北京市生活垃圾填埋场恶臭控制研究与对策

城市管理技术UrbanManagerialTechnology城市管理技术UrbanManagerialTechnology2009/52009/523城市管理技术UrbanManagerialTechnology城市管理技术UrbanManagerialTechnology2009/52009/523摘要：从生活垃圾填埋场恶臭物质产生机理入手，认为存在诸多因素影响垃圾填埋场气体的数量和浓度，以及渗沥液的数量和浓度，而这些因素与填埋场恶臭物质的产生和释放有着较直接的关系，表现为填埋气体越随意排放，渗沥液产量、暴露面积越大，填埋场越臭。研究认为：使用相互配合的土壤除臭技术，主动式沼气收集、处理除臭技术，膜覆盖除臭等技术，即对填埋场恶臭采取综合治理手段，方可有效缓解填埋场恶臭影响。关键词：生活垃圾填埋场；恶臭；控制；研究；对策1生活垃圾填埋场恶臭物质产生机理1.1生活垃圾填埋场恶臭物质的产生恶臭物质是指凡是能够刺激人的嗅觉器官，普遍引起不愉快或厌恶、损害人体健康的气味和液体。生活垃圾填埋场恶臭物质主要来源于生活垃圾中有机物的好氧及厌氧分解，特别是厨余垃圾的分解。生活垃圾分解是一个自然过程，根据氧气需求程度和依靠的微生物种类,分好氧分解和厌氧分解两种。在垃圾填埋初期，垃圾中的有机成分如蛋白质和脂肪，在好氧细菌的作用下生成有刺激性气味的气体NH3等；中、后期，随着氧气供应的不足，厌氧微生物发挥作用，将生活垃圾中的蛋白质和脂肪分解为不彻底的氧化产物，如含硫化合物H2S、SO2、硫醇类等和含氮的化合物如胺类、酰胺类等，最终形成以甲烷和二氧化碳为主的填埋气和一些液体北京市生活垃圾填埋场恶臭控制研究与对策物质。上述物质，如果收集不完全，溢到空气中，会产生恶臭。（数据来源：《生活垃圾卫生填埋技术》173页，化学工业出版社，2004年）伴随着垃圾的分解和雨季的到来，填埋场会产生大量的渗沥液。这些积存在垃圾堆体上的渗沥液，以及收集在调节池内的渗沥液，含有大量的有机物和垃圾不完全分解的中间产物，散发着极其难闻的恶臭。1.2有关机理进入填埋场的生活垃圾，含有大量的蛋白质和脂肪，垃圾在缺氧条件下首先产生挥发性脂肪酸（VFAs），包括丁酸（臭鼬味）、乙酸（醋）和丙酸，恶臭阈值低，恶臭强度大。伴随着时间的推移，恶臭物质由VFAs向低分子质量的恶臭物质转化。通过对填埋场气体采样分析发现，恶臭气体主要成分为二甲硫、二丙烷硫醇、二丁烷硫醇等。恶臭物质产生的根本原因是有机物分解过程中厌氧状态造成分解不完全而形成的中间产物。新鲜垃圾易形成恶臭物质H2S。但造成填埋场恶臭污染的还包括其他物质，如有机硫、有机胺等，人的感官对其极其敏感。填埋场新鲜垃圾释放恶臭物质不到总释放量的10%。同时，恶臭物质的释放具有明显的季节性，冬季产量明显少于夏季。对于一个早期填埋场，渗沥液COD和BOD会较高，臭味较重；而对于一个中老型填埋场，COD和BOD会随之降低，臭味会降低。数据表明：填埋场在最初运行时，渗沥液BOD5和CODcr均可以达到10000mg/L以上，在封闭的状态下臭气浓度可以达到5000（无纲量）。垃圾渗沥液中挥发性脂肪酸的挥发，低沸点的气体、液体的释放，以及一些短分子链物质的产生，醇类、酚类、酮醛类可能是渗沥液产生臭味的最初原因，厌氧反应进一步导致产生上述物质和臭味，好氧反应也可能是渗沥液产生臭味的一个原因，特别是渗沥液含氮化合物的曝气分解。垃圾堆体,沼气导排、收集、处理系统，渗沥液收集、处理系统，进厂道路等往往是填埋场产生恶臭较多的地方。收稿日期：2009-07-30作者简介：冯亚斌（1971-），男，陕西榆林人，公共管理硕士，工程师。组分体积比（%）组分体积比（%）组分体积比（%）CH445-60O20.1-1.0H20-0.2CO240-60H2S0-1.0CO0-0.2N22-5NH30.1-1.0微量气体0.01-0.6表1填埋场气体的典型组分（干基）北京市垃圾渣土管理处冯亚斌张跃升北神树垃圾卫生填埋场杜巍陈鹏城市管理技术UrbanManagerialTechnology城市管理技术UrbanManagerialTechnology2009/52009/523城市管理技术UrbanManagerialTechnology城市管理技术UrbanManagerialTechnology2009/52009/5232影响填埋场恶臭物质释放的因素分析通过10多年的摸索总结，我们认为存在诸多因素影响填埋场气体的数量和浓度，以及渗沥液的数量和浓度，而这些因素与填埋场恶臭物质的产生和释放有着较直接的关系，表现为填埋气体越随意排放，渗沥液产量、暴露面积越大，填埋场越臭，恶臭物质被填埋气体夹带逸到空气中对填埋场恶臭贡献似乎更大。主要包括以下方面：第一，进场垃圾成份及垃圾量。近年来，北京市生活垃圾中有机物含量不断上升，有机物在降解的过程中，会产生较多的填埋气体和渗沥液，从而导致填埋场产生恶臭。此外，由于本市目前填埋的主要是混合垃圾，厨余垃圾占的比重较大，加之有少量餐厨垃圾进入填埋场，因此，进场垃圾量越大，填埋场越臭。第二，不能按照填埋作业的有关要求，对垃圾作业面及时覆盖，导致填埋气体无序排放。垃圾作业面未及时覆盖、暴露，特别是在夏天气温较高时，氧气供应充足，生活垃圾中含氮的有机质，如蛋白质和脂肪，在好氧微生物（主要是好氧菌）的作用下产生氨气（NH3）等，是臭味产生的主要原因。第三，填埋气体导排、收集、处理不及时、滞后。国外有关资料表明：生活垃圾填埋2-3年后，产气量逐步上升，产气高峰一般会持继8-10年，整个产气周期长达20-30年。填埋场在运行过程中，如不主动建设、健全与填埋气产量相匹配的填埋气导排、收集、处理系统，会使部分填埋单元内部承受较大的气体压力，同时，有些填埋气体通过松软土壤向外界移动，导致臭气外溢，除影响环境外还存在安全隐患。第四，未做好雨污分流工作，汇水面积过大，导致渗沥液产量大，渗沥液在堆体上暴露。在雨季，个别垃圾卫生填埋场曾因降雨一度出现堆体积存大量渗沥液，带来渗沥液恶臭以及处理难的问题，同时，影响正常的作业和工艺运行。第五，因超负荷运行带来的问题。近年来，本市大多数填埋场处于超负荷运行状况，超负荷运行的结果导致覆盖压实不及时，填埋气集中导排、收集、处理不及时，渗沥液产量大，处理和外运困难，设备不够使用，设备老化速度加快，人员长期处在疲惫状况，间接产生恶臭问题。第六，传统渗沥液处理工艺带来的问题。2003年以前，本市一直推行渗沥液堆体回灌处理工艺，这种方法导致回灌区产生大量臭气。目前，这种工艺被淘汰。第七，渗沥液收集、处理系统设计不合理，如传统的调节池设计不加盖，导致恶臭的扩散。研究证明，敞开的渗沥液处理设施也是填埋场的一个臭源。第八，垃圾收集车、转运车在场区道路上遗洒渗沥液，以及在垃圾堆体上排放渗沥液，产生恶臭。在运输过程中，垃圾收集车、转运车往往会遗洒大量渗沥液，导致道路的恶臭。第九，其他因素。在填埋场边坡整治的过程中，由于垃圾暴露，容易产生臭味，绿化不及时也容易导致臭味散发。此外，填埋场恶臭也与气压、气温、降水、风向等情况有关。研究表明，在夜间填埋场周边容易嗅到臭味，其原因归功于下降气流。下降气流是一种特别的气流，在下降气流的作用下，臭气从高处流向低处，山谷地带以及有高大建筑物障碍的地带容易导致臭气的聚集，这与白天、夜间气温强烈变化有关。3生活垃圾填埋场恶臭控制技术手段及工程实践目前，已有的除臭措施与技术主要针对集中排放的恶臭物质，根据物质成分与释放的差异，分吸附法、吸收法、燃烧法、冷凝法、生物法等10多种方法。上述方法单独使用对无组织排放的填埋场污染源治理效果均不理想。针对填埋场恶臭物质主要来源，应该首先考虑将填埋场恶臭控制的主工艺设计在控制填埋气体无序排放，积极利用及处理填埋气体，控制渗沥液产量上。主要包括以下三大技术：处理方法原理及方法掩蔽法当两种发出气味的物质按照一定比例混合后，其气味较两者单独存在时小，这种现象称为气味的缓和作用。市场上的许多空气清新剂就是利用此原理的典型例子。掩蔽法仅用于生活源的臭气的控制。化学氧化法利用某些化学物质的强氧化性将恶臭物质氧化分解，从而达到出去臭气的目的。常用的化学物质有臭氧、高锰酸钾等。土壤生物脱臭法将臭气送入土壤中，使其在通过土壤层时恶臭成分为土壤颗粒吸附，通过土壤微生物吸收、降解，以达到脱臭处理的目的。曝气式生物脱臭法该法是1974年日本富山等人率先提出的，与废水处理厂生物曝气类似，只是用臭气代替空气注入活性污泥法曝气池中进行脱臭，效果较好，若纯单独使用该法，运行费用高。表2填埋场臭气常规防治技术城市管理技术UrbanManagerialTechnology城市管理技术UrbanManagerialTechnology2009/52009/56465城市管理技术UrbanManagerialTechnology城市管理技术UrbanManagerialTechnology2009/52009/56465体利用，通过燃烧或者发电等方式，净化填埋气体，将恶臭气体、液体去掉，对沼气进行回收利用，有效地降低了填埋场恶臭污染。北神树、安定垃圾卫生填埋场在最初运行时，建立沼气收集竖井。具体做法是：当垃圾填埋到4m高度，在垃圾上面建立沼气收集竖井，直径60cm，每隔60m设置一个，内充鹅卵石，沼气收集半径30m。但是，这种方式存在一个缺点，不利于填埋气体的早期收集与利用。2005年，北神树填埋场建设沼气发电系统以及水气联合处理系统。2004年以来，安定垃圾卫生填埋场为了更好地收集垃圾堆体内的填埋气体，建设横竖管收集系统，每10m修建一层横管，共四层，与原设计沼气收集竖井相连，成为全市第一个横管加竖管收集沼气的典型，对恶臭物质控制起到很大作用。填埋气采用焚烧火炬及浓缩液蒸发系统，同时，火炬末端架设热交换系统，保证渗沥液处理车间冬季取暖。填埋气每小时处理700m3。高安屯填埋场于2002年开始运行，2007年建设了填埋气集中收集利用工程，每小时处理沼气350-400m3。2008年7月，为了增加填埋气处理量，减少恶臭污染，建立膜下收集系统，将管网填埋气体集中收集进行火炬燃烧，最大处理能力300m3/h•套，对臭气的收集和处理起到一定的作用。2009年上半年，增加沼气收集竖井66口，使得沼气收集半径由原来的25m缩小到12.5m，有效地收集和处理了填埋气体。2009年5月，共收集处理填埋气体387.12万m3，每小时处理超过5000m3。3.3膜覆盖除臭技术近几年，北京市摸索出一套膜覆盖技术，主要在填埋场使用，较好地起到雨污分流的作用，从而减少了垃圾渗沥液的产生，降低了填埋场臭味，减少渗沥液治理成本（每吨约37元），取代了过去单纯使用黄土当作垃圾覆盖材料的做法，对于缺乏黄土作为覆盖材料的地区体现出一定的优势性。3.1土壤除臭技术使用土壤对垃圾进行覆盖，不但可以控制垃圾飞扬，减少垃圾渗沥液产生，控制填埋气体无序排放，稳定堆体，还可以对恶臭物质起到封闭、洁化作用。土壤除臭的主要机理是：恶臭气体，如胺类、硫化氢、低级脂肪酸等水溶性臭气类被土壤中的水分吸收去除；而非溶性臭气则被土壤表面物理吸附，继而被土壤中的微生物分解。土壤除臭技术的特点是维护管理费用较低，效果与活性碳脱臭差不多，但降暴雨、下大雪时不适合采用此法。2009年5月，北神树垃圾卫生填埋场对三组填埋时间分别是10天以内、1个月内、1-3个月的垃圾产气情况及气体移动进行了研究。监测结果表明：距离垃圾表层最近的10cm压实土，CH4、H2S浓度均很高；当压实后的土层厚度达到20cm时，CH4、H2S浓度大大降低；当压实后的土层厚度达到30cm时，CH4浓度达到最小，没有监测到H2S气体；当压实后的土层厚度达到40cm时，两种气体均没有监测到。监测结果也表明一种迹象，新鲜垃圾产生的H2S气体浓度较高。有关数据见表3。实验结果表明：垃圾填埋场垃圾覆盖土层厚度达到30cm，即可以起到减少垃圾暴露，减少雨水和其他外来水渗入填埋场，同时，起到防止填埋气体无