垃圾分類后廚余垃圾桶除臭技術(shù)初探及應(yīng)用＊

李 昂，劉欣艷，尹朋建，蘆會杰

（1.北京市城市管理研究院，北京 100028；2.生活垃圾檢測分析與評價北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京

100028）

1 引言

隨著《北京市生活垃圾管理?xiàng)l例》的正式發(fā)布，2020 年5 月1 日起北京市已全面實(shí)施垃圾分類工作，引起了社會各界極大的關(guān)注。垃圾分類后，按規(guī)定廚余垃圾需破袋后單獨(dú)投放，清運(yùn)時間不得超過12 h［1］。但由于北京夏季高溫、高濕的天氣條件，市民關(guān)于臭味問題的投訴仍屢見不鮮。為解決垃圾桶臭味擾民的問題，北京市各級主管部門、小區(qū)桶站管理單位及相關(guān)技術(shù)人員均采取了有益的嘗試。

垃圾分類措施開展前，居民投放垃圾的主要方式是裝袋混投，混合垃圾中含水率一般為30%左右，垃圾桶臭味問題不是非常突出。因此，環(huán)衛(wèi)行業(yè)內(nèi)采取的除臭措施多是針對垃圾樓、轉(zhuǎn)運(yùn)站以及填埋場等中大型垃圾處理設(shè)施，針對垃圾源頭桶站的除臭技術(shù)的研究還處在較初級的階段。

筆者通過文獻(xiàn)調(diào)研、分類示范小區(qū)實(shí)地走訪、北京市垃圾處理設(shè)施現(xiàn)場調(diào)研、除臭設(shè)備產(chǎn)品廠家調(diào)研，歸納總結(jié)了當(dāng)前行業(yè)內(nèi)較常見的幾種垃圾除臭技術(shù)，主要有噴灑除臭劑，使用廚余垃圾干濕分離器分離垃圾中大量水分，垃圾桶桶身、桶蓋改造等方法，并詳細(xì)分析各方法原理、優(yōu)缺點(diǎn)、使用效果等，最終給出分類后廚余垃圾桶臭味問題的系統(tǒng)解決方案。

2 臭味來源分析

2.1 垃圾發(fā)酵過程中產(chǎn)生臭味

廚余垃圾中含有較多的有機(jī)物，主要為蔬菜根、葉，水果皮核；家禽、魚蝦類等動物的皮、毛、脂肪；剩飯及食物下腳料等［2］。這些物質(zhì)均含有大量的水分，在堆積過程中由于清理不及時、通氣不良及受到微生物的作用，發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量臭氣［3］。

2.2 桶壁不及時清洗殘留臭味

廚余垃圾桶內(nèi)常年盛放廚余垃圾，其中的油分、水分及有機(jī)物殘?jiān)硳煸谕氨谏希捎诖蟛糠謴N余垃圾桶的材質(zhì)為聚丙烯，其孔隙率較大，使?jié)B入垃圾桶孔隙的廚余垃圾在其表面發(fā)酵［4］，從而產(chǎn)生有機(jī)物發(fā)酵臭味，其臭味強(qiáng)度、給人的感官影響甚至大于廚余垃圾本身。除此之外，垃圾桶周圍地面也有殘留滲濾液并散發(fā)臭味。

3 惡臭氣體成分分析

垃圾腐敗發(fā)酵會產(chǎn)生種類繁多的惡臭物質(zhì)，如苯系物、硫化物類、鹵代烴類、烯烴類、烷烴類和含氧有機(jī)物類等。

蘆會杰［5］在生活垃圾填埋工藝的前處理車間檢測出惡臭物質(zhì)50 種，從質(zhì)量濃度和嗅閾值角度分析，二甲二硫醚、乙酸丁酯、對二乙苯和乙醇4種物質(zhì)對惡臭濃度的貢獻(xiàn)較大；在生活垃圾焚燒廠垃圾堆積車間，檢測出的惡臭物質(zhì)成分有55種，特征惡臭物質(zhì)為甲硫醇、二甲二硫醚、乙醇和檸檬烯；在生活垃圾堆肥工藝的前處理車間，檢測出的惡臭物質(zhì)成分有34 種，特征惡臭物質(zhì)為乙醇、二甲二硫醚、乙酸丁酯和檸檬烯。

根據(jù)文獻(xiàn)研究，李海青等［6］的研究表明，生活垃圾在夏季堆肥過程中的惡臭物質(zhì)以含氧有機(jī)物為主，其次是芳香烴，在不同的堆肥處理車間，主要惡臭物質(zhì)種類存在差異，卸料車間和粉碎車間的主要惡臭物質(zhì)為乙酸和甲硫醚；發(fā)酵車間和腐熟車間的主要惡臭物質(zhì)為乙酸、乙醛、甲硫醚、α-蒎烯、二甲二硫醚、檸檬烯、β-蒎烯和乙醇。

4 小區(qū)廚余垃圾桶主要除臭技術(shù)及應(yīng)用

4.1 廚余垃圾桶內(nèi)、周圍噴灑除臭劑消除掩蓋臭味

4.1.1 除臭劑的分類

除臭劑是用于遮蔽或消減臭味氣體的產(chǎn)品，市場上的除臭劑主要有化學(xué)型除臭劑、酶制品除臭劑、微生物型除臭劑、植物型除臭劑、復(fù)合型除臭劑等［7］。其中，植物型除臭劑采用植物提取液作為添加物質(zhì)，主要活性成分是多酚類，特別是黃酮類化合物；化學(xué)型除臭劑多為氧化劑，藥劑除臭機(jī)理主要為對異味分子的脫硫、氧化、縮合和加成反應(yīng)等［8］；生物型除臭劑采用篩選獲得的除臭微生物構(gòu)建復(fù)合菌劑，對一些由易腐有機(jī)物構(gòu)成的惡臭源有較好的控制作用［9］。

根據(jù)路鵬等［10］關(guān)于不同種類除臭劑的比選實(shí)驗(yàn)研究，采用等量多次噴灑的方式，進(jìn)行現(xiàn)場人工臭氣強(qiáng)度測定。分析得出：除臭效果從高到低排序?yàn)橹参镄统魟⑸镄统魟?、化學(xué)型除臭劑。

4.1.2 除臭劑在環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用

除臭劑在環(huán)衛(wèi)行業(yè)主要應(yīng)用在垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站、垃圾填埋場、糞便消納站、堆肥廠、小區(qū)中垃圾樓、餐廚垃圾處理廠等。通過對工作區(qū)域、臭源噴灑除臭劑，最大程度降低臭氣強(qiáng)度［11］。據(jù)調(diào)查，北京市近年年均使用除臭劑在1 000 t 左右（垃圾填埋場500 t，垃圾中轉(zhuǎn)站150 t，垃圾堆肥廠50 t，垃圾綜合處理廠50 t，糞便消納站200 t，生活污水處理廠50 t），其中60% 為植物型除臭劑，20%為生物型除臭劑，20% 為化學(xué)型除臭劑。隨著垃圾分類的推行，除臭劑在很多小區(qū)垃圾分類桶站也有較廣泛的使用。

4.1.3 除臭劑的使用方法

實(shí)際應(yīng)用中除臭劑噴灑分為直接噴灑法和混合反應(yīng)法［12］，直接噴灑法一般是按照廠家提供的除臭劑稀釋比例，通過噴灑、噴淋的手段，最終達(dá)到除臭的效果；混合反應(yīng)法主要是在垃圾填埋及垃圾堆肥進(jìn)行時，將除臭劑直接與垃圾混合［13］，使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到控制臭味的目的。

植物型除臭劑價格約為20 000 元/t（20 元/kg），按照使用濃度稀釋100 倍后，約合0.2 元/L，按照100 mL/h 的最佳噴灑量計(jì)算，每個垃圾桶除臭成本約為0.02 元/h。

4.2 廚余垃圾經(jīng)干濕分離器榨汁后分類投放

夏季，廚余垃圾中的湯水混合物在高溫下持續(xù)發(fā)酵，會產(chǎn)生很大異味。如果將垃圾瀝干，降低廚余垃圾的含水率，垃圾異味的情況會得到一定程度的改善［14］。

北京市東城區(qū)百榮嘉園小區(qū)4 號樓二單元門前的垃圾桶站，有一個外表類似家用擠蒜器的裝置架設(shè)在廚余垃圾桶上。桶前值守員將廚余垃圾連湯帶水往大號“擠蒜器”內(nèi)傾倒，向下壓動手柄，垃圾湯汁便會從孔洞中漏出，流進(jìn)下面的滲濾液收集桶內(nèi)，以備后續(xù)回收處理。抬起手柄和擠壓器后，廚余垃圾已被“榨干”，整個瀝干過程不到1 min，如圖1 所示。這種方法在實(shí)際應(yīng)用中，居民反映垃圾桶臭味問題得到了一定程度的緩解，同時垃圾桶四周地面垃圾湯遺撒情況得到改善。此裝置均為居民及桶前值守員用材料自制，每個成本約為50 元左右，后續(xù)無需耗材費(fèi)用，主要成本在于人力方面，一定程度上增加桶前值守員的工作量。

圖1 百榮嘉園垃圾分類投放點(diǎn)前值守員使用干濕分離器Figure 1 The guard at the garbage sorting and placing point ofBairongjiayuan was using a dry-wet separator

4.3 廚余垃圾收集裝置改造技術(shù)

4.3.1 桶身噴涂疏水疏油納米銀材料

疏水疏油納米涂層是一種近幾年得到廣泛應(yīng)用的材料，采用納米雜化技術(shù)在基材的表面形成一層可以阻止水、油等液體浸蝕的保護(hù)膜［15］，減少其掛壁殘留，降低由于垃圾桶內(nèi)壁殘留物產(chǎn)生的惡臭氣體。

另一方面，納米銀具有較強(qiáng)的殺菌抑菌和氧化活性［16］，能抑制廚余垃圾中的一部分細(xì)菌活性并將其殺滅，同時其自身的強(qiáng)氧化性可將有機(jī)臭味物質(zhì)氧化分解來清除異味。由于廚余垃圾桶主要材料為聚乙烯，具有較大的孔隙率，觸媒涂層活性物較易承載于廚余垃圾桶內(nèi)壁上，使廚余垃圾桶內(nèi)空氣和納米觸媒充分接觸，更好地發(fā)揮其除臭的效果。

將疏水疏油材料及納米銀材料復(fù)合采用高壓噴涂技術(shù)噴涂至廚余垃圾桶內(nèi)壁，可以有效防止廚余垃圾傾倒時油水以及有機(jī)物殘?jiān)鼩埩粼谕氨谏希葴p少了細(xì)菌孳生帶來的臭味，又減輕了環(huán)衛(wèi)工人繁重的洗桶工作。噴涂成本約為70 元/桶，需要每月噴涂1 次確保其殺菌阻隔除臭效果。

4.3.2 桶蓋加裝活性吸附物質(zhì)

如圖2 所示，德國垃圾管理部門在生物垃圾桶上加裝過濾頂蓋，此頂蓋以獨(dú)特的方式將生物學(xué)理論和技術(shù)手段融合在一起，固定在潮濕的過濾物質(zhì)里的微生物和活躍的酵素發(fā)生作用。箱蓋包括1 層由活性炭纖維氈所構(gòu)成的蘊(yùn)菌層，所述蘊(yùn)菌層的內(nèi)部設(shè)置有除臭菌，同時蘊(yùn)菌層的上表面和/或下表面設(shè)置有1 層保水凝膠層，所述保水凝膠層中混合有用于向所述蘊(yùn)菌層中的除臭菌提供營養(yǎng)的培養(yǎng)液，它們借助氧氣將空氣里產(chǎn)生臭味的物質(zhì)和有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水［17］。經(jīng)過凈化后的無味尾氣可以直接排放到空氣中。此外，頂蓋處可伸縮的橡膠密封圈對生物垃圾桶進(jìn)行了全方位的密封，可以阻止蒼蠅、幼蟲和蠅蛆進(jìn)入后在垃圾桶內(nèi)產(chǎn)卵。

圖2 德國垃圾桶蓋加裝的活性吸附物質(zhì)Figure 2 The active adsorbent added to the lid ofthe German trash can

頂蓋過濾物質(zhì)每兩年更換1 次，每次更換時需要支付8.8 歐元的購置費(fèi)，約合人民幣70 元，此外不需要其他維護(hù)。在德國，240 L 的生物垃圾桶頂蓋，尺寸為寬50 cm、深58 cm，在市面上的銷售價格為60 歐元，約合人民幣500 元。

4.3.3 箱體加裝負(fù)壓排風(fēng)過濾裝置

通州區(qū)宋莊鎮(zhèn)前夏公莊村東北角嘗試改造集裝箱設(shè)立生活垃圾分類驛站，如圖3 所示。集裝箱外加裝了隔熱層，內(nèi)部安裝了循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)，墻上還有排氣扇和通風(fēng)窗，避免了在封閉環(huán)境中臭味累積。垃圾分類驛站內(nèi)，4 種不同顏色的垃圾桶分別擺放在驛站內(nèi)的不同區(qū)域。盡管烈日暴曬，但驛站內(nèi)卻聞不到異味。整個垃圾驛站造價為3～5 萬元。

圖3 通州區(qū)宋莊鎮(zhèn)生活垃圾分類驛站Figure 3 Domestic waste sorting station in Songzhuang Town,Tongzhou District

4.4 垃圾收集一體化解決方案——地埋式垃圾桶

地埋式垃圾桶是一項(xiàng)新興的垃圾收集儲存設(shè)備。傳統(tǒng)垃圾桶普遍為露天式投放，占用了大量公共空間，一些垃圾由于長時間暴露在環(huán)境中產(chǎn)生了大量有害氣體，造成垃圾桶周圍的異味問題。地埋式垃圾桶配備專業(yè)除臭設(shè)備，同時兼具垃圾存量監(jiān)控、自動掀蓋等智能模塊［18］。該方案可開發(fā)地下空間，節(jié)約城市土地資源；無視覺污染，可解決城市垃圾收集點(diǎn)選址難的問題，適合在城市內(nèi)用地要求高的場所應(yīng)用。但地埋式垃圾桶建設(shè)成本高，受位置限制，需建在能夠進(jìn)行地下挖掘作業(yè)的區(qū)域，同時建設(shè)周期也較長。整個工程土建費(fèi)用為10～20 萬元，常規(guī)日處理量40～60 t 設(shè)備造價約為20 萬元，則建立1 個地埋式垃圾桶需30～40 萬元。

4.5 常用除臭技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)分析

上述幾種除臭技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)如表1 所示。

表1 幾種常用除臭技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)Table 1 Advantages and disadvantages of several common deodorization technologies

5 結(jié)論及建議

5.1 建議設(shè)置自動噴灑除臭劑裝置，進(jìn)行定時定量噴灑

建議將小區(qū)垃圾分類點(diǎn)周圍設(shè)置定時噴灑除臭劑裝置，同時垃圾桶內(nèi)加裝除臭劑噴淋系統(tǒng)，及時對垃圾產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行分解掩蔽，避免發(fā)生除臭劑噴灑一段時間后失效的情況。

除臭劑的選擇上可以選擇現(xiàn)在主流的植物型、生物型除臭劑，上述除臭劑均可達(dá)到消除掩蔽臭味、高效安全的要求。單一定時噴淋設(shè)備造價為300～500 元，成本較低廉，實(shí)用性強(qiáng)。

5.2 對現(xiàn)有廚余垃圾桶進(jìn)行技術(shù)改造

通過對現(xiàn)有廚余垃圾桶桶壁、桶蓋的改造，或?qū)φ麄€分類投放點(diǎn)垃圾箱體的改造，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)減少臭氣產(chǎn)生、逸散的作用。

5.3 實(shí)施切實(shí)有效的垃圾桶站管理措施

1）大力推廣撤桶并站措施。根據(jù)小區(qū)空間布局條件和設(shè)計(jì)戶數(shù)，合理確定設(shè)置數(shù)量及位置，按照“一個小區(qū)一個方案”的原則，制定“撤桶并點(diǎn)”的個性化方案，減少污染臭源。

2）動態(tài)監(jiān)測垃圾桶設(shè)置合理性。當(dāng)出現(xiàn)垃圾滿溢或垃圾量相對不足時，應(yīng)及時調(diào)整垃圾桶數(shù)量，確保垃圾桶不滿冒、不閑置，尤其是產(chǎn)生垃圾較多的其他垃圾桶和廚余垃圾桶，應(yīng)合理分配設(shè)置數(shù)量。

3）合理布局桶站管理員崗位配置。當(dāng)出現(xiàn)垃圾桶滿冒、遺撒時，應(yīng)當(dāng)及時清掃散落的垃圾、污水、污漬；并檢查垃圾桶是否有破損，及時清洗擦拭垃圾桶及周圍地面墻面。當(dāng)垃圾收運(yùn)高峰期時，應(yīng)增加打掃沖洗頻率。避免臭味蔓延，造成居民反感。