城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)惡臭的防治技術(shù)進(jìn)展

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簡(jiǎn)介： 我國(guó)城市生活垃圾年清運(yùn)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(yùn)送到填埋場(chǎng)進(jìn)行處置[1]。垃圾在填埋場(chǎng)的存放、裝卸、平鋪、壓實(shí)等過程中，由于其中有機(jī)物的腐爛分解，不可避免將產(chǎn)生惡臭污染。
關(guān)鍵字：城市生活垃圾 衛(wèi)生填埋場(chǎng) 惡臭 防治技術(shù)

　　1 前言

　　我國(guó)城市生活垃圾年清運(yùn)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(yùn)送到填埋場(chǎng)進(jìn)行處置[1]。垃圾在填埋場(chǎng)的存放、裝卸、平鋪、壓實(shí)等過程中，由于其中有機(jī)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(jī)物，如醇、酚、醛、酮、有機(jī)酸等[2]。

　　惡臭既會(huì)嚴(yán)重危害人類健康，又將產(chǎn)生二次污染，因此在填埋場(chǎng)的選址、運(yùn)行和封場(chǎng)等過程中均應(yīng)被單列考慮[1]。特別是在填埋場(chǎng)運(yùn)行過程中，因其產(chǎn)生量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣等特點(diǎn)，近年來已引起人們的廣泛關(guān)注。

　　2 填埋場(chǎng)不同區(qū)域的惡臭控制措施

　　通常填埋場(chǎng)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(diǎn)，應(yīng)采取不同的預(yù)防和治理措施。

　　在垃圾中轉(zhuǎn)或定點(diǎn)傾卸區(qū)，應(yīng)盡量保證垃圾運(yùn)輸車輛和貯存設(shè)施的封閉性，減少垃圾停留時(shí)間，及時(shí)清除陳腐垃圾，并定時(shí)噴灑藥劑或石灰等防蠅除臭；若有垃圾貯存坑，則應(yīng)使其處于負(fù)壓狀態(tài)，并設(shè)有一個(gè)小型凹陷裝置，以防止運(yùn)輸車輛接近起卸平臺(tái)時(shí)自動(dòng)門打開后溢出臭氣。在轉(zhuǎn)運(yùn)完成后，應(yīng)及時(shí)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(shí)施的斜面作業(yè)中，應(yīng)在盡量縮小的區(qū)域內(nèi)快速地進(jìn)行平鋪、壓實(shí)和覆土操作。應(yīng)減少平鋪時(shí)垃圾的飛揚(yáng)和拋灑，確保壓實(shí)強(qiáng)度，并采取日覆蓋與適時(shí)覆蓋相結(jié)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(shí)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(shè)施的周圍，應(yīng)實(shí)行通路隔斷，或建造防護(hù)林帶、構(gòu)建蘆葦濕地等方式，減少臭氣污染。鑒于填埋場(chǎng)在選址時(shí)就考慮到離周圍居民較遠(yuǎn)，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(shù)路線；對(duì)于小型填埋場(chǎng)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(jī)物，以免加重污水處理的難度。

　　生活管理區(qū)應(yīng)處于填埋場(chǎng)的下風(fēng)向，周圍建有圍墻、灌喬木、綠地、防護(hù)林等阻隔，并定時(shí)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(shè)施內(nèi)應(yīng)密閉，并采取空間消臭和強(qiáng)制通風(fēng)相結(jié)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(shù)

　　從最初的擴(kuò)散稀釋、水洗，發(fā)展到傳統(tǒng)的吸附、焚燒、化學(xué)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(shù)，惡臭的治理不外乎是借助于物理、化學(xué)、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(shù)（如表1所示）各有其優(yōu)勢(shì)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(xué)法除臭不持久，除臭設(shè)施投資和運(yùn)行費(fèi)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(yīng)根據(jù)填埋場(chǎng)惡臭的特性、強(qiáng)度和除臭要求等，選用合適的治理技術(shù)，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(shù)

方法名稱

原理及特點(diǎn)

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(kuò)散法用煙囪擴(kuò)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(yù)處理的、濃度高，流量大的臭氣

水吸收法操作簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)行成本較低

對(duì)不溶于水的惡臭物質(zhì)凈化效果不好，會(huì)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(xué)法化學(xué)洗滌法添加NaClO、Cl2等氧化劑，將臭氣中的有機(jī)硫和有機(jī)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(qiáng)氧化作用，將臭氣氧化至無臭或低臭

對(duì)氨無效果，運(yùn)行費(fèi)用高

光催化氧化TiO2類催化劑在光照下，可產(chǎn)生高化學(xué)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(duì)廢氣的預(yù)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(yùn)行費(fèi)用昂貴，僅適用于較小氣量與較高濃度的場(chǎng)合，若反應(yīng)室的結(jié)構(gòu)稍有不佳，則脫臭不完全

催化燃燒法將燃?xì)馀c臭氣混合，于300～500℃通過催化劑床層

效率高空時(shí)短，催化劑易中毒

生物法生物過濾法利用細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物，將臭氣中的有機(jī)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(dá)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(gòu)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(shè)施，簡(jiǎn)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(xué)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(chǎng)的應(yīng)用

　　4.1 常用的生物脫臭工藝

　　生物技術(shù)是在上世紀(jì)50年代土壤脫臭法的基礎(chǔ)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(jiǎn)單、成本低廉、運(yùn)行維護(hù)方便、無二次污染等特點(diǎn)，在填埋場(chǎng)的除臭應(yīng)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(diǎn)

缺 點(diǎn)

生物過濾池臭氣經(jīng)過除塵、增濕或降溫等預(yù)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(gòu)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(yùn)行費(fèi)用極低，處理效率高，氣液接觸面積大，壓降低，運(yùn)行啟動(dòng)容易

占地大，需定期更換，填料操作條件不易控制，適應(yīng)進(jìn)氣濃度變化慢，顆粒物質(zhì)會(huì)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的惰性材料。因此只有針對(duì)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(shí)消耗濾料有機(jī)質(zhì)的現(xiàn)象。

微生物數(shù)量大，無須更換惰性濾料，處理負(fù)荷大緩沖能力強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用低

壓降低，需不斷投加營(yíng)養(yǎng)物，操作復(fù)雜，傳質(zhì)面積小，剩余污泥有待處理，營(yíng)養(yǎng)過剩時(shí)微生物的繁殖會(huì)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(zhǎng)的微生物降解臭氣。

經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、可借鑒污水處理設(shè)施，無須新建脫臭裝置

受到曝氣強(qiáng)度的限制，需控制氣液體積比，單獨(dú)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(yīng)池中，通過懸浮生長(zhǎng)的微生物的代謝活動(dòng)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(yùn)行費(fèi)用高，需不斷投加營(yíng)養(yǎng)物，操作復(fù)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?xì)饩鶆蛐缘扔绊懲猓瑸V料性能的影響也至關(guān)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(yùn)用到填埋氣的脫臭中。同時(shí)，各種改進(jìn)的濾池[22]，如閉路懸浮式濾池、轉(zhuǎn)動(dòng)式濾池和螺旋式生濾池，以及生物膜反應(yīng)池[23]等裝置在氣體脫臭上的應(yīng)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(duì)某些臭氣的脫除效率不高，國(guó)外已有活性炭吸附-微生物降解組合工藝的應(yīng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(qiáng)化生物處理系統(tǒng)效果[25]。在該法中，臭氣進(jìn)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(jìn)入生化區(qū)去除惡臭物質(zhì)組分，最終除霧脫水再經(jīng)風(fēng)機(jī)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(dòng)控制。

　　為避免進(jìn)氣中某些高濃度的惡臭物質(zhì)對(duì)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(xué)法結(jié)合起來應(yīng)用[26]。其措施是前段串聯(lián)四個(gè)濕式洗滌室，這樣原臭氣濃度就會(huì)降到微生物可承受的范圍，再經(jīng)過后段的兩個(gè)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(dòng)，使臭氣消除效果比較持久。在填埋場(chǎng)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(qiáng)化脫臭技術(shù)的結(jié)合，將使填埋場(chǎng)中惡臭污染大大降低。

　　丁雪梅等[27]已培育出在垃圾填埋場(chǎng)的除臭防蠅中有成功應(yīng)用的復(fù)合型微生物制。羅永華等[28]也從填埋場(chǎng)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(guó)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(duì)甲硫醇的去除率高達(dá)90％；②篩選出對(duì)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(yīng)性強(qiáng)及遺傳性穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)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(jí)脫臭細(xì)菌；⑤將除臭劑制劑化、商品化。

　　4.4 生物脫臭技術(shù)在填埋場(chǎng)的應(yīng)用展望

　　隨著我國(guó)衛(wèi)生填埋場(chǎng)向著生態(tài)型和綜合利用型方向的發(fā)展，場(chǎng)內(nèi)的除臭問題已刻不容緩。結(jié)合填埋場(chǎng)的實(shí)際，生物脫臭技術(shù)，因其運(yùn)行費(fèi)用極低、除臭效果好、操作方便等特點(diǎn)，將逐漸成為場(chǎng)內(nèi)大范圍除臭的主導(dǎo)技術(shù)。

　　當(dāng)前，我國(guó)對(duì)生物法的研究主要集中在工藝、材料上，有關(guān)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(yīng)為：①選擇適當(dāng)?shù)臑V料，提高濾料的表面性能，使之既有效增強(qiáng)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(dāng)?shù)奈⑸?，針?duì)性地降解特定的有機(jī)污染物，提高生物負(fù)荷；③建立微生物降解動(dòng)力學(xué)模型，選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)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(jié)構(gòu)緊湊、投資省、能耗低、運(yùn)行穩(wěn)定的生物處理系統(tǒng)、裝置和設(shè)備。

　　5.結(jié)果和討論

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

　?。?）我國(guó)環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施的臭氣治理技術(shù)起步較晚，填埋場(chǎng)的惡臭治理極具代表性，根據(jù)場(chǎng)內(nèi)不同區(qū)域規(guī)劃和臭氣特點(diǎn)，應(yīng)采取相應(yīng)的防治措施。

　?。?）常規(guī)的臭氣治理技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在填埋場(chǎng)的臭氣治理上，應(yīng)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(dá)到防治目的。

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