城市生活垃圾衛生填埋場惡臭的防治技術進展

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4 生物脫臭在填埋場的應用

4.1 常用的生物脫臭工藝

生物技術是在上世紀50年代土壤脫臭法的基礎上發展起來的 [12]，它利用微生物的降解作用，把惡臭物質分解轉化成CO2、H2O、N2、硫酸鹽等無害物質，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、裝置簡單、成本低廉、運行維護方便、無二次污染等特點，在填埋場的除臭應用中前景看好。

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	優點	缺點
生物過濾池臭氣經過除塵、增濕或降溫等預處理后，從濾床底部由下向上穿過由濾料（主要有土壤、堆肥、泥炭等）構建的濾床，惡臭物質由氣相轉移到水-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。	投資運行費用極低，處理效率高，氣液接觸面積大，壓降低，運行啟動容易	占地大，需定期更換，填料操作條件不易控制，適應進氣濃度變化慢，顆粒物質會堵塞濾床
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、塑料等不能提供營養物質的惰性材料。因此只有針對某些惡臭物質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消耗濾料有機質的現象。	微生物數量大，無須更換惰性濾料，處理負荷大緩沖能力強，運行費用低	壓降低，需不斷投加營養物，操作復雜，傳質面積小，剩余污泥有待處理，營養過剩時微生物的繁殖會引起堵塞
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，通過懸浮生長的微生物降解臭氣。	經濟、簡單、可借鑒污水處理設施，無須新建脫臭裝置	受到曝氣強度的限制，需控制氣液體積比，單獨用于除臭成本高
洗滌式脫臭將惡臭物質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，洗滌液再送到反應池中，通過懸浮生長的微生物的代謝活動降解溶解的惡臭物質。	占地小、適用范圍大，壓降低，處理量大，操作條件易于控制	投資運行費用高，需不斷投加營養物，操作復雜，傳質面積小，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、布氣均勻性等影響外，濾料性能的影響也至關重要，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用到填埋氣的脫臭中。同時，各種改進的濾池[22]，如閉路懸浮式濾池、轉動式濾池和螺旋式生濾池，以及生物膜反應池[23]等裝置在氣體脫臭上的應用也開始出現。

4.2 組合式生物脫臭工藝

鑒于傳統生物脫臭可能對某些臭氣的脫除效率不高，國外已有活性炭吸附-微生物降解組合工藝的應用[24]。其中，活性炭可以大量吸收、吸附臭氣中的NH3、H2S等物質，附著于活性炭生長的微生物經過馴化后，可吸收惡臭物質并將其降解，從而使得活性炭得到再生。這不僅延長了活性炭壽命，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液的藥劑，可強化生物處理系統效果[25]。在該法中，臭氣進入組合式生物滴濾器后，首先通過洗滌區除塵增濕，然后進入生化區去除惡臭物質組分，最終除霧脫水再經風機加壓后由排氣筒排放，與傳統生物處理法相比，組合式高效生物滴濾器大大縮小了占地面積，系統整合了氣體增濕、生物凈化、除霧等流程于一體，便于自動控制。

為避免進氣中某些高濃度的惡臭物質對微生物產生毒害作用，致使脫臭效率下降，可以把生物法與化學法結合起來應用[26]。其措施是前段串聯四個濕式洗滌室，這樣原臭氣濃度就會降到微生物可承受的范圍，再經過后段的兩個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，使臭氣消除效果比較持久。在填埋場內，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化脫臭技術的結合，將使填埋場中惡臭污染大大降低。

丁雪梅等[27]已培育出在垃圾填埋場的除臭防蠅中有成功應用的復合型微生物制。羅永華等[28]也從填埋場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。美國一家公司[14]生產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甲硫醇的去除率高達90％；②篩選出對生化性較差的惡臭物質，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、適應性強及遺傳性穩定的優勢菌株。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，培育超級脫臭細菌；⑤將除臭劑制劑化、商品化。

4.4 生物脫臭技術在填埋場的應用展望

隨著我國衛生填埋場向著生態型和綜合利用型方向的發展，場內的除臭問題已刻不容緩。結合填埋場的實際，生物脫臭技術，因其運行費用極低、除臭效果好、操作方便等特點，將逐漸成為場內大范圍除臭的主導技術。

當前，我國對生物法的研究主要集中在工藝、材料上，有關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，以后的研究方向應為：①選擇適當的濾料，提高濾料的表面性能，使之既有效增強生物的吸附和吸收功能，又不造成濾料的堵塞；②篩選和馴化適當的微生物，針對性地降解特定的有機污染物，提高生物負荷；③建立微生物降解動力學模型，選擇適當的運行參數及控制參數；④合理選擇多種工藝串聯，使之適合不同污染物組成的廢氣，降低總處理成本；⑤開發出結構緊湊、投資省、能耗低、運行穩定的生物處理系統、裝置和設備。

5.結果和討論

衛生填埋場的惡臭污染因其范圍廣、濃度高和危害大等特點，不僅嚴重著環衛人員的健康、影響周邊經濟的發展，而且已經成為一種社會公害，引起了全社會的廣泛關注。

1）我國環境衛生設施的臭氣治理技術起步較晚，填埋場的惡臭治理極具代表性，根據場內不同區域規劃和臭氣特點，應采取相應的防治措施。

2）常規的臭氣治理技術各有其優缺點，在填埋場的臭氣治理上，應因地制宜，根據臭氣種類、流量和除臭要求，合理選用幾種聯合工藝，達到防治目的。

3）作為一種清潔高效、經濟簡單的除臭方法，生物脫臭工藝在填埋場有廣闊的應用前景，其中組合式生物脫臭、微生物菌群除臭劑等技術的發展完善，將使其在各類環衛設施的惡臭污染防治上均獲得廣泛應用。