餐廚垃圾堆肥項(xiàng)目除臭技術(shù)選擇與設(shè)計(jì)

許曉杰，馮向鵬，李冀閩，陳廣飛，馮仕章

（1.首鋼能源環(huán)保產(chǎn)業(yè)事業(yè)部設(shè)計(jì)技術(shù)中心，北京 100041；2.北京首鋼生物質(zhì)能源科技有限公司，北京 100041）

1 除臭技術(shù)比較

目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用于惡臭氣體治理的技術(shù)很多，包括生物法、離子法、化學(xué)法和植物液噴淋法等。表1是目前國(guó)內(nèi)4種最常見(jiàn)的除臭技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的特點(diǎn)描述。

表1 幾種常見(jiàn)除臭技術(shù)比較

生物法在國(guó)內(nèi)最常用的是生物濾池法，主要包括加濕塔和生物濾床。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)濕度、溫度、pH、填料孔隙率、停留時(shí)間等指標(biāo)的控制是關(guān)鍵。生物濾池建成后，需要維持適宜的溫度和濕度，控制因代謝中間體或產(chǎn)物造成的pH下降等［1-2］，如果能夠按照設(shè)計(jì)工況連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)還是比較明顯的。但是，生物濾池系統(tǒng)以下幾個(gè)因素使得用戶對(duì)是否選擇該法左右為難［3］：①停機(jī)后系統(tǒng)重新啟動(dòng)需要1～2個(gè)月的馴化期；②填料更換周期為1～3 a；③＞40 s的停留時(shí)間，需要龐大的占地及投資。

近幾年生物法除臭技術(shù)不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了生物滴濾和生物洗滌等新工藝，其中生物滴濾技術(shù)不僅適合處理氣液分配系數(shù)＜1.0的惡臭污染物，也適合＜0.1的惡臭污染物［4］，而且具有占地小、投資少等優(yōu)勢(shì)，因此得到廣泛推廣。

離子法主要用于低濃度的臭氣處理，研究表明［5］，離子法對(duì)于乙酸、醛等有機(jī)臭氣成分的去除率高達(dá)90%，但對(duì)于H2S和NH3的去除率不超過(guò)45%。而餐廚垃圾堆肥處理過(guò)程中主要的臭氣成分即為H2S和NH3，且濃度也較高，因此，該技術(shù)只適合作餐廚垃圾除臭的輔助工藝。另外，離子發(fā)生器的關(guān)鍵元件離子管會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸衰退，相應(yīng)的除臭效率也會(huì)逐步下降，使用1～2 a后，離子管產(chǎn)生的離子強(qiáng)度不超過(guò)最高值的1/2，而且由于餐廚垃圾堆肥產(chǎn)生的臭氣濕度較高，其處理效率也會(huì)受到較大的影響。

化學(xué)洗滌除臭一般是指酸堿兩級(jí)洗滌技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。它不僅技術(shù)成熟、處理效率高，而且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，適用于各種工況條件下的除臭。

植物液噴淋技術(shù)采用的植物提取液是由350多種天然植物的提取液配制成工作液來(lái)消除空氣中的異味，尤其是消除由有機(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(kāi)放式的或大面積的場(chǎng)所。

2 除臭工藝選擇

餐廚垃圾臭氣主要來(lái)自預(yù)處理車間和生化反應(yīng)設(shè)備，臭氣組成見(jiàn)表2［6-7］。因餐廚垃圾含氮量較高，若堆肥物料的C/N不合適、通風(fēng)供氧不暢，在堆肥過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生大量的NH3和H2S。

表2 餐廚垃圾預(yù)處理車間臭氣組成

表2生化反應(yīng)設(shè)備中NH3和H2S相對(duì)較少，分析原因是由于朝陽(yáng)區(qū)高安屯餐廚垃圾處理廠在堆肥過(guò)程中合理搭配物料的C/N（25:1） 并采用強(qiáng)制性通風(fēng)堆肥的方式，有效抑制了厭氧的發(fā)生，但臭氣濃度仍然很高，分析認(rèn)為臭氣組成中還含有其他有機(jī)氣味物質(zhì)，如醛類、胺類及含硫化合物等。

為營(yíng)造良好的生產(chǎn)工作環(huán)境，保障職工的身體健康，針對(duì)上述各除臭技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和餐廚垃圾臭氣組成，建議采用化學(xué)+生物+植物液噴淋組合除臭技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。

2.1 化學(xué)洗滌除臭

化學(xué)洗滌除臭采用酸堿兩級(jí)洗滌技術(shù)，工藝流程如圖1所示。

圖1 化學(xué)洗滌除臭工藝流程

臭氣經(jīng)酸液和堿液噴淋后，除去臭氣中堿性、酸性氣體及大部分親水有機(jī)物。洗滌塔常用的吸收液如表3所示。

表3 化學(xué)洗滌塔常用吸收液

2.2 生物滴濾除臭

臭氣經(jīng)化學(xué)洗滌除臭后，首先進(jìn)入洗滌塔進(jìn)行加濕，再進(jìn)入生物濾塔進(jìn)行微生物過(guò)濾脫臭，其工藝流程如圖2所示。

圖2 生物滴濾除臭工藝流程

臭氣物質(zhì)穿過(guò)填料層時(shí)，被填料上附著的微生物氧化分解，生成H2O、CO2和其他小分子無(wú)害物質(zhì)，從而完成臭氣的除臭過(guò)程。反應(yīng)方程式如下：

北京南宮堆肥廠40萬(wàn)m3/h臭氣處理系統(tǒng)采用生物滴濾除臭技術(shù)，運(yùn)行情況良好，說(shuō)明該技術(shù)是可行的。

2.3 植物液噴淋除臭

植物液噴淋作為無(wú)法完全封閉空間的除臭安全保障措施，主要應(yīng)用在餐廚垃圾預(yù)處理車間。植物提取液通過(guò)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≤0.04 mm，液滴形成巨大的表面能，平均每摩爾為幾十千卡［8］。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)。植物液噴淋除臭機(jī)理簡(jiǎn)略介紹如下［9］。

1） NH3、胺類等含N臭氣成分可與植物液有效成分發(fā)生路易斯酸堿、親核加成化合等反應(yīng)：

Ar.NH2+RCHO→RCH（希夫堿） +H2O。

2） H2S、硫醇等含S臭氣成分與植物液有效成分發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生二噻嗪等穩(wěn)定產(chǎn)物，消除臭氣：

H2S（硫醇等含硫臭氣成分） +Predator+H2O→二噻嗪+H2O。

3）微量低級(jí)脂肪酸、醛、酮等有機(jī)成分通過(guò)酯化、親核加成等反應(yīng)得以去除，如：

R-COOH+R1-OH→R-COOR1+H2O。

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。

3 除臭系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 收集系統(tǒng)

1）預(yù)處理車間要做到全部負(fù)壓，其中預(yù)處理設(shè)備全密閉并集中收集臭氣，其他作業(yè)區(qū)域采取每小時(shí)換氣6～8次。

2）生化反應(yīng)設(shè)備排出的臭氣由管道統(tǒng)一收集后，與預(yù)處理車間收集的臭氣經(jīng)調(diào)壓混合后進(jìn)入后續(xù)的除臭系統(tǒng)。

3）所有收集管道均重點(diǎn)考慮防腐蝕，采用不銹鋼材質(zhì)。

3.2 除臭系統(tǒng)

除臭系統(tǒng)采取化學(xué)、生物組合除臭系統(tǒng)與植物液噴淋系統(tǒng)相互獨(dú)立方式。

化學(xué)生物組合除臭系統(tǒng)中的化學(xué)系統(tǒng)根據(jù)臭氣氣量及預(yù)計(jì)處理親水物質(zhì)量進(jìn)行核算；生物系統(tǒng)要考慮選擇具有較大比表面積（100～300 m2/m3）的填料，且填料具備一定的空隙率、良好的持水性，常用的填料如表4所示［10］，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)濕度要控制在40%～70%。

填料種類 處理污染物 去除率/%乙硫醇 1 0 0 D M D S 1 0 0苯甲硫醚 1 0 0甲苯 9 6.6二甲苯 9 0氨9 6硫化氫 9 6.8火山巖 硫化氫 1 0 0甲醛、甲醇、二甲基乙醚和一氧化碳 1 0 0陶粒活性炭

植物液噴淋系統(tǒng)主要應(yīng)考慮：車間與外界連接的門窗、設(shè)備連接通道和管溝等。根據(jù)所選型的植物液霧化噴頭的能力確定最終設(shè)置數(shù)量，從而核算選型植物液噴淋系統(tǒng)泵的型號(hào)。

4 結(jié)論

1）餐廚垃圾處理項(xiàng)目應(yīng)重視除臭問(wèn)題，選擇不同配置的除臭系統(tǒng)，更徹底地解決臭氣問(wèn)題，營(yíng)造更好的工作環(huán)境，保障職工的健康安全。

2）采取不同除臭工藝組合方式有利于發(fā)揮各工藝的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，克服單一工藝的局限性，不僅起到互為備用的作用，而且能獲得更好的除臭效果，帶來(lái)很好的社會(huì)效益，也更利于餐廚垃圾處理項(xiàng)目的推廣實(shí)施。

3）餐廚垃圾好氧堆肥工藝在設(shè)計(jì)中要考慮除臭問(wèn)題，如嚴(yán)格控制物料的C/N和通風(fēng)供氧時(shí)機(jī)，防止發(fā)生厭氧反應(yīng)，減少NH3和H2S的產(chǎn)生量，可以收到事半功倍的效果。

［1］余雅芳.以生物濾床法處理臭味物質(zhì)之研究［D］.臺(tái)灣：國(guó)立中興大學(xué)，2006.

［2］Leson G，Winer A M.Biofilteration：An innovative air pollution control technology for VOC emission［J］.J Air Waste Manage Assoc，1991，41 （8）：1045-1054.

［3］Park K J，Choi M H，Hong J H.Control of composting odor using biofilteration［J］.Compost Sci Util，2002，10 （4）：356-362.

［4］Kennes C，Thalasso F.Review：Waste gas biotreatment technology［J］.J Chem Technol Biotechnol，1998，72 （4）：303-319.

［5］黃建東，周超，陳繼東，等.糞渣惡臭氣體除臭系統(tǒng)的中試研究［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2008，16（1）：1-4.

［6］PONY監(jiān)測(cè).北京高安屯餐廚廢棄物處理廠委托監(jiān)測(cè)（報(bào)告編號(hào)：E11231007606D）［R］.2011-11-24.

［7］PONY監(jiān)測(cè).北京嘉博文生物科技有限公司委托監(jiān)測(cè)（報(bào)告編號(hào)：E08201005406D）［R］.2011-08-18.

［8］王濤.污泥堆肥項(xiàng)目中除臭技術(shù)的選擇與設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（4）：33-36.

［9］陳軍，張倚馬，董世彥，等.植物液洗滌塔除臭系統(tǒng)在污水處理廠的應(yīng)用［C］.第三屆全國(guó)惡臭污染測(cè)試與控制技術(shù)研討會(huì)論文集，2009.

［10］萬(wàn)順剛，李桂英，安太成.固定化微生物技術(shù)在大氣惡臭污染物處理中應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，20（10）：1575-1584.