垃圾填埋場(chǎng)惡臭氣體排放影響因素的研究

李元元，吳健萍，齊長(zhǎng)青，郝麗華，潘曉峰

（1.天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，天津300201；2.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院設(shè)計(jì)三院，天津300074）

垃圾填埋場(chǎng)惡臭氣體排放影響因素的研究

李元元1，吳健萍1，齊長(zhǎng)青1，郝麗華2，潘曉峰2

（1.天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院，天津300201；2.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院設(shè)計(jì)三院，天津300074）

選取垃圾填埋場(chǎng)惡臭氣體中的H2S和NH3作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)填埋庫(kù)區(qū)和滲瀝液調(diào)節(jié)池進(jìn)行氣體采樣并測(cè)量H2S、NH3的濃度變化，分析逆溫效應(yīng)、大氣溫度、降雨以及覆土等因素對(duì)臭氣濃度的影響。結(jié)果表明：H2S和NH3排放濃度均受逆溫效應(yīng)影響嚴(yán)重，并有明顯的季節(jié)變化，呈春、夏季高而秋、冬季低的特征。此外，降雨和覆土可以顯著降低填埋場(chǎng)惡臭污染物的排放濃度。

垃圾填埋場(chǎng)；臭氣排放；影響因素

在垃圾填埋場(chǎng)垃圾處理過(guò)程中產(chǎn)生的惡臭氣體種類很多，其中濃度較高、影響較大的惡臭氣體有氨氣（NH3）、硫化氫（H2S）、甲硫醇（CH3SH）、甲基硫（（CH3）3S）等。經(jīng)調(diào)查，夏季時(shí)垃圾填埋場(chǎng)在200～300 m，NH3和H2S的濃度均高于國(guó)家允許濃度標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)我國(guó)329個(gè)城市生活垃圾處理處置場(chǎng)所資料顯示，填埋場(chǎng)存在著如下問(wèn)題，無(wú)組織排放廢氣中H2S超標(biāo)率為76%，超標(biāo)倍數(shù)在0.5～24；NH3的超標(biāo)率為10.8%，超標(biāo)倍數(shù)0.0～11.5等問(wèn)題。

目前，雖然對(duì)生活垃圾填埋場(chǎng)的主要惡臭源和污染物有所認(rèn)識(shí)，但是對(duì)于主要惡臭排放源的長(zhǎng)期排放特征和影響因素缺乏深入的研究。故筆者針對(duì)我國(guó)南方某城市生活垃圾處理場(chǎng)的惡臭排放規(guī)律進(jìn)行了研究，為生活垃圾處理場(chǎng)惡臭污染控制提供參考依據(jù)。

1 研究方法

1.1 生活垃圾填埋場(chǎng)概況

某生活垃圾填埋場(chǎng)主要采用衛(wèi)生填埋的方式，處理規(guī)模為2 300 t/d。場(chǎng)區(qū)主要包括衛(wèi)生填埋庫(kù)區(qū)、生產(chǎn)管理區(qū)2大部分，總占地面積為91 hm2，其中填埋庫(kù)區(qū)占地60.18 hm2，生產(chǎn)管理區(qū)占地3.8 hm2。填埋庫(kù)區(qū)劃分為3個(gè)大區(qū)，現(xiàn)一期、二期投入使用，面積49.47 hm2，場(chǎng)區(qū)內(nèi)設(shè)有滲瀝液調(diào)節(jié)池2個(gè)，占地面積分別為3 000、4 000 m2，在使用過(guò)程中，調(diào)節(jié)池一區(qū)用高密度聚乙烯膜封閉，共設(shè)有12個(gè)排氣口，二期的調(diào)節(jié)池尚未投入使用。

1.2 主要惡臭源和采樣點(diǎn)的確定

根據(jù)前期的調(diào)研和分析，確定場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要的惡臭污染源填埋庫(kù)區(qū)、滲瀝液調(diào)節(jié)池。采樣點(diǎn)在填埋場(chǎng)一區(qū)的西南角，是面積為10 m×10 m的分區(qū)單元，以此填埋單元為中心進(jìn)行扇形布點(diǎn)，如圖1所示。填埋場(chǎng)其他惡臭氣體產(chǎn)生點(diǎn)，如調(diào)節(jié)池、厭氧沼氣池等，大多有固定的排放口（一般是排氣口），布點(diǎn)時(shí)可將每個(gè)排放口作為采樣點(diǎn)，若排放口較多，也可按照具體情況適當(dāng)布點(diǎn)。

1.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)該場(chǎng)的主要惡臭源排放狀況進(jìn)行為期半年的連續(xù)監(jiān)測(cè)，選取H2S和NH3作為典型惡臭污染物，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采樣、調(diào)查等方式，對(duì)該場(chǎng)惡臭氣體產(chǎn)生規(guī)律進(jìn)行研究，并對(duì)影響惡臭氣體濃度擴(kuò)散的因素（逆溫效應(yīng)、溫度、降雨、覆土）進(jìn)行分析。惡臭氣體的排放要求按照GB 18918—2002惡臭污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

采用大氣采樣器對(duì)空氣中的H2S和NH3采樣。H2S采用亞甲基藍(lán)分光光度法進(jìn)行測(cè)定，監(jiān)測(cè)閾值為0.5～5.0 mg/m3（1 000 mL），NH3采用納氏試劑分光光度法進(jìn)行測(cè)定，監(jiān)測(cè)閾值為1～30 mg/m3（1 000 mL），當(dāng)臭氣濃度較低時(shí)，抽取3～5倍規(guī)定氣量的臭氣以增加污染物濃度的檢出下限。

2 結(jié)果與討論

2.1 各污染源H2S與NH3排放濃度分析

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，在2008年2～5月，每2 h對(duì)填埋庫(kù)區(qū)和滲瀝液調(diào)節(jié)池加蓋出氣口及周邊的H2S和NH3濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果如表1。

表1 污染源H2S和NH3濃度mg/m3

從表1可以看出，不同惡臭源排放的H2S和NH3濃度均有較大波動(dòng)，其中填埋庫(kù)區(qū)和滲瀝液調(diào)節(jié)池所揮發(fā)出氣體中的H2S濃度明顯低于NH3濃度。GB 18918—2002惡臭污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，城市生活垃圾處理場(chǎng)的H2S二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)分別為0.06 mg/m3，1.50 mg/m3。因此，上述2種典型氣體都成為該處理場(chǎng)重點(diǎn)控制的惡臭污染物。

2.2 惡臭氣體排放影響因素的研究

2.2.1 逆溫效應(yīng)的影響

在晴朗無(wú)風(fēng)或微風(fēng)的夜晚，地面因輻射冷卻而降溫，與地面接近的氣層冷卻降溫最強(qiáng)烈，而上層的空氣冷卻降溫緩慢，因此使低層大氣產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象。輻射逆溫一般日出后逐漸消失。該垃圾填埋場(chǎng)處于中原地帶，長(zhǎng)年氣候大多晴朗無(wú)風(fēng)，因此在氣溫稍高的季節(jié)，這種由于逆溫效應(yīng)產(chǎn)生的垃圾填埋場(chǎng)周圍及上空籠罩著惡臭氣體的情況會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。

通過(guò)圖2和圖3可以看出，夜間H2S和NH3的濃度變化均不大，維持在一個(gè)較為穩(wěn)定的濃度。二者濃度第2天早上會(huì)隨著光照加強(qiáng)，溫度升高逐漸降低。這對(duì)填埋場(chǎng)惡臭控制具有一定的借鑒意義，尤其在春、夏逆溫效應(yīng)多發(fā)季節(jié)應(yīng)加強(qiáng)填埋場(chǎng)惡臭氣體的控制和治理。

2.2.2 大氣溫度的影響

填埋庫(kù)區(qū)和滲瀝液調(diào)節(jié)池的H2S和NH3排放均存在著明顯的春、夏季節(jié)較高而秋、冬季節(jié)較低的特征。這主要是由于氣溫變化會(huì)直接影響惡臭物質(zhì)產(chǎn)生的反應(yīng)速率及擴(kuò)散速率，因此需對(duì)大氣溫度變化而產(chǎn)生的的影響進(jìn)行深入分析。在惡臭監(jiān)測(cè)期間，填埋庫(kù)區(qū)和調(diào)節(jié)池的H2S和NH3排放濃度隨大氣溫度的變化如圖4和5所示。

從圖4和圖5可以得出，當(dāng)溫度在18℃～22℃時(shí)主要是受逆溫效應(yīng)的影響。之后隨著溫度的升高，填埋庫(kù)區(qū)的生物降解速率加快，H2S和NH3的濃度也逐漸增加，在達(dá)到最高之后，隨溫度下降，生物活性逐漸減慢，上述2種氣體的濃度也逐漸下降。同時(shí)，氣溫高時(shí)，惡臭氣體分子活動(dòng)加快，加快了惡臭氣體分子的擴(kuò)散；溫度較低，氣體產(chǎn)生量小的同時(shí)，惡臭氣體分子運(yùn)動(dòng)速率減慢，因此，氣溫較低的冬季產(chǎn)生的惡臭氣體濃度及惡臭氣體影響較之氣溫較高的夏季要輕。

2.2.3 降雨的影響

由于在同一氣溫下H2S和NH3排放濃度的變化較大，這表明除溫度外還有其他因素對(duì)H2S和NH3的生成有較大影響。表2列出了2009年3～4月的雨天和晴（陰）天H2S和NH3排放濃度的平均值。

表2 雨天與晴（陰）天H2S和NH3排放濃度平均值

從表2可以看出，晴（陰）天的H2S和NH3排放濃度均高于雨天。降雨影響惡臭物質(zhì)產(chǎn)生的原因：雨水在降落過(guò)程中對(duì)填埋場(chǎng)上空的惡臭污染物有一定的吸收過(guò)程，其中H2S的降解度要小于NH3；雨水下降到填埋庫(kù)區(qū)后，表層垃圾產(chǎn)生的物質(zhì)有部分溶解滲漏到底層，從而使污染物濃度有所降低。在調(diào)節(jié)池中，由于降雨后雨水與垃圾滲瀝液混合使?jié)B瀝液中的污染物濃度有所降低，從而減小了惡臭物質(zhì)的生成速度和濃度。此外，降雨后污水濃度降低，溶解氧濃度升高，也不利于惡臭物質(zhì)的生成。

2.2.4 覆土的影響

生活垃圾進(jìn)行填埋采用邊填埋邊覆土的方式。覆土可以及時(shí)掩蓋住垃圾，減少輕質(zhì)垃圾在風(fēng)速較大時(shí)形成二次污染，同時(shí)對(duì)填埋作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵和新鮮垃圾產(chǎn)生的惡臭氣體都有一定的降解作用。填埋庫(kù)區(qū)垃圾覆土前后惡臭氣體濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果的比較見(jiàn)圖6、7。

從圖6和7可以看出，覆土后惡臭氣體濃度在一定程度上有所降低。覆土中的微生物及其本身對(duì)新鮮垃圾產(chǎn)生的惡臭氣體有一定的降解、吸附作用，但覆土并不能完全阻隔惡臭氣體，隨著覆土?xí)r間的推移，生活垃圾產(chǎn)生的惡臭氣體也逐漸增加，同時(shí)，不斷地增加覆土也會(huì)減少垃圾填埋場(chǎng)庫(kù)容，縮短整個(gè)填埋場(chǎng)的運(yùn)行時(shí)間。因此，消除惡臭氣體并不能完全依靠覆土來(lái)完成。

3 結(jié)論

1）垃圾填埋場(chǎng)主要惡臭氣體污染源有填埋庫(kù)區(qū)和調(diào)節(jié)池，其中加蓋調(diào)節(jié)池由于一直處于厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生了大量的惡臭氣體，H2S和NH3的濃度是填埋庫(kù)區(qū)濃度的數(shù)十倍；填埋庫(kù)區(qū)產(chǎn)生的惡臭氣體濃度較低，但庫(kù)區(qū)作業(yè)面積大，產(chǎn)生的污染范圍也大，因此，要減少垃圾處理場(chǎng)的惡臭氣體危害，重點(diǎn)要降解上述2個(gè)污染源的惡臭氣體。

2）填埋庫(kù)區(qū)和滲瀝液調(diào)節(jié)池的H2S和NH3排放濃度均存在春、夏季高而秋、冬季低的特征，表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化。填埋場(chǎng)產(chǎn)生的H2S和NH3排放濃度均受逆溫效應(yīng)影響大，在春季和夏季逆溫效應(yīng)較為嚴(yán)重的季節(jié)應(yīng)對(duì)惡臭氣體加以控制和治理。

3）降雨可以降低填埋場(chǎng)的惡臭污染物濃度，稀釋污染物、提高溶解氧濃度可能是造成雨天惡臭物質(zhì)濃度較低的主要原因。

4）覆土能有效減緩惡臭氣體揮發(fā)，但從根本上解決填埋場(chǎng)惡臭氣體要結(jié)合多方面來(lái)綜合治理。

［1］石磊，邊炳鑫，趙由才，等.城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)惡臭的防治技術(shù)進(jìn)展［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005，6（2）：6-9.

［2］趙由才，朱青山.城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)技術(shù)與管理手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

［3］AlixC M.Retrofits Curb Biosolids Composting Odors［J］.Biocycle，1998，39（6）：37.

［4］白韜光.惡臭污染防治技術(shù)及工程實(shí)踐［J］.遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技，2002，22（5）：36-40.

Influencing Factors of Odor Emission in Waste Landfill Sites

Li Yuanyuan1,Wu Jianping1,Qi Changqing1,Hao Lihua2,Pan Xiaofeng2
（1.Tianjin Environmental Sanitation Engineering Design Institute,Tianjin300201;2.The Third Design Institute,North China Municipal Engineering Design&Research Institute,Tianjin300074）

The influences of temperature inversion effect,atmospheric temperature,rainfall and soil covering on odor emission in waste landfill sites were analyzed.H2S and NH3were chosen as the main evaluation index,and their concentration in both the landfill area and leachate regulating tank were sampled and measured.The results indicated that the emission of H2S and NH3was strongly relevant to temperature inversion effect.The emission concentration also varied with the variation of seasons,higher in spring and summer,lower in autumn and winter.In addition,it is also found that the rainfall and soil covering can dramatically reduce the odor emission in landfill site.

waste landfill site；odor emission；influencing factor

X512

A

1005－8206（2010）03－0007－03

李元元（1984—），主要從事環(huán)境工程設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：蘇媛）

2010-04-22