餐廚垃圾臭氣控制技術(shù)的研究與探討

餐廚垃圾是居民生活中的主要產(chǎn)物，有易腐、易爛、含水率高、有機(jī)質(zhì)高的特點(diǎn)，具有典型的資源與污染雙重性。伴隨人們生活水平不斷提高以及餐飲行業(yè)的快速發(fā)展，中國(guó)餐廚垃圾產(chǎn)量與日俱增。數(shù)量龐大的餐廚垃圾在收集、運(yùn)輸中轉(zhuǎn)、處置處理過程中，往往伴隨著二次環(huán)境污染，給作業(yè)區(qū)域、周邊居民和周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染問題，同時(shí)大量餐廚垃圾匯集處理，會(huì)產(chǎn)生大量粉塵及臭氣氣體。因此，研究臭氣控制技術(shù)非常必要。

餐廚垃圾處置過程中的臭氣氣體主要成分為烷烴、烯烴、芳香烴、鹵代烴、含氮、含硫的有機(jī)物，以及部分胺類物質(zhì)。以上海生物能源再利用中心工藝為例，臭氣氣體產(chǎn)生量：料坑＞地下瀝液坑＞廚余車間＞卸料大廳＞處置設(shè)備＞干式厭氧＞餐飲車間＞厭氧系統(tǒng)＞沼渣干化＞脫水車間＞氣浮車間＞鍋爐、發(fā)電機(jī)房。

上海生物能源再利用中心是上海市生活垃圾全程分類體系重要的末端處置設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，作為上海市重大工程，目前是上海市規(guī)模最大的濕垃圾資源化處理設(shè)施。項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為處理濕垃圾106kg/（d其中餐飲垃圾4×105kg/d，廚余垃圾6×105kg/d），采用“餐飲預(yù)處理+濕式厭氧產(chǎn)沼”及“廚余預(yù)處理+干式厭氧產(chǎn)沼”的組合工藝，日產(chǎn)沼氣約60 000 m 3 ，年發(fā)電量超過2 000萬kWh。

上海生物能源再利用中心餐飲垃圾處理流程為：車輛稱重后，垃圾倒入料坑，經(jīng)粗分機(jī)篩選后，篩下有機(jī)質(zhì)進(jìn)入精分機(jī)進(jìn)一步篩選，符合要求的有機(jī)質(zhì)進(jìn)入到制漿機(jī)制成漿液，漿液經(jīng)過兩相除雜后，進(jìn)入漿液暫存池，暫存池的漿液經(jīng)過加熱后，進(jìn)入三相離心機(jī)，進(jìn)行提油、除雜、除水；水作為設(shè)備沖洗水，渣與部分水混合后進(jìn)入均質(zhì)罐，經(jīng)過降溫后，進(jìn)至厭氧罐；分離出來的油相則經(jīng)過進(jìn)一步提純后，制成生物柴油。目前控制臭氣的主流技術(shù)方法有化學(xué)、生物、物理三類方法。

1 臭氣控制工藝原理

1.1 前端臭氣控制工藝

與機(jī)械送風(fēng)結(jié)合使用的離子氧送風(fēng)凈化工藝，由離子發(fā)生設(shè)備通過界面放電，使空氣中部分氧離子化，形成含離子氧新風(fēng)，室內(nèi)部分污染物、微粒與離子氧新風(fēng)混合，致臭氣污染物可降解成其他物質(zhì)，從而降低臭氣濃度，改善工作環(huán)境空氣品質(zhì)。

1.2 植物液空間霧化噴淋凈化工藝

從多種純天然植物中萃取植物液、配制成與臭氣分子反應(yīng)的工作液，通過專用空間霧化噴淋系統(tǒng)，將工作液霧化噴淋需要控制臭氣的區(qū)域，通過催化氧化、酯化、氧化還原、水解等作用，將空氣中的臭氣成分分解成無害物質(zhì)以降低臭氣濃度，達(dá)到控制臭氣凈化空氣的目的。

1.3 末端臭氣控制工藝

臭氣源產(chǎn)生的臭氣經(jīng)管道集中輸送至外部處理：首先經(jīng)過酸堿化學(xué)洗滌，除去甲硫醇等惡臭有機(jī)氣體；其次，經(jīng)過生物過濾，進(jìn)一步除去甲硫醇、硫化氫等臭氣，臭氣經(jīng)過化學(xué)、生物兩次處理后，可達(dá)到《DB31/933-2015上海惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，最后活性炭吸附和末端燃燒技術(shù)作為臭味控制備用最終端，及時(shí)補(bǔ)充化學(xué)洗滌和生物過濾產(chǎn)生的不足。

2 臭氣控制方法

目前老港生物能源臭氣控制系統(tǒng)主要采取化學(xué)噴淋（洗滌）、生物噴淋、活性炭吸附、離子氧送風(fēng)、植物液空間凈化以及車間點(diǎn)面對(duì)接設(shè)計(jì)方案，控制效果達(dá)到上海DB31/933-2015標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1 化學(xué)噴淋法

利用部分臭氣與針對(duì)性藥劑溶液產(chǎn)生中和反應(yīng)的特性，將臭氣成分吸收進(jìn)入液相或者變成無毒無害物質(zhì)，一般藥劑僅能除去H2S、NH3等，對(duì)于控制臭氣效果不理想，且存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)，需要附帶處理所產(chǎn)生的污水。就經(jīng)濟(jì)性而言，性價(jià)比不高。如甲硫醇在常溫下與臭氧可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將甲硫醇氧化為二氧化硫，二氧化硫在后端生物噴淋階段氧化為硫酸

2.2 生物噴淋法

生物噴淋法即生物過濾凈化工藝，將臭氣氣體通過管道收集至生物凈化設(shè)備，臭氣氣體經(jīng)過生物凈化設(shè)備時(shí)，與附著在填料上的微生物菌落接觸，利用微生物群降解氣體中的臭氣氣體，氣流流經(jīng)生物活性濾料，濾料上的生物菌群分解臭氣氣體，將氣體中的惡臭污染氣體成分吸收，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸、二氧化碳、水、硝酸等其他無臭低濃度無害小分子，實(shí)現(xiàn)臭氣控制目的。

微生物分解臭氣成分的化學(xué)反應(yīng)式：

2.3 其他控制方法

（1）活性炭吸附法。臭氣氣體凈化采用表面積大、吸附能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高的活性炭作為吸附劑，對(duì)收集臭氣氣體中的有機(jī)物成分進(jìn)行吸收溶解；吸附過程快，通常只需要3～5秒時(shí)間即可吸附大量臭氣氣體，使處理后的氣體達(dá)到排放要求。

（2）稀釋法。將臭氣或者固體粉塵含量高的氣體由煙囪排向大氣擴(kuò)散，以保障下風(fēng)向和周邊居民生活不受臭氣影響。

1.不同控制臭氣的方式

（3）土地填埋法。將大量的生活/餐廚垃圾通過填埋方式埋于地下，這種方法的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：處置量巨大，可以有效緩解生活/餐飲垃圾對(duì)托底工程的壓力；其中易降解物質(zhì)降解后可以融入土壤，為表層綠化提供豐富營(yíng)養(yǎng)。但也存在一些缺陷：填埋底層防水稍有失誤，瀝液會(huì)滲入地層，甚至污染地下水；填埋前，其與空氣大面積接觸，臭氣控制難度較大。

3 臭氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 凈化原則

（1）重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)處理。即產(chǎn)生臭氣量大的區(qū)域，如餐飲、廚余預(yù)處理車間，卸料大廳，以及厭氧罐、均質(zhì)罐、高濃度污水池、沼渣干化車間、干式厭氧罐、1#-7#料坑、漿液暫存坑。

（2）阻止臭氣外溢、擴(kuò)散。臭氣集中過程中，各管路、管路設(shè)備銜接需要密封處理，防止臭氣集中過程中外溢，造成除臭效果不理想。

（3）通過點(diǎn)、面結(jié)合。管道收集后經(jīng)過化學(xué)、生物、活性炭組合處理及離子氧補(bǔ)風(fēng)雙管齊下，不僅有效控制臭氣，氣體排放亦能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 凈化規(guī)模

臭氣氣體處理總量達(dá)650 000 m 3 /h（表1），其中重點(diǎn)區(qū)域：餐廚預(yù)處理車間高濃度總氣體處理規(guī)模120 000 m 3 /h，餐廚預(yù)處理車間低濃度總氣體處理規(guī)模230 000 m 3 /h，其余區(qū)域總處理規(guī)模300 000 m 3 /h，這其中，前端離子氧送風(fēng)總規(guī)模150 000 m3/h，預(yù)處理車間離子氧送風(fēng)規(guī)模120 000 m 3 /h，沼渣干化車間離子氧送風(fēng)規(guī)模30 000 m 3 /h。

3.3 空間布局

采用點(diǎn)面結(jié)合處理方案。點(diǎn)處理即具體到每臺(tái)設(shè)備、漿液容器、渣暫存容器接通負(fù)壓通風(fēng)孔，利用負(fù)壓將設(shè)備、暫存容器中高濃度臭氣氣體集中到室外處理容器內(nèi)，這樣從設(shè)備、暫存容器內(nèi)外溢的臭氣氣體會(huì)急劇減少；面處理即車間平面空間內(nèi)布設(shè)負(fù)壓風(fēng)孔，利用負(fù)壓再次抽取室內(nèi)氣體，然后通過離子氧送風(fēng)凈化，經(jīng)過兩次負(fù)壓排風(fēng)，室內(nèi)臭氣可得到有效控制。具體空間布局分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)除臭氣；室內(nèi)排氣管道（面處理）；離子空氣凈化管路（補(bǔ)風(fēng)管）等方式來進(jìn)行有效臭氣控制（圖1）。

臭氣控制系統(tǒng)作為餐廚垃圾資源化工程中的重要系統(tǒng)，是衡量整個(gè)處理系統(tǒng)環(huán)評(píng)是否達(dá)標(biāo)的重要參考之一。除上海生物能源再利用中心所采用的控制技術(shù)外，主流臭氣控制工藝還有：燃燒法、吸收法、化學(xué)氧化法、生物過濾法。

（1）燃燒法。臭氣氣體經(jīng)集中后，在高溫條件下燃燒，以達(dá)到控制臭氣的目的。燃燒法必須具備的條件：臭氣氣體與燃燒物質(zhì)瞬間充分混合；燃燒溫度要達(dá)到700～900℃。該法在去除臭氣上效果明顯，能產(chǎn)生大量熱能，可加以利用；此法經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較低，需要配合生物柴油、汽油等燃油助燃。燃燒法還有一種為催化燃燒法，即在催化劑的作用下，可以實(shí)現(xiàn)較低溫度的燃燒，去除臭氣效果亦可達(dá)標(biāo)。催化燃燒法比較經(jīng)濟(jì)適用，也是一種比較重要的除臭氣方法，上海生物能源再利用中心臭氣控制系統(tǒng)終端同時(shí)具備活性炭和燃燒法以備應(yīng)急使用。

（2）吸收法。吸收法包括水吸收法、酸吸收法和堿吸收法。甲硫醇作為餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的一種臭氣濃烈有機(jī)氣體，其化學(xué)性質(zhì)偏酸，微溶于水，易溶于堿，利用堿液如氫氧化鈉、氫氧化鉀等，可以有效消除甲硫醇。在堿液處理過程，為提高處理效率，一般在堿液中添加Naclo、雙氧水、Ca(clo)2、KMno4等氧化劑。雙氧水去除甲硫醇的效率低，需要提高濃度，生成物易分解；其余氧化劑均可有效去除甲硫醇，但Ca(clo)2易吸收CO2產(chǎn)生碳酸鈣沉淀；KMno4則易產(chǎn)生MnO2沉淀；Naclo費(fèi)用低，操作方便、效率高，成為相對(duì)適用的氧化劑。

表1 生物能源中心臭氣凈化表

由于臭氣氣體中絕大多數(shù)成分為有機(jī)氣體，如甲硫醇、二甲二硫、三甲胺等微溶于水，吸收效果不明顯，而且易產(chǎn)生二次污染，所以單純水吸收法在去除臭氣工藝方面并不適用。

（3）電化學(xué)吸收氧化法。電化學(xué)吸收氧化法是除臭氣的有效手段，其中最為突出的特點(diǎn)是長(zhǎng)期使用清潔電能，無污染物排放，利用電解硝酸銀產(chǎn)生的Ag+可氧化甲硫醇，此法在高濃度硝酸溶液中進(jìn)行且可以循環(huán)使用，臭氣去除率達(dá)100%；利用高鐵酸鹽吸收降解甲硫醇也是一種很好的處理辦法，由于電化學(xué)產(chǎn)生的高鐵酸鹽需要在堿濃度非常高的環(huán)境下進(jìn)行，此時(shí)吸收甲硫醇的效果非常好，隨著堿性增加，高酸鐵鹽的穩(wěn)定性增加。

（4）化學(xué)氧化法。包括臭氧氧化法和催化氧化法，這兩個(gè)方法處理甲硫醇等有機(jī)臭氣氣體基本可以達(dá)到效果，但處理費(fèi)用較高，在實(shí)際運(yùn)用中非常少。

（5）生物過濾法。即通過附著在固體過濾材料表面的微生物來降解有機(jī)臭氣氣體，上海的老港生物能源臭氣控制系統(tǒng)的第一道工藝生物噴淋工藝即采用此法。

這幾種臭氣控制技術(shù)各有特點(diǎn)和不足，針對(duì)餐廚垃圾處置過程中，不同工藝路線，采取與之對(duì)應(yīng)最有價(jià)值的方法控制臭氣擴(kuò)散，結(jié)合工藝設(shè)備本身特點(diǎn)處理以及廠房設(shè)計(jì)面處理、綜合植物液等方式，可以很好地控制臭氣擴(kuò)散污染，減少污染氣體對(duì)操作人員和周圍環(huán)境的影響。

4 結(jié)語

上海生物能源再利用中心采用的物理、化學(xué)、生物除臭氣方法均為目前主流的臭氣控制技術(shù)和方法，與離子氧、以及點(diǎn)面空間設(shè)計(jì)結(jié)合，很好地控制惡臭氣體，減少了惡臭對(duì)作業(yè)區(qū)域、周邊居民和周圍環(huán)境的影響。