的設(shè)計(jì)規(guī)范，一般可以參照相關(guān)污水設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定結(jié)合實(shí)際情況取值：

無(wú)人作業(yè)空間1-3次/小時(shí)。

非發(fā)酵倉(cāng)有人作業(yè)空間6-8次/小時(shí)。

發(fā)酵倉(cāng)有人作業(yè)空間12次/小時(shí)。

此外應(yīng)根據(jù)曝氣量校核換氣量，確保車(chē)間任何部分保持負(fù)壓。風(fēng)機(jī)設(shè)置應(yīng)考慮可以調(diào)節(jié)風(fēng)量，以適應(yīng)變化的氣候和運(yùn)行情況。非隧道倉(cāng)建筑物形式應(yīng)設(shè)計(jì)空氣收集管道，并應(yīng)重點(diǎn)考慮防腐蝕。

4.2處理系統(tǒng)

處理系統(tǒng)設(shè)置可以考慮化學(xué)生物組合除臭系統(tǒng)與植物液噴淋系統(tǒng)相互獨(dú)立。

化學(xué)生物組合除臭系統(tǒng)中化學(xué)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)計(jì)處理親水物質(zhì)量核算（注：與污泥處理工藝相關(guān)）；生物系統(tǒng)主要應(yīng)考慮以下參數(shù)（以生物濾池為例）：

植物液噴淋系統(tǒng)主要應(yīng)考慮以下部位：車(chē)間與外界連接的門(mén)窗，有人操作空間與無(wú)人操作空間之間連接部位（包括門(mén)窗、設(shè)備連接通道、管溝等）。根據(jù)所選型的植物液物化噴頭的能力確定最終設(shè)置數(shù)量，由總能力和最不利點(diǎn)位置核算選型植物液噴淋系統(tǒng)泵的型號(hào)。

5.結(jié)語(yǔ)

無(wú)論從對(duì)環(huán)境二次污染角度，還是操作人員健康安全角度，污泥堆肥（生物干化）系統(tǒng)都應(yīng)著重考慮除臭問(wèn)題，選擇不同配置的除臭系統(tǒng)。

造價(jià)和運(yùn)行成本是限制污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目除臭技術(shù)應(yīng)用的主要制約因素，針對(duì)污泥氣主要成份考慮組合除臭工藝，可以在較低成本的前提下取得良好的效果。

在污泥堆肥（生物干化）工藝設(shè)計(jì)中考慮除臭問(wèn)題：調(diào)解合適C/N值，減少臭氣溢出量，減少建筑物空間容積，可以收到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]王濤，霍躍文，污泥堆肥工藝流程中物料輸送方式的選擇[J]，中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2005，8：32~33

[2]王濤，田德龍，修玉鳳等，SACT污泥快速堆肥工藝[J]，中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2008，7：28~29