（环境工程专业论文）垃圾填埋场恶臭气体产气机制及其动态变化研究.pdf

摘要 本文通过在阿苏卫垃圾填埋场实地监测和实验，深入研究硫化氢恶臭气体的产气机理 和动态变化，为最终恶臭气体控制提供依据。主要包括以下内容： l 、通过对暴露垃圾源头及不同距离空气成分的分析，得出填埋区空气中恶臭气体主要 为硫化物、氯化物、苯及衍生物、胺类四种，其中硫化物和胺类含量较高；沼气收集管内的 含硫恶臭气体主要为硫化氢。 2 、通过沼气。f 程改造前期利后期污染状况现场监测，重点分析北方平原型填埋场h 2 s 产生原冈和影响因素。结果表明，沼气工程改造前期，填埋区内新鲜垃圾年填埋高度为2 m 时，h 2 s 质量浓度随季度变化显著，其浓度峰值出现在第三季度9 月，可达1 7 9 1 m g m 3 ：新 鲜垃圾年填埋高度为o 5 m 时，h 2 s 浓度季度性变化不明显，峰值仅为2 1 8 m g m 3 ；这是新 鲜垃圾含水率的季度性变化和年填埋高度共同作用的结果。沼气工程改造后期( 2 0 0 3 年6 月 7 月) ，渗滤液收集井内h 2 s 的浓度变化趋势与水面蒸发量的变化趋势有良好的相关性。平 均3 8 的堆体内部温度和垃圾降解过程的p h 值决定其浓度变化。填埋场h 2 s 气体主要在 填埋区释放。因此，控制新鲜垃圾年填埋高度，是控制h 2 s 质量浓度季节性变化和出现高 峰值的关键。 3 、通过实地钻取阿苏卫填埋场陈腐垃圾，真实模拟填埋场压实工艺。以陈垃圾模拟柱 对调节池渗滤液中c o d c ，、n h 3 - n 处理研究效果为研究基础，研究模拟柱顶空部分h 2 s 气 体变化。结果表明，模拟柱压实密度为1 0 9 f f m 3 时，渗滤液垂直运动明显。回灌此模拟柱水 力负荷为4 c m 次、6 c m 次、8 c m ，次、1 0 c m ，次时，c o d c ，去除率稳定，平均去除率达8 2 3 9 ， 最高去除率可达9 0 1 ；出水n h 3 - n 浓度均值为5 4 9 3m g i ，且介于4 1 5 7 0 0 m g i 间变化。 自循环回灌c o d 。，去除率最高仅为1 1 5 ，n h 3 - n 去除率最高仅为1 1 8 。 当回灌水力表面负荷为3 9 8 - 9 9 5 1 m 。次( 即4 c l i l ，次、6 c m ，次、8 c m 欣、1 0 c m ，次时) ， 回灌后h 2 s 气体浓度变化较为平缓同回灌前浓度变化趋势一致，展高浓度为1 1 1 5m g m 3 ， 因此，渗滤液回灌对丁h 2 s 气体浓度影响不大。 关键词：恶臭、硫化氢、回灌、固体废物、填埋场 a b s t r a c t a c c o r d i n g 协t h em e a s u r e m e n t a n dt h ee x p e r i m e n t si na s u w e i m u n i c i p a ll a n d f i l l 。i ti ss t u d i e s h o wh 2 si sp r o d u c e da n dc h a n g e s ，w h i c hs h o w sh o wt oc o n t r o lt h em a l o d o r t h ef o l l o w i n g sa r e i a c l u d e d 1 t h ea n a l y s i so nt h eg a r b a g ei nt h eo p e na i ra n dt h ec o n t e n to fa i ri nd i f f e r e n td i s t a n c e s h o w st h a tt h em a l o d o ri sm a i n l ym a d e u po f c o m p o u n d s w i t hs u l f u r , c h l o r i n e ，b e n z e n ea n da m i n e t h ec o m p o u n d sw i t hs u l f u ra n da m i n ea r ei nh i i g hp e r c e n t m o s tm a l o d o rw i t hs u l f u ri nm e t h a n e c o l l e c t i n gp i p ei sl t 2 s 2 b a s e do nt h ep o l l u t i o nm o n i t o r i n gd u r i n gt h ep r e - p e r i o da n d p o s t - p e r i o do f t h em e t h a n e r e f o r m a t i o np r o j e c ti na s u w e im u n i c i p a ll a n d f i l l ，t h ec a u s e so fh 2 sa n dt h ei n f l u e n c eo ni tw e r e a n a l y z e di nt h en o r t h e r np l a i nl a n d f i l l t h er e s u l ts h o w s t h a td u r i n gt h ep r e - p e r i o d w h e naf f e s h f i l l e dm u n i c i p a lg a r b a g er e a c h e s2 m ，h 2 sq u a n t i t yd e n s i t yc h a n g e dg r e a t l yi nd i f f e r e n tq u a r t e r s ， a n di t sp e a kd e n s i t yo f h 2 s a p p e a r i n g i ns e p t e m b e r , t h et h i r dq u a r t e r , i s1 7 9 1 m g m ；w h e naf r e s h f i l l e dm u n i c i p a lg a r b a g ei so 5 mh i 。g h ，h 2 sd e n s i t yc h a n g e sl i t t l ei nd i f f e r e n tq u a r t e r s ，w i t hi t s p e a k2 1 8 m g m 。t h a ti sc a u s e db yt h ec o n t e n to fw a t e ri nd i f f e r e n tq u a r t e r sa n dt h eh e i g h to f f r e s hg a r b a g e a t t h ee n do f t h e p r o j e c t ( 2 0 0 3 6 2 0 0 3 7 ) ，t h ec h a n g i n g t r e n do f h 2 sd e n s i t y i n l e a c h a t ec o l l e c t i o nw e l l si sr e l a t e dt ot h a to ft h es u r f a c ee v a p o r a t i o n h 2 sd e n s i t yc h a n g e sa r e d e c i d e db yt h ea v e r a g et e m p e r a t u r eo f3 8 1 2i n s i d et h eg a r b a g ea n dp hi nd e c l i n a t i o np r o c e s s h 2 sm a i n l ye m i t sf r o mt h ef i l l i n ga r e ai nt h el a n d f i l l t h e r e f o r e ，i ti si m p o r t a n tt oc o n t r o lt h e h e i g h to ff k s hs o l i dw a s t ei n ay e a ri nt h em u n i c i p a ll a n d f i l lf o rc o n t r o l l i n gt h eo h a a g e so fi n q u a a e r sh 2 sq u a n t i t yd e n s i t ya n d i t sp e a k 3 i nt h ee x p e r i m e n t ，t h er o t t e ng a r b a g ec o l u m nd i s p o s e so ft h el e a c h a t ei na d j u s t i v ep 0 0 1 b a s e do t lt h er e s u l to f c o d c ra n dn h r ni nt h el e a c h a t e ，t h ee x p e r i m e n tl r i a st os i a l d yt h ec h a n g e s o f h 2 si nt h et o po f t h ec o l u m n t h er e s u l ts h o w st h a tw h e nt h ed e n s i t yo f t h ec o l u m ni s1 0 9 t m 3 ， t h el e a c h a t em o v e sd o w nc l e a r l yi nv e a i c a ld i r e c t i o n w h e nw a t e r - l o a di s4 c m ，6 c m ，8 c ma n d l o o me a c ht i m e ，t h ed i s p o s i n gr a t eo f c o d “i ss t a b l e ，8 2 3 9 o n a v e r a g e ，9 0 1 t h eh i g h e s t ；t h e a v e r a g ed i s p o s i n gr a t eo fn h 3 - n i s5 4 9 3 m g la n dc h a n g e sb 0 2 w e a l4 1 5 m g ，la n d7 0 0 m g ，1 t h e h i g h e s td i s p o s i n g r a t eo f c o d c r i n t h ep r o c e s so f l e a c h a t er e c i r c u l a t i o n i so n l y l l 5 ，n h r no n l y i i 8 i ft h ew a t e r - l o a di sb e t w e e n3 9 8 1 m 2a n d9 9 5 1 m 。e a c ht i m e ，t h ed e n s i t yo fh 2 sc h a n g e s s l i g h t l y , a st h es a m e l e v e lb e f o r er e e i r c u l a t i o n t h eh i g h e s t d e n s i t yi s1 11 5 m g m s o t h el e a c h a t e r e c i r c u l a t i o nh a ss m a l le f f e c to nt h ed e n s i t yo fh 2 s k e y w o r d ：m a l o d o r ：h y d r o g e ns u l f i d e = r e c i r c n l a t i o n ；m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ；l a n d f i l l 独创性声明 y 65 9356 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名 时间：功p 乒年月纠只 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名 导师签名 细牛 夏渺 时间：7 卯y 年月吖日 m j - f 司：易嘶年彳月“f i 午 拯 i 量 i ；达誊j 耍；邕警鲨苫 筮二耋毡鲨 第一章绪论 1 1 立题背景及意义 火气中的废气来源有很多：各类化工厂、化纤厂、石油化工厂、发电厂、垃圾焚烧厂等的废 气和汽车尾气，污水处理厂和垃圾填埋场都产生臭气。这些废气中裔有很多有害污染物，散发有 机污染“三致”物，还有恶臭、强刺激、强腐蚀及易燃、易爆的组分，导致空气污染，本项目研 究的重点为垃圾填埋场产生的臭气。 生活垃圾卫生填埋场是固体废弃物稳定化、无害化处理处置场所，但由于填埋工艺和处理处 置过程中的物理、化学、微生物过程，产生了大量有恶臭、强刺激、易燃、易爆的复杂气体组分 对城市的大气环境产生了影响。随着人们环保意识的增强，对环境质量的要求也越来越高，对困恶 臭所带来的污染也更加敏感。产生恶臭的物质不仅可使人产生不快和厌恶感，而且许多恶臭物质 还危害着人们的健康甚至生命，因而国外有些国家较早地就开始了该方面的研究，对恶臭实行专 项立法，把恶臭污染从大气污染中单独分离出来作为公害的一种“我国目前恶臭研究处于起步阶 段，主要集中于污水处理厂和葺牧养殖业的恶臭治理方面，而垃圾卫生填埋场的恶臭的深入研究 儿乎为空自。 北京市的飞速发展，使得北京市近年来垃圾组成将发生质的变化无机垃圾数量逐渐。f 降， 有机垃圾成分不断增加，垃圾填埋场的臭气浓度和臭气强度有逐渐扩大的趋势。恶臭问题引起了 越来越多的环境问题。垃圾卫生填埋场、垃圾焚烧厂、堆肥厂等处理处置场所在运行过程中都不 同程度的产生恶臭问题。已成为国际化大都市的首都北京，良好和谐的自然环境己成为其现代化 城市的又一标志，2 0 0 8 年是首都北京展现中华民族风貌的锲机，“绿色北京，绿色奥运”是本届 奥运会的宗旨，恶臭治理显得尤为关键。 但由于恶臭气体产生的不确定性、复杂性和臭气采集、分析方法的局限性，导致我国对固体 废物处理处置场所恶臭气体的来源、产生过程、迁移、转化、偶合作用等一系列的研究滞后，同 时考虑到北京市垃圾卫生填埋主要以混合填埋为主，而发达国家填埋成分单一，因此北京必有其 自身的特点。从自身特点出发，找出自身规律，从而为恶臭治理的方法、手段提供可行性依据已 刻不容缓。 为了减少浪费和能源消耗，我国固体废物的处理处置正朝着综合治理的方向发展，垃圾卫生 填埋场、垃圾焚烧厂、堆肥厂统一在一起运行、管理，即垃圾综舍治理场( w a s t es y n t h e s e s t r e a t m e n tp l a n t ，简称w s t p ) 。但在运行过程中必然产生恶臭问题，必然引起人们的关注。 恶臭气体按组成可分为：含硫的化合物，如硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚；含氮化合物如胺、 酰胺、吲哚等：卤素及衍生物，如氯气、卤代烃：烃类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃；含氧的有机 化合物，如醇、酚、醛酮、有机酸等五大类。日本是世界上最早提出恶臭治理标准的国家，随后 美国和德国相继提出。 我国的恶臭监测和评价方法正处于初步阶段，参照日本的经验，1 9 9 3 年我国制定了恶臭污染 物的排放标准，确定了8 种恶臭污染物，它们分别是氨( m d 、三甲胺( ( g 隔) a n ) 、硫化氢( h ：s ，、甲 硫醇( c h 。s h ) 、甲硫醚( ( c h s ) 。s ) 、二甲二硫( ( c h ，) z s 。) 、二硫化碳( c s ：) 、苯乙烯( a r - c h = c h 。) “】。从 以上分类中可以看出，这些恶臭物质，除硫化氧和氨外大都为有机物。这些有机物能散发到大气中 主要是冈为其沸点低挥发性强，为此我们又称其为挥发性有机化合物。简称v o c ( v o t a t i l e o r g a n i cc o m p o u n d s ) 。 恶臭气体( 如h z s 、n h s 、c h 。s h ) ，臭味阀值很低( p p b 级) ，它们对人体上呼吸道有刺激和腐 蚀作用，低浓度时可使眼结膜、鼻咽部、呼吸道粘膜充血、水肿，高浓度氨损伤肺泡毛细血管管 壁，形成肺水肿，对中枢神经产生强烈的麻痹作用，长期接触氨气( n h a ) 和硫化氢( h ：s ) 作业工人患 呼吸道慢性炎症和眼疾病的比率比不接触者多。 我国垃圾卫生填埋技术不够完善，同时，随着经济和城市建设的高速发展，土地矛盾曰益严 重，使得己建的垃圾卫生填埋场被居民区所包围，由此产生的问题越来越多。据我国3 2 9 个城市 生活垃圾处理处置场所，我国填埋场主要的处理问题：渗滤液中c o d 超标率达5 5 1 ，n h 3 - n 超标率为6 0 。4 ，大肠杆菌超标率为3 7 9 ；填埋场地一f 水中，n h r n 超标率为3 8 3 ；各 填埋场的无组织排放废气中h 2 s 的超标率为7 6 ，超标倍数在o 5 - 2 4 ；n h 3 的超标率为1 0 8 ， 超标倍数o 0 5 11 5 i j 】。 国外目前的恶臭研究主要集中于污水处理厂、垃圾堆肥厂、农业畜牧养殖场等场所，研究重 点集中在恶臭治理方法研究，主要包括生物法、吸附法、洗涤法、氧化法、加掩蔽剂法、焚烧法 等，而我国的恶臭治理方法多处于理论研究阶段，由于经济和实际情况等原因，在实际工程中并 不可行，产生了研究与实际应用脱钩的现象，因此，研制高效、廉价和可行性的除臭技术迫在眉 睫。 垃圾填埋降解过程研究较为详细，主要分为水解阶段、酸化阶段、产甲烷阶段、氧化阶段四 个阶段。我国垃圾填埋有自身特点，国外垃圾通过分类收集。分块处理，最终填埋的方式，垃圾 填埋成分单一：而我国垃圾填埋以混合填埋为主，垃圾的组成决定了恶臭产气机制和变化有异于 国外。同时，处于北纬3 9 。，东经1 1 6 。的北京地区，其地区气候性也影响产气的机理和变化规 律，目前国内垃圾卫生填埋场恶臭产气机理的定量化研究几乎为空白。通过本文研究旨在确 定北京市生活垃圾的恶臭产生来源、不同季节的恶臭气体产生量、恶臭气体组分相关性，并最终 为北京市垃圾卫生填埋场的恶臭控制提供出有效措藏，为垃圾填埋场的合理建设和填埋工艺提供 指导作用，为城市垃圾综合治理厂的恶臭控制提供科学依据。 12 研究设计与研究思路 1 21 试验内容 试验地点选择北京阿苏卫垃圾卫生综合处理厂( 原阿苏卫垃圾卫生填埋场) 的垃圾填埋区、 渗滤液处理区为实际研究对象，测定不同时期的恶臭气体及甲烷等气体的动态变化，分析气体产 生原冈和变化规律。同时，通过制作陈腐垃圾模拟柱，模拟填埋场压实工艺通过渗滤液回灌试 验，调控不同水力负荷条件，研究硫化氢恶臭气体的动态变化。 2 1 2 2 技术路线 l 垃圾分类、压实密度、含集气站采气实地钻取填埋场陈腐垃 l 水率、干重等指标研究( 点源)圾，模拟填埋工艺，制作 i ( 新鲜垃圾、陈腐垃圾)模拟柱 网 7 l 处：哩l 1 回灌渗潞 ， o ，j r i 凳盟麒罂 液 1 、研究阿苏卫垃圾卫生填埋场的新鲜垃圾和陈腐垃圾，主要包括垃圾分类、垃圾压实密度、含 水率、湿重、干重等指标。 2 、以阿苏卫填埋区沼气排放i z 为研究对象，分析点源硫化氢等气体的动态变化。 3 、通过实地钻取填埋场陈腐垃圾，模拟填埋场压实工艺，制作模拟柱，结合渗滤液回灌过程， 对上层采气、分析研究。 通过以上研究，晟终为填埋场恶臭气体控制提供理论依据。 土里奎些态耋篮苫兰警鎏矗星= 耋鳘途 1 2 3 论文思路 - 4 - 1 3 文献综述 1 3 1 引言 随着城市发展和人们生活水平的不断提高，城市垃圾产量与日俱增，其产量远远大于清运量 和无害化处理量，致使我国城市垃圾历史积累存量高达6 x1 0 9n 电，侵害土地面积多达5 1 0 8 i l l 2 ， 约有2 3 的城市处于垃圾包围之中，且有1 4 的城市已无适当场所堆放垃圾“1 。据航空摄影调 商北京市近郊有可辨认的垃圾堆场近5 0 0 个，占地约6 0 0 h m q “。 根据产生源的不同，可将我国城市垃圾分为居民生活垃圾、街道保沽垃圾和集团垃圾( 机关、 学校、】：厂和服务业等) 三大类。居民生活垃圾来自居民生活过程中遗弃的废弃物，主要有易腐 蚀的有机物、煤灰、泥沙、塑料、纸类等。它在城市垃圾中不仅数量占主要地位，而且成分最为 复杂，其构成受时间利季节的影响，变化大而不均匀。街道保洁垃圾来自清扫马路、街道和小巷 路面。其成分与居民生活垃圾相似，泥沙、枯枝落叶和商品包装物较多，易腐有机物较少，平均 含水量较低。集团垃圾系指机关、团体、学校、工厂和第三产业等在生活和工作过程中产生的废 弃物，其与居民生活垃圾相比，具有成分较为单一，平均含水量较低和高热值易燃物较多的特点。 1 3 2 北京市生活垃圾与处理现状 i 3 2 1 生活垃圾与处理现状 全球每年新增垃圾约1 多亿吨。美国人均日产垃圾2 k g ；日本、英国，法国等日产o 8 - 1 7 k g 。 以我国城市人均日产垃圾计，1 9 8 2 1 9 8 9 年期间为0 5 , - 0 6 k g ，而1 9 9 1 年达到0 7 k g ，1 9 9 2 年达 0 7 6 k g ：目前已超过o 8 k g ，一些大城市已接近l k g 。1 9 9 4 年全国城市生活垃圾年产量已超过1 4 亿i 屯【6 卅。 目前，北京市人均日产生活垃圾o 8 2 公斤，全市日产垃圾1 1 5 万吨，年产垃圾4 2 1 万吨； 日产医疗废物4 0 多吨：日产餐厨垃圾约1 0 5 0 吨。随着人口增长、经济发展和人民生活水平的提 高，垃圾产生量以每年大约2 的速度增长。到2 0 0 8 年，北京市生活垃圾日产生量将达到1 2 万 吨，年产生量约4 3 8 万吨；日产医疗废物将达到6 0 吨左右：餐厨垃圾将达到1 2 0 0 吨左右。主要 处理处置方式是卫生填埋、堆肥和焚烧，所占比重分别为8 9 6 、5 8 和4 6 。现已建成垃圾处 理设施1 7 座，其中，垃圾卫生填埋场9 座，垃圾堆肥厂2 座，垃圾焚烧厂2 座，垃圾转运站4 座，日处理能力为8 8 0 0 吨。生活垃圾资源化率为1 0 j 。 垃圾组成成分在不断变化：灰土含量和食品含量都呈现1 i 降趋势，而塑料、纸类在不断增加， 这首先得归因于北京市燃料结构的变化。北京市政府采取了“煤改气”等措施，烧煤的少了，住 进双气区、单气区的居民越来越多了：再有就是居民消费水平的提高和消费习惯的改变( 如“白 色污染”) 。 目前，北京市垃圾堆放场的污染状况比较严重。某些垃圾堆放场的垃圾渗出液直接污染着地 f 水，同时，垃圾堆体释放的h ：s 、c h 3 s h 、n i t 。等恶臭气体对周围5 0 0 m 以内的空气造成了严重污 染尤以6 至8 月份为甚。北京市的垃圾无害化率正在逐步提高，但填埋、焚烧、堆肥仍然是垃 圾无害化处理的主要方法。其中，直接填埋处置的垃圾占被处理垃圾的大多数。北京市主要垃圾 无害化处理场所分布如表1 - 1 表卜1北京市垃圾无害化处理场所分布嘲 名称规模( t d )服务区域距服务区距离 阿苏卫垃圾卫生填埋场2 0 0 0东城区、西城区距大屯转运站约2 7 公里 六里屯垃圾m 生填埋场 15 0 0海淀区距玉鹰路转运站约2 6 公里 门头沟垃圾卫生填埋场 6 0 0 门头沟区、石景山区距门头沟区1 3 公里，石景山区1 0 公里 甲谷区垃圾卫生填埋场 1 0 0 平谷城区距平谷城区约j 0 公里 密云县垃圾卫生填埋场 2 0 0密云城区距密云城区约3 公里 延庆县垃圾卫生填埋场 1 0 0延庆城区距延庆城区约1 0 公里 北神树垃圾i 生填埋场 1 0 0 0崇文区、部分朝阳区距小五基转运站约1 3 公里 通州选垃圾卫生填埋场 2 0 0 通州城区距通州城区约2 4 公里 安定垃圾。1 j 生填埋场 7 8 0宣武区、部分丰台区距马家楼转运站约4 0 公里 延庆县垃圾综合处理厂 2 0 0 延庆县区距延庆县城区约3 公里 顺义县垃圾综合处理j 3 0 0 顺义城区、首都机场 距顺义城区约2 0 公里 昌平垃圾焚烧厂 2 0 0昌平城区距昌平城区约5 公里 南宫垃圾堆肥一4 0 0宣武区、部分丰台区 距马家楼转运站约4 0 公里 小武基垃圾转运站 9 8 0 崇文区、部分朝阳区 距服务区中心约1 7 公里 位于市区北郊的阿苏卫垃圾卫生填埋场，已于1 9 9 4 年投入运行，曰处理垃圾2 0 0 0 吨，整个 填埋场地占地面积7 1 _ 8 公顷，分为垃圾填埋区、渗滤液处理区、覆盖土暂存地、生活管理区，一 期_ f ：程、二期工程现已建设完毕。 六里屯垃圾卫生填埋场，已于2 0 0 0 年投入运行，日处理垃圾1 5 0 0 吨，预计使用1 8 年。 1 3 22 城市垃圾转运、填埋过程流程 垃圾收集车进转运站称重卸垃圾推垃圾压缩装入集装箱车转 运至填埋场。其中，推垃圾和压缩工序为关键工序。 垃圾转运车进填埋场称重定点倾卸摊铺分层压实黏j = 覆盖 其中，压实工序和覆盖工序为关键工序。 1 3 3 恶臭问题 随着人们环保意识的增强，对环境质量的要求也越来越高，对因恶臭所带来的污染也更加敏 感。产生恶臭的物质不仅可使人产生不快和厌恶感，而且许多恶臭物质还危害着人们的健康甚至 生命，因而有些发达国家较早地就开始了该方面的研究，对恶臭实行专项立法，把恶臭污染从大气 6 - 污染中单独分离出来作为公害的一种。 恶臭作为大气污染公害之一，在全球范围内受到了各国的厂泛重视。恶臭属丁感觉公害，直接 作片j 于嗅觉，给人们造成危害。轻者给人以不愉快的感觉：重者使人呼吸困难，恶心呕吐，流泪，甚 至会引起中毒。在我国，对恶臭污染物的监测、评价与防治已为人们所关注，也取得了一定的进展。 各种除臭设施相继出现。恶臭污染物的种类繁多。许多恶臭污染物能以低浓度( p p b ) 产生嗅觉刺激， 因此恶臭与其它公害样，属于重要限制对象。 据估计，产生恶臭物质的种类约有1 万种左右。其中国家标准中确定了8 种恶臭污染物，它们 分别是硫化氢( h ：s ) 、甲硫醇( c h 3 s h ) 、甲硫醚( ( c h s ) ：s ) 、二甲二硫( ( c h s ) z s z ) 、二硫化碳( c s z ) 、氨 ( n h 。) 、三甲胺( ( o h 。) 。n ) 、苯乙烯( a r c h = c h 2 ) 。 1 3 3 1 垃圾卫生填埋场的恶臭来源 同国外发达国家相比，我国垃圾填埋有自身特点。国外垃圾通过分类收集，分块处理，最终 填埋的方式，垃圾填埋成分单一；而我国垃圾填埋以混合填埋为主，从资源观的角度，将我【国城 市垃圾分为五个类组： 材料垃圾组 某一种原料在其生命周期中，从某一环节来看已构成垃圾，而从另一个环节来说，它们往往 是原材料，可以再利用，如玻璃、磁性或非磁性金属、废纸、橡胶、塑料等。 有机垃圾组 该组垃圾主要是家庭厨房垃圾( 果皮、菜叶、菜根、剩饭剩菜等) ，属易腐性生物垃圾，约一与 生活垃圾总量的1 1 0 ，具有分散、量大、处理困难、易污染环境等特点。 无机垃圾组 主要有炉灰渣、砖瓦、陶瓷等。由于我国大多数城市，特别是中小城市能源消费结构仍以煤 为主，加之居住、生活习惯等不可避免地排放大量无机垃圾。 有毒有害垃圾组 包括废旧电池、废荧光灯管、杀虫剂容器、过期药物以及废电视机、电话、电脑等废旧电器 的电子垃圾。此组垃圾对环境的潜在危害很大。 大件垃圾组 主要是一些废旧家具等。此组垃圾可利用厂家以旧换新或“跳蚤市场”收集来解决“。 从恶臭形成的角度分析，垃圾的有机组分和材料组分为恶臭形成的主要来源。 13 3 2 垃圾填埋降解过程与填埋气的产生原因 垃圾填埋降解过程：垃圾填埋后，由于微生物的活动，垃圾中的可降解有机成份被逐渐分解，这 一过程可人致分为以下五个阶段： 水解好氧降解阶段。在垃圾填埋的初期，好氧微生物起主导作用，好氧微生物将垃圾堆体中 的氧和部分有机物转化为简单的碳水化合物、c o ：和h 2 0 ，并放出热量。放出的热量可以使垃圾堆 体的温度达到6 0 - 7 0 6 c ，但通常由于垃圾堆体中没有足够的氧气，垃圾堆体的温度要低于这一数值。 这一阶段的主要产物是c o 。和h 2 0 ，由于c 0 2 易溶于水而生成碳酸，因此这一阶段的渗滤液呈弱酸 性。 水解，发酵阶段。随着氧的消耗，垃圾堆体转变为厌氧环境，厌氧微生物起主导作用。碳水化 - 7 一 土雷銮些銮兰壅土喾垡篮銮 釜= 耋缝鎏 合物、蛋白质、脂肪水解为糖，并进一步分解为c o 。、h ：、氨和有机酸。在这一阶段，垃圾堆体的 温度降为3 0 5 0 。c 。该阶段主要的气体产物为c oz 和h 2 ，其浓度组成可达到8 0 的c o 。和2 0 的 h2 。 酸化阶段：在厌氧条件下，水解产生的有机酸在微生物作用卜转化为乙酸及其衍生物、c o ： 和h t 。c o t 、hz 和碳水化合物在微生物作用下可直接转化为乙酸，因此，这一阶段中。c o ：和h ，的 含量开始下降敝低的hz 水平将有利于甲烷菌的生长。由于有机酸的大量产生，该阶段渗滤液的p h 值可达4 ，甚至更低，且渗滤液中溶解了大量的金属离子。 产甲烷阶段。这一阶段是填埋气产生的主要阶段，持续时间最长，可达数十年。有机酸及其 衍生物在甲烷菌的作用f ，转化为c h 。和c oz 。典型的填埋气组成为6 0 的c h 。和4 0 的c o 。 在这一阶段有两种甲烷菌非常活跃，一种是中温甲烷菌，其活跃的适宜温度为3 0 3 5 ，另一种为嗜 热甲烷菌，其活跃的适宜温度为4 5 6 5 。因此，在3 0 - - 6 5 ( 2 的温度范围内，均可产生填埋气。随着有 机酸的不断转变为c h 。和c o ，p h 值上升到7 8 。另外，hz 和c o 。在微生物作用下亦可直接转化 为c h 。和hz o 。因此，在这一阶段hz 的浓度降到很低的水平。 氧化阶段。随着垃圾堆体内各种有机酸在产生甲烷和c o 。的过程被耗尽，垃圾降艇进入氧 化阶段，新的好氧微生物取代厌氧微生物并建立起好氧环境，好氧微生物将残余的c h t 氧化为c o z 和h 。o 。 1 3 3 3 恶臭主要成分 恶臭气体按组成可分为5 类： 含硫的化合物，如硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚； 含氮化合物如胺、酰胺、吲哚等： 卤素及衍生物，如氯气、卤代烃： 烃类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃： 含氧的有机化台物，如醇、酚、醛酮、有机酸等。在固体废物( 如污泥) 处理过程中 所产生的恶臭气体种类很多，其中浓度比较高和影响比较大的恶臭气体有氨气( n h s ) 、 硫化氢( h 2 s ) 、甲硫醇( c h a s h ) 、甲基硫( ( c b ) a s ) 等。 1 - 33 4 恶臭气体的危害 硫化氢是一种易挥发、无色有恶臭性气味的气体。硫化氢的相对密度较大，约为1 1 9 ，因此 越接近地面浓度越高。低浓度时，它的危害为引起眼炎、眼部分泌物增多，角膜浑浊畏光，易发 生气管炎、咳嗽甚至咽部水肿，如长期吸入硫化氢导致人体质变弱、抵抗力下降，易发生肠炎和 心脏衰弱，神经紊乱、多发性神经炎等。如果硫化氢浓度过高，会使人中枢神经麻痹，导致窒息 死亡。有数据表明，在牛皮纸浆生产车间内，h 2 s 的挥发浓度超过4 0 3 2 m g m 3 【“l 。在台湾，化学 人造纤维厂的h 2 s 环境空气浓度8 5 6 u g m 3 【1 2 1 。士耳其的伊士麦港近2 0 年内主要的大气污染物是 h 2 s t 吼 氨是一种无色，而有强烈刺激性气味的气体，在水中的溶解度很高。氨主要对上呼吸道有刺 激和腐蚀作用。低浓度时可使眼结膜、鼻咽部、呼吸道粘膜充血、水肿，高浓度氨损伤肺泡毛细血 管管壁，形成肺水肿。长期吸入低浓度氮气对人体的损害，文献报道不多。动物实验证明氨影响糖 的代谢和三羧酸循环。长期吸入低浓度氨气作业工人的鼻咽部病变检出率明显升高，其中鼻粘膜充 8 血、咽充血、扁桃体肿大，同时对人的消化系统有损害作用，可使血糖值升高的危险性增加。 长期接触硫化氢( h z s ) 和氨气( n h s ) 作业工人患呼吸道慢性炎症利服疾病的比率比不接触者 多。 恶臭气体组分还包含有大量的挥发性有机成分( v 0 & ) ，如芳香烃( 苯、甲苯、二甲苯等) 、 脂肪烃、卤代烃、醇( 甲醇) 、醛( 甲醛) 、醚等，这些v o c 成分多为化工溶剂和稀释剂，由于具 有良好的挥发作用，很容易通过人的呼吸作用通过肺、血液进入人的神经系统。对中枢神经产生 强烈的麻痹作用，此时人体会出现精神恍惚、困倦，若吸入过量会引起头晕耳鸣、面色苍白、呕 吐恶心甚至肌肉瘁挛全身麻痹。 芳香烃类物质中毒时首先出现血液中毒和血象改变，当暴露在这种气体氛围中5 个月以上， 即会呈现贫血症，红血球比正常值减少1 2 1 5 ；自血球也低于1 2 0 0 1 5 0 0 ( 正常值为6 0 0 0 8 0 0 0 ) ， 急性中毒时初期表现为兴奋，继之呈酩酊大醉状，体温升高后，即由昏睡状态到呼吸困难、血压下降， 痉挛直至死亡。 1 9 8 4 年美国环保局把“有毒化学物质污染与公众健康问题”列为各种环境污染问题之首，公 布了2 1 种工业污染点源和6 5 种有毒污染物名单；前者有化学品制造、油漆、油墨及胶粘荆制造等 【：业，后者包括苯、四氯化碳等3 0 多种voc 。在日本，尽管环境厅没有像美国那样公布过环境优 先污染物的“黑名单”，f 旦却十分重视有毒化学物对环境和人类健康的危害，并且早在1 9 7 2 年已经 把禽有乙酸乙酯、甲苯和甲醇等的稀释剂和胶粘剂列入修订后的“毒品及剧毒物质取缔法”中， 把它们和具有兴奋、致幻觉和麻醉作用的药物同样加以管理、禁止以摄入、吸嗅为目的的非法待 有和使用。 1 3 4 国内外研究现状 国内、国外对恶臭研究主要分为工业污染源、农业污染源、生活污染源、污染物处理处置场 所等，恶臭产生源分类如表1 - 2 所示 表卜2恶臭产生源分类 污染源 代表地 工业污染源 农业污染源 生活污染源 污染物处理厂 污水泵站、造纸厂、液化气厂、石油化工厂等 规模化养猪厂、莽鸡厂。等 下水道、厕所、垃圾堆放场 垃圾卫生填埋场、污水处理厂、堆肥厂、垃圾焚烧厂等 本文主要以污染物处理、处置场所为研究对象，国内外主要研究状况如下： 1 3 , 4 1 堆肥厂 白1 9 9 8 年国家加大城市基础设施建设，注重固体废物的无害化、减量化、资源化以来，堆 肥厂的数量增长较快。但由于种种原因我国堆肥工艺对恶臭治理的措施不够完善，导致堆肥厂的 周围臭气熏天，影响周围居民和j 二厂职工的身心健康和正常生活。 9 目前堆肥厂恶臭以控制和治理为研究重点，用稻米壳作为控制和治理堆肥臭气的手段，臭 气指数减少2 6 ，氨的浓度减少2 0 0 p p m ，甲硫醇、二甲基硫、二甲二硫平均减少5 4 8 、2 8 9 、 1 7 5 i l “。通过两个室外中型堆肥试验，研究在相同水分条件( 6 8 8 ) ，不同调理剂、不同碳氮 比( c n ) 、不同通气方式以及不同添加剂对猪粪堆肥过程中臭气产生与控制的影响【i ”。 粪渣污泥处理工艺流程粪渣污泥的特点是：高浮渣含量，通常粪便中含有3 左右的夹杂物：含 有大量的有机物，即使经过稀释，c o d 、b o d 、t n 等的含量还特别高，一般无法直接进行好氧处理； 处理过程中会产生大量臭气，包括氨、胺类、甲硫醇、硫化氢、低级脂肪酸等，成分十分复杂，浓度 很大；粪便中含有丰富的n 、p 、k ，粪渣高温堆肥可以得到优质的肥料。在综合处理全过程的几个 主要阶段都会产生高浓度的恶臭气体，为防止恶臭气体对环境造成的二次污染，提出采用沼气锅炉 焚烧和洗涤塔相结合的除臭工艺。 根据垃圾快速无臭化发酵的需要，在采集样品中筛选出3 7 株具有脱臭能力和能使垃圾快速 发酵的微生物，通过模拟实验对这些菌株进行组合，获得以3 株细菌和两株放线菌为基础的组合 用丁中试产品，在缩短发酵周期和脱臭效果上均取得了初步的成果“q 。 鸡粪中添加微生物制剂e m ，堆制2 0 天堆肥腐熟，较传统堆制法腐熟进程明显加快，堆制9 d 屙堆肥散发出酿酒的芳香，n h 3 - n 含量下降4 1 9 4 - 5 6 7 4 ，除臭效果显著，e m 能显著提高 堆肥中有机质和氮素的保留率，减少氮的气态损失，e m 的除臭功能与其促进堆肥中分子有机物 转化小分子芳香有机物和n h 一- n 向其他形态氮的转化有关”“。 两阶段厌氧。r 艺( a s b r ) 处理猪粪和人粪，厌氧工艺有效减少h 2 s 和硫醇的产生i 】。 】3 42 污水处理厂 2 0 世纪5 0 一6 0 年代的某些发达国家，居民指控污水处理厂等臭气污染的公害诉讼案件就屡屡 发生。日本于1 9 7 1 年6 月制定的恶臭防治法中，把城市污水处理厂恶臭发生源作为一个主要评价 对象。大量的调查结果表明，污水处理厂的恶臭物质主要是氨、硫化氢、甲硫醇等“。为防l t 污 水处理厂产生的恶臭对周围居民生活的影响，一些发达国家已经立法，严格控制这些气态污染物的 排放。在我国，城市污水处理厂的恶臭问题已经引起越来越多的关注。 城市污水处理厂产生恶臭的污染源主要有进水部分和污泥处理部分，即进水格栅、曝气沉砂 池、曝气池、污泥浓缩池及最终贮泥池等工序“。 从成分来看n h 3 的浓度最高，其次是h 2 s ；从自身的臭气强度来看主要是c h 3 s h ，其次是 h 2 s ( 臭气强度达到了强臭) 1 2 1 1 0 目前主要集中丁污水处理厂治理方法的研究，主要包括以下几个方面： 湿式洗涤法：由于氨气易溶于酸性溶液中，硫化氢、v f a s 易溶于碱性溶液中，故常用湿式洗涤 器去除这些恶臭气体，迄今为止，最常用的湿式洗涤器是逆流循环式填充塔口”。2 0 世纪8 0 年代以 来，薄雾型洗涤器在恶臭( 特别是h 2 s ) 去除方面也曾得到广泛使用田j 。 活性炭吸附法：活性炭吸附柱也可以去除许多恶臭物质1 2 4 】。其中，乙醛、吲哚、3 甲基吲哚等 恶臭成分是通过物理吸附而去除的；而其他一些恶臭成分( 如h 2 s 和硫醇等) 则是在活性炭表面进行 氧化反应而进步吸附去除的。 臭氧处理法：臭氧处理法在污水处理厂恶臭去除方面应用得比较成功。臭氧是一种必须现场 生成的强氧化削。臭氧处理系统主要包括排气扇、臭氧扩散器、臭氧接触室、输送管网、臭氧生 1 0 成系统利自动控制系统等。用来分解恶臭物质的臭氧剂量取决于污染物的种类和浓度。 焚烧法：直接点燃和催化氧化工艺也可以去除恶臭。恶臭气体与可燃气体混合后，分别加热到 8 0 0 。c ( 对直接点燃工艺而言) 和4 0 0o c ( 耍t 催化氧化j 二艺而言) 。当废气的质量浓度超过1 5 0 0 p p m 时， 焚烧法是唯一有效的方法口。 掩蔽剂法i 掩蔽剂法是在一些大型处理池( 如：初沉池、二沉池、曝气池等) 周围喷洒化学物质 以掩盖臭味。但由于恶臭浓度和大气条件是不断变化的，掩蔽剂除臭法的效率是不可靠的。 生物法：生物除臭法因具有简单、投资省、运行费用低、维护管理方便、效果好等优点而发 展得很快。美国、德国、日本对污水处理厂的恶臭多采用生物除臭技术进行治理。美国和欧洲使 用生物洗涤法”“j 。 去除污水中的恶臭，并且主要是针对些小型设备。废气在适宜的条件下通过长满生物的固体 载体( 填料) ，恶臭物质先被填料吸收，然后被填料上的微生物氧化分解，完成除臭功能。赵忠富就污 水厂厌氧池除臭系统的方案选择及工程设计，指出厌氧池除臭系统采用生物滤池法是合适的口”。 采用液相曝气方式驯化培养污水厂活性污泥，获得具有降解甲硫醇能力的优势微生物菌群。同时 用海藻酸钠包埋同定化微生物研究固定化微生物颗粒填充床去除甲硫醇恶臭气体的工艺过程 2 8 1 。 1 3 4 3 垃圾焚烧厂 焚烧法近2 0 年在国外得到迅速发展，瑞士、丹麦、瑞典、法国、德国的垃圾用焚烧法处理 的比率分别为8 0 o 、7 2 8 、5 5 0 、3 8 o 和3 2 。o 1 4 j 。垃圾焚烧厂建设投资大，在焚烧的过程 中会产生二次污染或重复污染，焚烧过程中排出s o 。、n o 。、粉尘、h c i 和毒性极强的p c d d f s 等，国内垃圾焚烧厂建设处于起步阶段，由于经验不足和技术的不成熟，焚烧厂产生二次污染 更为严重。其中，垃圾焚烧厂是恶臭物质产生源之一。垃圾焚烧发电厂产生恶臭的地方有垃圾贮 坑从贮坑向焚烧炉加料过程以及在焚烧过程中，由于恶臭对厂区周围的影响非常大，必须加以有效 处理。氨、硫化氢、甲硫醇等为焚烧过程中产生的主要恶臭气体。 恶臭污染控制垃圾焚烧厂的恶臭污染主要采用控制和隔离的方法，常用的措施包括：( 1 ) 采用封 闭式的垃圾运输车；( 2 ) 在垃圾焚烧厂主厂房卸料平台的进出口处设置风幕门；( 3 ) 在垃圾贮坑上方 抽气作为助燃空气，促使贮坑区域形成负压，以防恶臭外溢；( 4 ) 定期清理在贮坑中的陈垃圾；( 5 ) 设置 自动卸料门，使垃圾贮坑密闭化”。 1 f 3 4 4 垃圾卫生填埋场 平原型填埋场造成