廚余垃圾處理場惡臭氣體的大氣擴散規律分析

於 靜，陳 嘯

(1．臺州市生態環境局椒江分局，浙江 臺州 318000；2．臺州聚橙環保科技有限公司，浙江 臺州 318000)

1 引言

近年來，隨著我國廚余垃圾收集、處置方式的變化，各地相繼建設了不少的廚余垃圾處理站，在廚余垃圾處理過程中，其產生的惡臭氣體造成的環境影響也日益突出。廚余垃圾一般包括蔬菜水果殘體、果殼、剩飯剩菜和變質食品等，其本身具有含水率高、含鹽量高、含油量高和易腐爛等特點，通常具有豐富的蛋白質、脂肪和淀粉等有機物，若不及時對其進行無害化處理，則易產生惡臭氣體，同時會滋生病原體微生物[1～4]。餐廚垃圾在堆肥處理過程中，在好氧或厭氧條件下，通過新陳代謝，容易產生刺激性氣體氨、硫化氫、硫醇類等以及含氮的化合物如胺類、酰胺類等臭氣，且由于餐廚垃圾來源和成分差異，以及處理方式的不同，導致不同垃圾組分和不同處理條件對惡臭物質的發生量均有較大影響[5～7]。

餐廚垃圾產生的硫化氫和氨等惡臭氣體對人體具有明顯的毒害作用，其中硫化氫作為一種易揮發、無色有惡臭性氣味的氣體，容易引起眼部和上呼吸道等疾病；若長期處于硫化氫濃度超標的生活環境，容易導致人體質變弱、抵抗力下降，并發腸炎、心臟衰弱、神經紊亂等疾病。氨作為一種無色有刺激性氣味的氣體，可強烈刺激人體上呼吸道，餐廚垃圾在處理過程中產生的胺類、酰胺類和硫醇類等其它臭氣，易被人體吸入，從而導致精神恍惚、困倦等臨床現象，若吸入過量會引起嘔吐惡心，面色蒼白，甚至肌肉痙攣等癥狀[9～12]。因此，在餐廚垃圾處理過程中，通過利用大氣污染預測模型盡可能準確預測處理過程中排放的惡臭氣體的擴散規律及對周圍大氣環境質量的影響程度，有一定的科學意義。國內學者大多集中于垃圾填埋廢氣產生的額速率和機理研究，較少關注惡臭氣體的擴散規律。在國外相關研究中，Macleod等曾利用AERMOD預測模型分析某廚余垃圾處理場釋放的惡臭氣體在大氣中的擴散規律，并分析對周邊大氣環境質量的影響[13]。

2 AERMOD模型系統

AERMOD預測模型是由美國氣象學會聯合美國環境保護局組建法規模型改善委員會共同開發的。該預測模型主要包括地形數據預處理器(AERMAP)和氣象數據預處理器(AERMET)兩個預處理模塊。該預測模型屬穩定狀態煙羽模型，其假定系統在穩定邊界層、垂直方向和水平方向上的污染物濃度分布均可認為高斯分布, 適用于評價半徑范圍 50 km 的大氣污染物分布預測評價。相關研究表明，該模型預測得到的大氣污染物濃度分布可較好地反映污染源分布和氣象變化對污染物遷移和擴散的影響[14,15]。

3 案例研究

3.1 預測模型和基本參數設定

(1)預測模型。該處理場周邊3km范圍內無海、湖等大型水體，不考慮岸邊熏煙，根據《環境影響評價技術導則 大氣環境》(HJ2.2-2018)有關規定，采用AERMOD模型進行預測分析。預測網格采用緊密疏遠法布設計算點，采用100 m精度網格，不考慮建筑物下洗和污染物的化學轉化、干濕沉降。

(2)預測因子。該處理場所SO2+NOx年排放量小于500 t，因此不需考慮二次污染因子，預測因子確定為顆粒物(PM10)、H2S、NH3。

(3)預測范圍。根據估算模式計算結果，預測范圍應覆蓋評價范圍，即以該處理場所為中心，邊長為5 km的矩形區域。

(4)預測氣象。預測氣象采用當地近20年統計氣象資料，具體如表1。

表1 處理場所所在地近20年氣象統計資料

4.2 廢氣污染源強

根據污染源強分析，處理場所共計1個有組織排氣筒，項目實施后正常工況下有組織廢氣達標排放情況詳見表2～表4。

表2 本項目點源參數

表3 本項目面源參數

表4 非正常排放參數

3.3 預測結果分析

3.3.1 正常工況主要污染物貢獻濃度預測結果

該處理場大氣污染物貢獻質量濃度預測結果見表5。

表5 大氣污染物貢獻質量濃度預測結果

由預測結果可知，正常工況下項目各污染物在主要大氣環境保護目標及區域最大落地濃度網格點處的短期濃度、長期濃度均可達到相應環境空氣質量標準(圖1)。

圖1 污染物濃度分布

3.3.2 非正常工況主要污染物貢獻濃度預測結果

根據上述預測結果可知，非正常工況下，各敏感點處主要污染物貢獻濃度占標率升高，需要加強廢氣處理設施的管理和維護工作，確保廢氣處理設施正常運行，杜絕廢氣非正常排放(表6)。

表6 大氣污染物非正常排放對各敏感點的影響程度

3.4 項目惡臭廢氣影響分析

該處理場所惡臭廢氣產生點主要來源于餐廚垃圾預處理、厭氧發酵及深加工以及滲濾液廢水處理過程，經有效處理后，通過大氣模型預測，預測結果表明新增污染源正常排放下污染物短期濃度貢獻值的最大濃度占標率為28.86%(廠界外網格點)，小于100%；新增污染源正常排放下污染物年均濃度貢獻值的最大濃度占標率小于30%。由于該處理場所周邊存在較多排放同類型惡臭污染物的企業，若疊加背景值后，污染物短期濃度占標率可能較高，因此需加強該區域的大氣治理工作，改善區域大氣環境質量。

4 結論

本文以浙江某廚余垃圾處理場為例，利用AERMOD空氣擴散模大氣預測模型輸出廚余垃圾處理場周邊敏感區域各網格點的大氣污染物濃度預測結果，并且通過Surfer軟件繪制濃度等值線圖，從而得到惡臭其它在大氣中的擴散規律及對周邊環境的影響。根據模擬結果、濃度等值線圖得到最不利氣象條件下各網格點及敏感目標區域的PM10、硫化氫和氨的質量濃度分布情況，分析其對周邊大氣環境質量的影響，希望本文為AERMOD模型的使用以及廚余垃圾處理行業的大氣環境影響預測分析提供一定的參考價值。