污泥堆肥厂臭气的产生和处理技术研究进展

料和堆肥条件对恶臭物质的产生量影响较大。污泥堆肥过程中氨的释放浓度较高，为臭气的主要
成分，但其臭气闽值相对较高；而有机硫化物的释放浓度虽然较低，但其臭气闽值很低，对臭气的总 贡献较大，也应是恶臭控制和处理的目标污染物。在城市污泥堆肥过程中，可以通过优化堆肥条件 等措施控制臭气的产生和释放，同时对厂区产生的臭气进行收集和集中处理。在各臭气处理方法 中，生物除臭法适合处理低浓度、大流量的臭气，在堆肥气体除臭方面具有较好的应用前号。 关键词： 城市污泥：堆肥； 臭气控制； 臭气处理 文章编号：１０００—４６０２（２０１０）１３—０１２０—０５ 文献标识码：Ｂ
ｔｒｅａｔ
Ｃａｌｌ
ｂｅ ａｄａｐｔｅｄ ｔｏ
ｏｄｏｒｓ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：
ｈｉｆｇ｝ｌ
ｆｌｕｘ，ｉｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｆｏｒ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｏｄｏｒ ｃｏｎｔｒ０１．
ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ；ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ；ｏｄｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｏｄｏｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｍｓ／ｋｇ，但氨的臭
气阈值相对较高，通常认为它是相对次要的恶臭物
质。尽管含硫恶臭化合物如硫化氢、甲硫醇、甲硫醚 和二甲基二硫（ＤＭＤＳ）的产生量小于ＮＨ，，但它们 的阈值非常低，因而对总恶臭贡献很大。ＶＯＣｓ是 一系列在２０℃下蒸气压＞０．０１ ｋＰａ的挥发性有机 化合物，Ｅｉｔｚｅｒ［３１研究发现，大多数ＶＯＣｓ在厌氧堆 肥过程的早期释放，如在倾卸台、粉碎机和初始活化 堆肥区域。 恶臭物质的浓度和强度有关，感知强度随着臭
ａ ｃａｎ ｏｎ
ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ
ｏｄｏｒｏｕｓ
ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ．
ｒｅａｃｈ
ａ
ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ．
ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｈｉｇｈ ｏｄｏｒ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓｕｌｆｕｒ ｔｏｍ—
高温堆肥过程中普遍存在氮素损失的现象，一般氮
素损失率可达到３０％一５０％，在污泥堆肥中甚至高 达６８％心］。氨在蛋白质和氨基酸的好氧和厌氧降 解中都能产生，在堆肥过程中氨的释放量很大，污泥 堆肥过程中氨的浓度可高达１
０００
ＤＭＤＳ都是主要恶臭物质。柠檬油精在其中２个样
品中是重要的恶臭贡献物；氨的浓度是最高的，但由 于其臭气阈值相对较高，使得其对恶臭的贡献率降 低。因此得出结论，能去除萜烯和烷基硫化合物的 臭气处理方法是比较成功的。 １．３影响堆肥过程中臭气产生和排放的因素 在堆肥过程中，最重要的参数包括：基质、氧气、 温度、水分和自由空域。基质中的有机质含量影响 堆肥温度与通风供氧要求。若有机质含量过低，分 解产生的热量将不足以维持堆肥所需要的温度，影 响无害化处理；若有机质含量过高，则Ｏ：消耗太快，
生长繁殖；Ｃ／Ｎ值过低，则合成有机物的碳源不足，
造成过量的氮不能用于细胞合成，最后转变成ＮＨ， 挥发，引起氮素的损失和臭味问题。在实际堆肥过 程中，对Ｃ／Ｎ值的控制应根据堆肥原料的不同而有
所不同，例如当污泥的有机质含量和Ｃ／Ｎ值较低
时，不利于微生物的生长，堆肥时可加入秸秆、稻壳、 树叶等碳源物质来调节Ｃ／Ｎ值，进而控制养分损 失。 好氧堆肥过程中，有机质的降解需要消耗大量 氧气。在氧气不足的条件下，有机物不完全分解产 生的中间代谢产物往往都是恶臭化合物，因此防止 堆体产生厌氧条件，使堆肥生物代谢完全，可有效减 少臭气的排放。通风是补充氧气的主要途径，通风 量过低，会形成厌氧的堆肥环境，产生大量的恶臭物
第２６卷第１３期 ２０１０年７月
ＣＨＩＮＡ
中国给水排水
ＷＡＴＥＲ＆ＷＡ呲ＷＡＴＥＲ
Ｖ０１．２６ Ｎｏ．１３
Ｊｕｉ．２０１０
污泥 堆肥厂臭气的产生和处理技术研究进展
刘
璐
陈 同 斌
郑 国砥 高黄 慰卓
陈俊１，
张军１，
林海２，
（１．中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心，北京１００１０１；２．北京科技大学 土木与环境工程学院，北京１０００８３；３．首创爱华＜天津＞市政环境工程有限公司， 天津３０００６０） 摘要： 污泥堆肥厂产生的臭气成分复杂，主要为氮化物、硫化物、挥发性有机物，不同的物
ｅ—
ｍｉｓｓｉｏｎ．Ａｎｄ
ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｏｄｏｒｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃａｐｔｕｒｅｄ ａｎｄ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅｙ ａｒｅ ｅｍｉｔｔｅｄ ｔｏ
ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ．Ａｍｏｎｇ ｔｈｅ
基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３）项目（２００６ＡＡ０６２３８４）；
国家科技支撑计划项目（２００６ＢＡＤＩＯＢ０９）
・１２０・
万方数据
ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ＣＯｒｎ
刘
璐，等：污泥堆肥厂臭气的产生和处理技术研究进展
第２６卷
第１３期
ｓｅｖｅｒａｌ ｏｐｔｉｏｎｓ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｏｄｏｒｏｕｓ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ，ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ
中图分类号：Ｘ７０３
Ｏｄｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ Ｓｅｗａｇｅ Ｓｌｕｄｇｅ
Ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ Ｐｌａｎｔ
ＬＩＵ Ｌｕｌ”，ＣＨＥＮ Ｔｏｎｇ－ｂｉｎｌ，ＺＨＥＮＧ Ｇｕｏ．ｄｉｌ，ＧＡＯ Ｄｉｎ９１，ＣＨＥＮ Ｊｕｎｌ， ＺＨＡＮＧ Ｊｕｎｌ．ＬＩＮ Ｈａｉ２．ＨＵＡＮＧ Ｚｈｕｏ’
２堆肥厂恶臭的控制
２．１
堆肥过程的优化与臭气控制 对堆肥过程的控制主要着眼于三个方面：一是
堆肥原料的有机质含量和Ｃ／Ｎ值、含水率和ｐＨ的 控制；二是外源添加剂类物质的选择．堆肥原料中是 否加入物理吸附剂、化学反应剂、植物除臭剂、外源 微生物；三是影响堆肥过程的因子如温度、含氧量、 通风方式和通风量的控制。 从源头控制臭气的首要方法是使堆肥充分高效 地进行，通过控制优化堆肥条件可以在很大程度上 控制大部分恶臭物质的释放，如对堆肥结构、通气方 式、外加物质、脱水方法、管道结构、熟化过程等方面 进行优化和控制。控制臭气的常规堆肥方法是调整 混合比例，使初始物料得到适当的Ｃ／Ｎ值；充分混 合物料以保证均一性和空隙率，保证堆体具有良好 的通气条件；在堆肥过程中，调控堆肥物料的颗粒大 小，既能改善堆体的氧气供应和入渗，又可以确保堆 肥内部达到最佳温度；选择合理的通风率；尽量使堆 肥疏松、干燥。也可掺人干燥的成品堆肥；如果有机 物料进入堆肥厂已经厌氧并产生恶臭．需将其尽快 转为好氧状态，常采取的措施为掺入粗糙、干燥的枝 权来增加进料空隙使氧气渗入。 ２．２堆肥厂恶臭释放的控制 臭气释放是露天堆肥厂一个很突出的环境问 题，可以选择封闭一部分生产过程，特别是混合和筛 分这些释放臭气潜力较大的环节。在堆肥厂运行过 程中，为减少恶臭的危害而采用的措施有：在堆肥厂 贮料仓、卸料平台的进出口处设置风幕门；在发酵仓 上方抽气作为发酵供氧或焚烧供气，使发酵仓形成 负压。以防恶臭外逸；定期清理发酵仓中的陈腐垃 圾；设置自动卸料门，对贮料装置和处理设施进行密 闭等。这些措施虽然能在一定程度上减轻堆肥厂的 臭气污染，但是要彻底解决堆肥厂的臭气问题还需
堆肥处理是城市污泥减量化、无害化和资源化 的主要手段…，但如何控制污泥堆肥厂运行中产生 的臭气，目前尚无很好的解决办法。２０世纪６０年
气浓度的增加而增加，但是两者并非线性关系。
Ｗｅｂｅｒ—Ｆｅｃｈｎｅｒ法则和Ｓｔｅｖｅｎ法则表达了强度一浓
度的关系。日本的《恶臭防止法》中，列出了若干种 恶臭污染物的浓度与强度的关系（见表１）Ｈ Ｊ，甲硫 醇、二甲基二硫等即使在浓度很低的情况下，也能对 嗅觉器官产生很大的影响。
ａ
ｐｏｕｎｄｓ ｉｓ ｌｏｗ ｂｕｔ ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｄｏｒａｎｔ ｆｏｒ ｓｌｕｄｇｅ
ｌｏｗ ｏｄｏｒ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｏ ｂｅ
ａｓ
ａ
ｔａｒｇｅｔ
Ｏ－
ｏｄｏｒ
ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｔｈｅｙ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅ ｇｒｅａｔｌｙ ｔｏ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｏｄｏｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｅ ｏｄｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ
（１．Ｃｅｎｔｅｒｆｏｒ ｏｆ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｎａｔｕｒａｌ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ Ｃｉｖｉｌ １
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅ彬ｎｇ １００１０１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｎｇ，
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万方数据
第２６卷第１３期
中国给水排水
ｗ、．州．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｒｎ
有可能产生厌氧状态。基质中的Ｃ／Ｎ值对堆肥过 程具有重要影响，Ｃ／Ｎ值过高．则氮含量不足，有机 物生长过程中会发生“氮饥饿”，微生物不能正常地
气浓度从堆肥第２周开始检测到，在第１６天时达到 峰值（４００ ｍｇ／Ｌ）。有研究表明，随着堆肥温度的升 高，甲烷、甲醇、挥发性有机物和臭气的排放都随之 增加∽Ｊ。随着堆肥过程中物料的稳定化，臭气的产 生也会逐渐减少。温度越高，ｐＨ越高，氨气挥发损 失得越多，在实际堆肥过程中，若不加控制，堆体温 度可高达７５—８０℃。控制温度是减小臭味的方法， 温度的调节主要通过通风散热实现。
氨
目 勉强能 稍能感 感觉到 觉到气 味 气味
０．０７５ ８ ０．４５５
较强的 强烈的 气味 气味
３．７９ Ｏ．２１ ７．５８ Ｏ．７２ ３０．３２ ８．１ ０．１６ １６
疏化氢 甲硫醇 甲硫醚 二甲基 二硫源自０．０００ ５ Ｏ．００５ ６
０．０００ １ ０．０００ ６５ ０．００ｌ ）．ｏｏＯ １２ Ｏ．００２ ３ Ｏ．０ｌ
Ｂｅｒｉｎｇ
０００８３，Ｃｈｉｎａ；３．脚矗以Ａｉｈｕａ
Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ａｒｅ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．
Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００６０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｏｄｏｒｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｓｌｕｄｇｅ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｐｌａｎｔｓ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌｌｙ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｎｉ－ ｔｒｏｇｅｎ—ｂａｓｅｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｓｕｌｐｈｕｒ－ｂａｓｅｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ａｎｄ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（ＶＯＣｓ）．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ Ａｍｍｏｎｉａ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｏｄｏｒｏｕｓ ｇａｓ ｅｍｉｔｔｅｄ ａｎｄ Ｂｕｔ ａｍｍｏｎｉａ ｈａｓ
６ ０．００４ Ｉ Ｏ．Ｏｌ ０．０２６ ０．０４４ ０．１９ Ｏ．８３
）．０００ ２８ Ｏ．００２ ９ ０．００９ ２ Ｏ．０３
０．０９１６ Ｏ．３ｌ
３．２
Ｈｅｎｔｚ等”‘通过对美国蒙哥马利县一个污泥堆 肥厂的研究，发现其主要致臭物质为含硫的有机化 合物，其中以ＤＭＤＳ为主，其他有机硫化物如硫醇 和二甲基硫（ＤＭＳ），臭气阈值也很低，但是其存在 浓度较低，显著低于ＤＭＤＳ的。Ｖａｎ Ｄｕｒｍｅ等∞１对 Ｐｅｎｉｎｓｕｌａ堆肥厂脱水厌氧消化污泥堆肥气体进行 分析，得出排气中的高恶臭潜力化合物，除了氨和硫 化氢，还包括４种挥发性有机化合物：ＤＭＤＳ、ＤＭＳ、 柠檬油精和仅一松萜。在３个分析样品中，ＤＭＳ和
表１
Ｔａｂ．１
代美国有很多城市污泥堆肥处理厂因为臭气问题而
被迫关闭。近年来我国先后建了一批污泥处理厂， 但在建设时几乎都没有很好地解决臭气控制问题。 为了减轻污泥堆肥厂对厂区周围环境的影响，必须 重新设计堆肥厂的除臭系统。
恶臭污染物质量浓度与臭气强度的对照
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
ｂｅｈ煳ｏｄｏｒａｎｔｓ
３级 易感觉 到气味
０．７５８ ０．０１９ １．５１６ Ｏ．０６３
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｍｇ・ｍ一’
１污泥堆肥中恶臭气体的产生及成分
１．１
ａｎｄ ｏｄｏｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
堆肥中恶臭气体的产生 在堆肥过程中，当氧气足够时，物料中的有机成
项
ｌ级
２级
２．５级
３．５
级
４级
５级
分如蛋白质等，在好氧细菌的作用下会产生刺激性 气体（ＮＨ，等）；当氧气不足时，厌氧细菌会将有机 物分解为不彻底的氧化产物，如含硫化合物（Ｈ：Ｓ、 ＳＯ：、硫醇类等）、含氮化合物（胺类、酰胺类等）。恶 臭气体在好氧和厌氧条件下均可产生，主要的致臭 物质来自厌氧过程。但是即使在充分好氧条件下， 堆体也会产生少量致臭物质，如氨、乙酸、丙酮酸、柠 檬酸等，但是不会产生明显的臭味，对人体的健康影 响较小。 １．２城市污泥堆肥过程中的主要致臭物质 堆肥厂臭气的组成主要有含硫化合物、含氮化 合物和挥发性有机污染物（ＶＯＣｓ）。含氮恶臭物质 主要有氨、胺、吲哚和粪臭素，其中氨是最受关注的。