新型組合除臭工藝在餐廚垃圾處理中的應(yīng)用

張建國，邱 艷，朱衛(wèi)兵，吳敏喆

（江蘇維爾利環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇常州213125）

餐廚垃圾具有含水率高、含鹽分高、有機(jī)成分多、容易腐敗、有害成分少等特點(diǎn)[1]，在收集運(yùn)輸和處理過程中，能迅速被微生物降解[2]，產(chǎn)生污染，其中的氨、硫化氫等惡臭物質(zhì)會(huì)使人食欲不振、頭昏腦脹、惡心、嘔吐，直接對(duì)呼吸道、內(nèi)分泌系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生危害，嚴(yán)重影響大眾健康安全。

近年來，國內(nèi)外研究表明，在餐廚垃圾資源化利用處理過程中產(chǎn)生的惡臭物質(zhì)其成分主要有四大類：含硫化合物、含氮化合物、烴類化合物和含氧有機(jī)物。含硫化合物中的H2S 是臭氣物質(zhì)的主要成分，其次是鹵代烴[3]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，餐廚垃圾產(chǎn)生的惡臭只有少數(shù)的氣味物質(zhì)是氨和硫化氫等無機(jī)化合物，大多數(shù)氣味物質(zhì)是有機(jī)物，如低分子脂肪酸、胺類、醛類、酮類、醚類、鹵代烴以及脂肪族、芳香族、雜環(huán)的氮或硫化物，這些物質(zhì)都帶有活性基團(tuán)，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。為改善工作環(huán)境條件，減少環(huán)境污染，有必要對(duì)餐廚垃圾處理車間產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行凈化處理。

本研究以江蘇某餐廚垃圾處理工程為例，介紹一種新型組合除臭工藝在餐廚垃圾異味控制的應(yīng)用情況[4]。

1 工程概況

該餐廚垃圾處理項(xiàng)目規(guī)模為200 t/d，臭氣處理量為35 000 m3/h。工程中處理及輸送設(shè)備大都采用密閉設(shè)計(jì)，臭氣來源于預(yù)處理車間中的原料收集池、分選設(shè)備等環(huán)節(jié)，將所有產(chǎn)生異味的空間上空都安裝了微負(fù)壓收集管網(wǎng)，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行集中處理。除臭系統(tǒng)選用化學(xué)洗滌和生物濾池相結(jié)合的工藝，通過處理后尾氣滿足“惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”（GB 14554-93）中廠界廢氣排放（二級(jí)新擴(kuò)建）排氣筒惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)值。

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

除臭系統(tǒng)的工藝流程見圖1。管網(wǎng)1 中臭氣通過引風(fēng)機(jī)2 輸送至收集系統(tǒng)3，依次進(jìn)入酸洗滌塔4 和堿洗滌塔5 處理后再由離心風(fēng)機(jī)6 加壓送至預(yù)洗池7，臭氣中部分水溶性物質(zhì)被去除，經(jīng)化學(xué)處理后的臭氣再進(jìn)入生物濾池8，在細(xì)菌的作用下，臭氣被轉(zhuǎn)化為含二氧化碳、水和鹽等無污染的氣體通過排氣筒9 高空15 m 排出。

圖1 除臭系統(tǒng)的工藝流程Fig.1 Flow chart of deodorant system process

2.2 除臭原理

（1）化學(xué)洗滌原理：餐廚垃圾產(chǎn)生異味的空間氣體被引入酸堿化學(xué)洗滌塔內(nèi)部，溶液循環(huán)裝置將酸液和堿液分別霧化后噴灑在酸堿洗滌塔的填料表面，在填料表面形成均勻的液體薄膜。當(dāng)含有異味的空氣穿過填料層時(shí)，氣體中的異味分子和微小粉塵就會(huì)被填料上的液體薄膜攔截、阻滯，由氣相轉(zhuǎn)移到液相，和液相中工作液的有效分子發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過異味凈化工作液的作用，異味分子將被轉(zhuǎn)化成無機(jī)鹽類，從而達(dá)到凈化的目的。

（2）生物濾池原理：在生物濾池階段，臭氣通過濕潤多孔和充滿活性微生物的濾層，利用微生物細(xì)胞對(duì)惡臭物質(zhì)進(jìn)行吸附、吸收和降解。微生物細(xì)胞具有個(gè)體小、表面積大、吸附性強(qiáng)、代謝類型多樣的特點(diǎn)，將惡臭物質(zhì)吸附后分解成二氧化碳和水等物質(zhì)。生物除臭過程主要以三個(gè)步驟進(jìn)行：①水溶滲透。濾料表面覆蓋有水層，臭氣中的化學(xué)物質(zhì)與濾料接觸后在表層溶解，并從氣相轉(zhuǎn)化為水相，以利于濾料中的細(xì)菌作進(jìn)一步的吸收和分解。濾料的多孔性使其具有超大的比表面積，使氣、水兩相有更大的接觸面積，有效增大了氣相化學(xué)物質(zhì)在水相中的傳送擴(kuò)散速率，高速的傳送擴(kuò)散意味著濾料可迅速將臭氣濃度降至極低的水平；②生物吸收。水溶液中的惡臭成分被微生物吸附、吸收，惡臭成分從水中轉(zhuǎn)移至微生物體內(nèi)；③生物氧化。濾料中的專性細(xì)菌以污染物為食，把污染物轉(zhuǎn)化為自身的營養(yǎng)物質(zhì)，使碳、氫、氧、氮、硫等元素從化合物的形式轉(zhuǎn)化為游離態(tài)，進(jìn)入微生物的自身循環(huán)過程，從而達(dá)到降解的目的。專性細(xì)菌等微生物又可實(shí)現(xiàn)自身的繁殖，當(dāng)作為食物的污染化合物與專性細(xì)菌的營養(yǎng)需要達(dá)到平衡，而水分、溫度、酸堿程度等條件均符合微生物所需時(shí)，專性細(xì)菌的代謝繁殖將會(huì)達(dá)到平衡，通過生物氧化來降解污染物，最終的產(chǎn)物是含二氧化碳、水和鹽等無污染的氣體物質(zhì)，使污染物得以去除。

3 主要設(shè)備及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 收集系統(tǒng)

臭氣收集系統(tǒng)包括各氣體收集點(diǎn)的管網(wǎng)、文丘里噴射器、循環(huán)水泵等，管網(wǎng)采用耐腐蝕的玻璃鋼材料，安裝簡單方便，質(zhì)地輕盈，性價(jià)比合適，主管道為外徑Φ 1 000 mm 的管道。文丘里管為Φ1 000 mm×H 3 800 mm，文丘里管和管網(wǎng)采用相同的玻璃鋼材質(zhì)。動(dòng)力源采用不銹鋼316 L 材質(zhì)的離心式水泵，流量25 m3/h，揚(yáng)程20 m，電機(jī)功率2.2 kW。

3.2 化學(xué)洗滌

化學(xué)洗滌系統(tǒng)包括2 臺(tái)酸堿洗滌塔，材質(zhì)為玻璃鋼，底部帶儲(chǔ)液池，洗滌塔的外形尺寸為Φ2 400×H 7 100 mm，儲(chǔ)液池外形尺寸為L 6 500×W 5 400×H 1 100 mm，配備4 臺(tái)耐酸堿循環(huán)水泵，水泵流量4.8 m3/h，揚(yáng)程18 m，功率7.5 kW。儲(chǔ)液箱的酸堿投加選用自動(dòng)投加系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)液箱的pH 值控制酸堿的投加量，計(jì)量泵流量240 L/h，壓力0.7 MPa，功率0.37 kW，酸堿儲(chǔ)槽選用1 m3的耐腐蝕儲(chǔ)槽。

3.3 離心風(fēng)機(jī)

本項(xiàng)目選用2 臺(tái)玻璃鋼風(fēng)機(jī)，互為備用，風(fēng)量為20 000 m3/h，風(fēng)壓2 600 Pa，電機(jī)功率30 kW。離心風(fēng)機(jī)采用玻璃鋼材質(zhì)，質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，性能穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕，耐高溫等性能。

3.4 預(yù)洗池

預(yù)洗池結(jié)構(gòu)為玻璃鋼復(fù)合材料，有效容積L 2.0 m×W 3.0 m×H 3.3 m，平均流速0.41 m/s，接觸時(shí)間2.8 s，循環(huán)水泵流量18 m3/h，揚(yáng)程18 m，功率2.2 kW。池頂面帶有觀察窗，便于觀察和檢修。預(yù)洗池中裝有填料，水可循環(huán)使用。預(yù)洗池配有循環(huán)水泵和噴淋系統(tǒng)。循環(huán)噴淋系統(tǒng)主要用于去除氣體中固體污染物，調(diào)節(jié)空氣的濕度和溫度，包括所有循環(huán)管道、噴嘴、接頭、支撐件等。噴頭所噴的水呈霧狀，能覆蓋整個(gè)預(yù)洗池，沒有死角。

3.5 生物濾池

生物濾池結(jié)構(gòu)也為玻璃鋼復(fù)合材料，側(cè)面帶有有機(jī)玻璃材質(zhì)的觀察窗，便于觀察和檢修，內(nèi)部設(shè)填料支撐層、生物填料和噴淋系統(tǒng)。設(shè)備有效容積L 14.0×W 3.0×H 3.3m，平均流速0.13 m/s，接觸時(shí)間12.96 s，散水頻率2～24 次/天，延續(xù)時(shí)間5～15 min，水量15%～30%。配2 臺(tái)循環(huán)水泵互為備有，流量18 m3/h，揚(yáng)程18 m，功率2.2 kW。

生物濾池填料采用以天然植物骸體或火山巖為主的多種級(jí)配的有機(jī)和無機(jī)混合填料，其通透性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好，具有吸附污染物和微生物生長的最佳環(huán)境，有運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)簡單等優(yōu)勢(shì)?；旌咸盍喜灰赘癄€，具有良好的保濕性和透氣性，載體表面為親水性。微生物適宜的環(huán)境pH 值為6～8，但微生物在分解致臭物質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，運(yùn)行時(shí)間一長，往往導(dǎo)致濾池pH 值下降，出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，影響微生物的生長，降低除臭效果。設(shè)計(jì)選用的填料中添加了少部分無機(jī)混合物，這些物質(zhì)可以提高填料的通透性、吸水性，并起到防止板結(jié)、均衡營養(yǎng)、防止酸化等作用。

4 工程特點(diǎn)

（1）化學(xué)洗滌系統(tǒng)調(diào)試前確認(rèn)工藝管線、電氣儀表、電氣設(shè)備、水泵和洗滌塔單機(jī)等清水運(yùn)行合格，酸堿箱分別按照要求配置好一定濃度的酸堿溶液，啟動(dòng)循環(huán)泵，通過塔內(nèi)的噴淋裝置向填料噴灑酸堿溶液，啟動(dòng)進(jìn)水泵，通過負(fù)壓收集系統(tǒng)將臭氣從塔底部輸送到酸堿塔內(nèi)，工作液由排水管道回到酸堿洗滌塔的溶液循環(huán)箱或進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，在補(bǔ)充一定的新鮮工作液后循環(huán)使用，從而在保證凈化效果的同時(shí)盡可能降低運(yùn)行費(fèi)用。

（2）化學(xué)洗滌凈化后的氣體經(jīng)洗滌過濾設(shè)備內(nèi)的脫水填料層，除去空氣中的水珠，再由風(fēng)機(jī)輸送至預(yù)處池，降低高濃度污染負(fù)荷的峰值，且作為一個(gè)有效的緩沖器輸送到生物濾池除臭系統(tǒng)。

（3）微生物培養(yǎng)是生物濾池調(diào)試的核心工作。取100 L 配置好的活性菌，加入生物濾池的循環(huán)水箱，通過噴淋系統(tǒng)將活性菌噴灑到填料表面。在調(diào)試階段，由于每天餐廚廢棄物處理量相對(duì)較少，對(duì)氣源的濃度難以控制，在氣源難以滿足微生物營養(yǎng)需求的情況下，用葡萄糖和尿素配置營養(yǎng)液，噴灑在填料表面，供微生物營養(yǎng)需要，連續(xù)5 天在固定時(shí)間投加活性菌和營養(yǎng)液，同時(shí)從底部送入臭氣，馴化活性菌生長，將致臭污染物降解成二氧化碳和水。

5 處理效果

表1 收集點(diǎn)和尾氣中臭氣成分監(jiān)測情況Tab.1 Monitoring of odour composition in collection points and exhaust gas

項(xiàng)目于2016年12月通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門驗(yàn)收，經(jīng)過18 個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行，廠區(qū)異味達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。表1 是2018年3月份各監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)。由監(jiān)測結(jié)果可以看出，通過處理后尾氣主要臭氣成分均優(yōu)于GB14554-93 中廠界廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)值。

6 結(jié)論

（1）化學(xué)和生物濾池組合工藝在除臭效果方面具有互補(bǔ)性，為獲得更好的除臭效果，在工程建設(shè)投資和土地利用等方面可尋求最佳性價(jià)比。單純化學(xué)法對(duì)臭氣處理不徹底，而生物法占地面積大，耐負(fù)荷沖擊能力差，通過化學(xué)法降低臭氣的濃度，縮小生物法的濾床面積，從而降低設(shè)備占地面積，提高處理效果。

（2）本工程餐廚垃圾處理過程中產(chǎn)生的臭氣通過化學(xué)和生物除臭的組合工藝進(jìn)行處理后，尾氣滿足“惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”（GB 14554-93）中廠界廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)值，這種新型組合工藝在除臭效果的成功應(yīng)用值得推廣。