摘要：通過介紹污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目臭氣治理現(xiàn)狀，闡述了除臭問題是制約污泥堆肥技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。對比各種除臭技術(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)作為適合我國國情的污泥處置技術(shù)被許多業(yè)內(nèi)人士看好，但污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目中臭氣污染問題和除臭技術(shù)的發(fā)展也引起越來越多的關(guān)注。

國家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)施之日起開始執(zhí)行?！?污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目雖未制定專門標(biāo)準(zhǔn)，但也應(yīng)納入上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范范疇。

目前國內(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)基本未考慮除臭問題。北京大興龐各莊污泥消納廠和洛陽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)，但由于廠房容積過大，現(xiàn)有除臭技術(shù)無法達(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題被無限期擱置。由此可見：污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目的實(shí)施越來越多地受制于臭氣污染問題的解決程度，從而也促進(jìn)了專門針對污泥堆肥（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，此外植物液噴淋作為近幾年大面積開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嬖谖搅坑邢?、抗?jié)裥阅懿?、再生困難、造價(jià)高、壽命不長等特點(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生物過濾法

生物過濾法是使收集到的廢氣在適宜的條件下通過長滿微生物的填料, 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、濕度和營養(yǎng)等微生物生長所必須的環(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。該類裝置對去除含氨、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型封閉式、小型的環(huán)境，更適合于開放式的、大面積的場所。

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、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：

①萜烯類：這類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的化合物有相同的分子式。如乙酸酯。

④其它化合物：第四類的例子有香草醛、肉桂酸和甲酸香葉酯等。

植物提取液通過控制設(shè)備經(jīng)專用噴嘴霧化成霧狀，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)過植物提取液作用，臭氣分子將生成無味無毒的分子，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、醛類、酮類、醚類、鹵代烴以及脂肪族的、芳香族的、雜環(huán)的氮或硫化物。

對于污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目來講，污泥氣主要成份主要分為三類：NH3、H2S、VOC（注：可揮發(fā)性有機(jī)物）。在類似運(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形勢揮發(fā)出來。取決H2S產(chǎn)生量的主要原因是物料堆體內(nèi)氧含量，由于曝氣過程間斷進(jìn)行，固體物料中空氣擴(kuò)散過程極其復(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。

針對以上三類物質(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)。通過噴淋化學(xué)溶解吸附過程，去除大部分親水性物質(zhì)?？梢杂幂^少的成本降低后續(xù)工藝的負(fù)荷。

上述三類物質(zhì)親水/疏水特性如下表所示。

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3.2污泥氣生物除臭機(jī)理

無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

……

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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，無需連續(xù)噴灑水來維持濕潤環(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

植物液除臭作為無法完全封閉空間中與外界接觸面除臭安全保障措施對于污泥堆肥（生物干化）項(xiàng)目是必要的。工作液通過控制設(shè)備經(jīng)專用噴嘴霧化成霧狀，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)方面來講：工作液通過控制設(shè)備經(jīng)專用噴嘴霧化成霧狀，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)過植物提取液作用，臭氣分子將生成無味無毒的分子，如水、無機(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，可以接受外來的電子云，因此可稱這類有機(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。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)的角度來討論。經(jīng)過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)

目前尚沒有專門針對污泥堆肥（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：

無人作業(yè)空間1-3次/小時(shí)。

非發(fā)酵倉有人作業(yè)空間6-8次/小時(shí)。

發(fā)酵倉有人作業(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：車間與外界連接的門窗，有人操作空間與無人操作空間之間連接部位（包括門窗、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。

5.結(jié)語

無論從對環(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)

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