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城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場惡臭的防治技術進展

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簡介: 我國城市生活垃圾年清運量約為1.4億噸,除了少部分焚燒、堆肥或回收利用外,其余70%以上被運送到填埋場進行處置[1]。垃圾在填埋場的存放、裝卸、平鋪、壓實等過程中,由于其中有機物的腐爛分解,不可避免將產(chǎn)生惡臭污染。
關鍵字:城市生活垃圾 衛(wèi)生填埋場 惡臭 防治技術

  1 前言

  我國城市生活垃圾年清運量約為1.4億噸,除了少部分焚燒、堆肥或回收利用外,其余70%以上被運送到填埋場進行處置[1]。垃圾在填埋場的存放、裝卸、平鋪、壓實等過程中,由于其中有機物的腐爛分解,不可避免將產(chǎn)生惡臭污染。

  惡臭氣體按其組成可分成5類:①含硫化合物,如H2S、SO2、硫醇、硫醚等;②含氮化合物,如氨氣、胺類、酰胺、吲哚等;③鹵素及衍生物,如氯氣、鹵代烴等;④烴類及芳香烴;⑤含氧有機物,如醇、酚、醛、酮、有機酸等[2]。

  惡臭既會嚴重危害人類健康,又將產(chǎn)生二次污染,因此在填埋場的選址、運行和封場等過程中均應被單列考慮[1]。特別是在填埋場運行過程中,因其產(chǎn)生量大、持續(xù)時間長、影響范圍廣等特點,近年來已引起人們的廣泛關注。

  2 填埋場不同區(qū)域的惡臭控制措施

  通常填埋場布局分為:垃圾中轉(zhuǎn)區(qū)、填埋作業(yè)區(qū)、污水收集區(qū)和生活管理區(qū)。根據(jù)臭氣的來源和特點,應采取不同的預防和治理措施。

  在垃圾中轉(zhuǎn)或定點傾卸區(qū),應盡量保證垃圾運輸車輛和貯存設施的封閉性,減少垃圾停留時間,及時清除陳腐垃圾,并定時噴灑藥劑或石灰等防蠅除臭;若有垃圾貯存坑,則應使其處于負壓狀態(tài),并設有一個小型凹陷裝置,以防止運輸車輛接近起卸平臺時自動門打開后溢出臭氣。在轉(zhuǎn)運完成后,應及時收集灑落的垃圾,并沖洗地面以消除滲濾液產(chǎn)生的惡臭。

  在填埋區(qū)實施的斜面作業(yè)中,應在盡量縮小的區(qū)域內(nèi)快速地進行平鋪、壓實和覆土操作。應減少平鋪時垃圾的飛揚和拋灑,確保壓實強度,并采取日覆蓋與適時覆蓋相結合的方式,避免垃圾的暴露。在填埋區(qū)完成后,最終覆土的厚度、材質(zhì)必須遵守防臭規(guī)劃;同時可在其上增加表土,建造植被,以防止水土流失,并減輕惡臭。

  在污水收集區(qū)調(diào)節(jié)池、厭氧塘、兼氧塘等處理設施的周圍,應實行通路隔斷,或建造防護林帶、構建蘆葦濕地等方式,減少臭氣污染。鑒于填埋場在選址時就考慮到離周圍居民較遠,可以采用調(diào)節(jié)池加蓋密閉,抽吸臭氣后高空排放的技術路線;對于小型填埋場的調(diào)節(jié)池,也有加除臭菌種的嘗試,但不要加入難降解的有機物,以免加重污水處理的難度。

  生活管理區(qū)應處于填埋場的下風向,周圍建有圍墻、灌喬木、綠地、防護林等阻隔,并定時噴灑除臭防腐劑或其它有中和掩蔽作用的藥劑。辦公樓、宿舍、食堂、浴室等設施內(nèi)應密閉,并采取空間消臭和強制通風相結合的方式,最大程度地降低惡臭影響。

  3 惡臭的常規(guī)治理技術

  從最初的擴散稀釋、水洗,發(fā)展到傳統(tǒng)的吸附、焚燒、化學吸收,直至新興的生物脫臭、光催化氧化、臭氧氧化、等離子體分解等除臭技術,惡臭的治理不外乎是借助于物理、化學、生物手段,或其聯(lián)合工藝,通過稀釋中和、吸收轉(zhuǎn)化或生物降解等過程,減輕或消除之。

  惡臭的常規(guī)防治技術(如表1所示)各有其優(yōu)勢和局限[3-11]。物理法只適宜處理低濃度、范圍小的惡臭,且成本較高;化學法除臭不持久,除臭設施投資和運行費用高;生物法雖成本低廉,效果好,但菌種的篩選培養(yǎng)較為困難,見效稍慢。

  因此,應根據(jù)填埋場惡臭的特性、強度和除臭要求等,選用合適的治理技術,或采取聯(lián)合工藝,以最大程度地降低惡臭,減少污染。

表1 惡臭的常規(guī)防治技術

方法名稱

原理及特點

物理法掩蔽中和法按比例混合兩種有氣味的氣體,以減輕惡臭

該法難以直接獲得脫臭效果,成本高

稀釋擴散法用煙囪擴散臭氣,或以無臭的空氣將其稀釋至可排放的濃度

需建煙囪,能耗大

冷凝法將惡臭物質(zhì)冷凝為液體除去

該成本高,適于經(jīng)過預處理的、濃度高,流量大的臭氣

水吸收法操作簡單,投資和運行成本較低

對不溶于水的惡臭物質(zhì)凈化效果不好,會產(chǎn)生廢液

吸附法吸附劑有活性炭、硅膠、活性白土等

脫臭效率高,但吸附容量小、有二次污染

化學法化學洗滌法添加NaClO、Cl2等氧化劑,將臭氣中的有機硫和有機胺類等物質(zhì)氧化成臭味較輕或溶解度較高的化合物,然后用酸、堿吸收凈化

適用范圍廣,但廢液需要處理

O3氧化法利用臭氧的強氧化作用,將臭氣氧化至無臭或低臭

對氨無效果,運行費用高

光催化氧化TiO2類催化劑在光照下,可產(chǎn)生高化學活性的、可殺菌除臭的O與-OH

投資少、高效穩(wěn)定、無二次污染,但對廢氣的預處理要求較高,并受到催化劑固定方式的影響

熱力燃燒法在高溫(≥760℃)下可較徹底將污染物凈化,并可回收熱量

但其投資與運行費用昂貴,僅適用于較小氣量與較高濃度的場合,若反應室的結構稍有不佳,則脫臭不完全

催化燃燒法將燃氣與臭氣混合,于300~500℃通過催化劑床層

效率高空時短,催化劑易中毒

生物法生物過濾法利用細菌、真菌、放線菌等微生物,將臭氣中的有機成分降解為CO2、H2O等物質(zhì)

生物吸收法利用生物洗滌塔和曝氣池中的活性污泥,有效地吸附分解臭氣,達到除臭目的

土壤堆肥法將污泥、垃圾、糞便等混合,通過好氧發(fā)酵抑制臭氣的產(chǎn)生

裝置緊湊、脫臭效率高

礦化垃圾法將臭氣通過由礦化垃圾構建的生物濾床

該法取材易,成本低,效果好,前景好

投加藥劑法利用各種微生物制劑的特殊功效,快速降解臭氣

適用于各類環(huán)衛(wèi)設施,簡單方便

聯(lián)合法聯(lián)合幾種工藝,以滿足較高的脫臭要求。如化學吸收-吸附、生物過濾-活性炭吸附串聯(lián)工藝等

  4 生物脫臭在填埋場的應用

  4.1 常用的生物脫臭工藝

  生物技術是在上世紀50年代土壤脫臭法的基礎上發(fā)展起來的[12],它利用微生物的降解作用,把惡臭物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化成CO2、H2O、N2、硫酸鹽等無害物質(zhì),特別適用于處理水溶性的、可生物降解的低濃度臭氣。該法因具有脫臭效率高、裝置簡單、成本低廉、運行維護方便、無二次污染等特點,在填埋場的除臭應用中前景看好。

  常見的生物脫臭工藝(如表2所示)有生物過濾法和生物吸收法[13-18]。按濾料的不同,前者可分為過濾池和滴濾池脫臭;按氣液接觸方式不同,后者可分為曝氣式和洗滌式脫臭。

表2 幾種常用的生物脫臭工藝

脫臭工藝原理

優(yōu) 點

缺 點

生物過濾池臭氣經(jīng)過除塵、增濕或降溫等預處理后,從濾床底部由下向上穿過由濾料(主要有土壤、堆肥、泥炭等)構建的濾床,惡臭物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)移到水-微生物混合相,通過固著于濾料上的微生物的代謝作用而被分解掉。

投資運行費用極低,處理效率高,氣液接觸面積大,壓降低,運行啟動容易

占地大,需定期更換,填料操作條件不易控制,適應進氣濃度變化慢,顆粒物質(zhì)會堵塞濾床

生物滴濾池除臭過程生物濾池相似,但濾料是聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供營養(yǎng)物質(zhì)的惰性材料。因此只有針對某些惡臭物質(zhì)而降解的微生物附著在濾料上,避免了濾池中混合微生物群同時消耗濾料有機質(zhì)的現(xiàn)象。

微生物數(shù)量大,無須更換惰性濾料,處理負荷大緩沖能力強,運行費用低

壓降低,需不斷投加營養(yǎng)物,操作復雜,傳質(zhì)面積小,剩余污泥有待處理,營養(yǎng)過剩時微生物的繁殖會引起堵塞

曝氣式脫臭與廢水的活性污泥法處理過程相似,將惡臭物質(zhì)以曝氣形式分散到含活性污泥的混合溶液中,通過懸浮生長的微生物降解臭氣。

經(jīng)濟、簡單、可借鑒污水處理設施,無須新建脫臭裝置

受到曝氣強度的限制,需控制氣液體積比,單獨用于除臭成本高

洗滌式脫臭將惡臭物質(zhì)和含懸浮泥漿的混合液充分接觸,使之在吸收池中從臭氣中去除掉,洗滌液再送到反應池中,通過懸浮生長的微生物的代謝活動降解溶解的惡臭物質(zhì)。

占地小、適用范圍大,壓降低,處理量大,操作條件易于控制

投資運行費用高,需不斷投加營養(yǎng)物,操作復雜,傳質(zhì)面積小,剩余污泥有待處理

  在表2的生物脫臭工藝中,生物濾池法研究得最多,工藝也最成熟。其脫臭效率除受附著微生物、濕度、pH值、溫度、布氣均勻性等影響外,濾料性能的影響也至關重要,近年來,草根碳[19]、植物纖維[20]、礦化垃圾[21]等新型濾料也逐漸被運用到填埋氣的脫臭中。同時,各種改進的濾池[22],如閉路懸浮式濾池、轉(zhuǎn)動式濾池和螺旋式生濾池,以及生物膜反應池[23]等裝置在氣體脫臭上的應用也開始出現(xiàn)。

  4.2 組合式生物脫臭工藝

  鑒于傳統(tǒng)生物脫臭可能對某些臭氣的脫除效率不高,國外已有活性炭吸附-微生物降解組合工藝的應用[24]。其中,活性炭可以大量吸收、吸附臭氣中的NH3、H2S等物質(zhì),附著于活性炭生長的微生物經(jīng)過馴化后,可吸收惡臭物質(zhì)并將其降解,從而使得活性炭得到再生。這不僅延長了活性炭壽命,降低了除臭成本,使占地大為縮小,且獲得了良好的除臭效果。

  在組合式高效生物滴濾器中,通過添加一些增濕循環(huán)液的藥劑,可強化生物處理系統(tǒng)效果[25]。在該法中,臭氣進入組合式生物滴濾器后,首先通過洗滌區(qū)除塵增濕,然后進入生化區(qū)去除惡臭物質(zhì)組分,最終除霧脫水再經(jīng)風機加壓后由排氣筒排放,與傳統(tǒng)生物處理法相比,組合式高效生物滴濾器大大縮小了占地面積,系統(tǒng)整合了氣體增濕、生物凈化、除霧等流程于一體,便于自動控制。

  為避免進氣中某些高濃度的惡臭物質(zhì)對微生物產(chǎn)生毒害作用,致使脫臭效率下降,可以把生物法與化學法結合起來應用[26]。其措施是前段串聯(lián)四個濕式洗滌室,這樣原臭氣濃度就會降到微生物可承受的范圍,再經(jīng)過后段的兩個并行的生物脫臭裝置處理后,即可排放。

  4.3 微生物菌群除臭劑

  微生物菌群除臭劑能有效抑制致臭微生物的生理生化活動,使臭氣消除效果比較持久。在填埋場內(nèi),它既可通過噴灑菌群稀釋液,有效降低NH3、H2S等臭氣的濃度;又可在生物脫臭池中添加高效除臭菌種,提高生物脫臭效率。因此,除臭劑空間脫臭和局部強化脫臭技術的結合,將使填埋場中惡臭污染大大降低。

  丁雪梅等[27]已培育出在垃圾填埋場的除臭防蠅中有成功應用的復合型微生物制。羅永華等[28]也從填埋場附近的土壤中篩選出菌珠,并研制出有明顯脫臭效果的微生物除臭劑。美國一家公司[14]生產(chǎn)的投菌活性污泥制品,其菌液含有7種菌屬組分,可有效脫除臭氣。

  目前,微生物菌群除臭劑的發(fā)展方向是:①制備固定化微生物,如海藻酸鈉包埋的固定化微生物對甲硫醇的去除率高達90%;②篩選出對生化性較差的惡臭物質(zhì),具有特殊降解性能的高效廣譜菌;③尋找菌株的最佳組合,或存活容易、適應性強及遺傳性穩(wěn)定的優(yōu)勢菌株。如分解H2S的黃單胞菌DY44等;④通過基因工程改造菌株,把許多降解特性組合在一起,培育超級脫臭細菌;⑤將除臭劑制劑化、商品化。

  4.4 生物脫臭技術在填埋場的應用展望

  隨著我國衛(wèi)生填埋場向著生態(tài)型和綜合利用型方向的發(fā)展,場內(nèi)的除臭問題已刻不容緩。結合填埋場的實際,生物脫臭技術,因其運行費用極低、除臭效果好、操作方便等特點,將逐漸成為場內(nèi)大范圍除臭的主導技術。

  當前,我國對生物法的研究主要集中在工藝、材料上,有關微生物菌群方面的研究較為薄弱,微生物脫臭尚有許多亟待解決的問題,以后的研究方向應為:①選擇適當?shù)臑V料,提高濾料的表面性能,使之既有效增強生物的吸附和吸收功能,又不造成濾料的堵塞;②篩選和馴化適當?shù)奈⑸?,針對性地降解特定的有機污染物,提高生物負荷;③建立微生物降解動力學模型,選擇適當?shù)倪\行參數(shù)及控制參數(shù);④合理選擇多種工藝串聯(lián),使之適合不同污染物組成的廢氣,降低總處理成本;⑤開發(fā)出結構緊湊、投資省、能耗低、運行穩(wěn)定的生物處理系統(tǒng)、裝置和設備。

  5.結果和討論

  衛(wèi)生填埋場的惡臭污染因其范圍廣、濃度高和危害大等特點,不僅嚴重著環(huán)衛(wèi)人員的健康、影響周邊經(jīng)濟的發(fā)展,而且已經(jīng)成為一種社會公害,引起了全社會的廣泛關注。

 ?。?)我國環(huán)境衛(wèi)生設施的臭氣治理技術起步較晚,填埋場的惡臭治理極具代表性,根據(jù)場內(nèi)不同區(qū)域規(guī)劃和臭氣特點,應采取相應的防治措施。

 ?。?)常規(guī)的臭氣治理技術各有其優(yōu)缺點,在填埋場的臭氣治理上,應因地制宜,根據(jù)臭氣種類、流量和除臭要求,合理選用幾種聯(lián)合工藝,達到防治目的。

 ?。?)作為一種清潔高效、經(jīng)濟簡單的除臭方法,生物脫臭工藝在填埋場有廣闊的應用前景,其中組合式生物脫臭、微生物菌群除臭劑等技術的發(fā)展完善,將使其在各類環(huán)衛(wèi)設施的惡臭污染防治上均獲得廣泛應用。

發(fā)布:2007-07-30 09:58    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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