第五章 堆肥处理场

肥料工艺与肥料资源利用第一章绪论第二章堆肥的基本原理第三章堆肥处理设施与机械第四章堆肥设施建设规模的计算第五章堆肥处理场的除臭第五章堆肥处理场的除臭第一节堆肥化过程中臭气发生特征第二节除臭方法及其特征第三节除臭装置规模的计算第一节堆肥化过程中臭气发生特征与畜禽养殖有关的恶臭物质种类恶臭物质的评定畜禽粪便堆肥化中臭气的产生与畜禽养殖有关的恶臭物质种类自然界具有某种臭味的化学物质有数十万种。实际上，我们平时嗅到的臭味是由几种、几十种甚至几百种臭气成分的综合作用。在养殖场、畜禽粪尿处理场或生活垃圾处理场等的臭气就是一种典型的复合臭气。

与畜禽养殖或粪尿处理有关的恶臭物质化合物有19种。其中主要有氨、含硫化合物、胺类和一些低级脂肪酸类物质等。但不同家畜的粪便所散发出的臭气成分是不同的。

猪粪以散发低级脂肪酸类臭气物质为主鸡粪与尿同时排出，因而NH3和CH3SSCH3的浓度特别高牛粪散发出的臭气成分尽管以低级脂肪酸为主，但与猪粪、鸡粪相比，臭气成分种类少、浓度低。

另外，在不同场合和不同养殖方式下，这些臭气成分存在的状态和浓度高低也不相同。在猪场、牛场和蛋鸡养殖场，家畜经常排泄粪尿而散发出大量臭气，由于经常清理养殖舍，不会有大量的排泄物堆集，再加上养殖场地面积较大、通风好，所以臭气浓度不太高。但在肉鸡养殖场，常常肉鸡出栏后才对场地进行清理，尽管在场内采用了添加有机敷料和通风等措施，由于鸡粪的分解，臭气浓度往往很高。19种恶臭物质的理化性状*因人的嗅觉敏感度差异很大，对同一物质所感觉到的气味也不同，表中所列出的臭气物质气味仅供参考。恶臭浓度恶臭强度恶臭物质的评定恶臭浓度臭气气味是人的嗅觉所感知到的一种不快感。评定恶臭物质最基本的方法就是嗅觉法。但由于人的嗅觉及灵敏度等各不相同，所以嗅觉法只能给出一个质的概念。此外，由于某些恶臭组分在空气中的含量又难于测定，所以目前通用的评定恶臭物质的方法是采用仪器测定和嗅觉法相结合来判断。二者之间的关系为：Y=10X

式中Y：恶臭浓度；X：嗅辨小组嗅觉阀值的平均值嗅辨小组将有臭空气用无臭空气对半稀释，直到嗅辨小组各成员感不到臭味为止，然后记录每个成员嗅辨样品的稀释倍数，求出各成员嗅阀值（嗅不出臭味的稀释倍数的对数）的平均值X。下表列出了一些恶臭物质的相对应的嗅觉阀值。恶臭物质的嗅觉阀值/×10-9

恶臭强度恶臭强度是指恶臭对人嗅觉的刺激程度。恶臭强度表示法与畜禽养殖有关的恶臭物质浓度（mg/L）与臭气强度的关系畜禽粪便堆肥处理过程中，如果通气条件良好、微生物活动旺盛，有机物质的分解比较彻底，产生的臭气物质浓度就相对较低。当通气不良而导致堆肥内部出现嫌气环境时，因有机物分解不彻底就会产生大量的低级脂肪酸和含硫化合物等臭气物质。由于这些物质在空气中的臭气阀值很低，空气中有少许含量就可以嗅到臭味。因此，堆肥过程中尽量保持堆肥内部处于良好的好气状态，特别是堆肥前对材料的水分含量和通气性进行调节，堆肥过程中实行强制通风和定时搅拌则是抑制臭气产生的重要措施。畜禽粪便堆肥化中臭气的产生畜禽粪便堆肥的最初阶段，易分解有机物质的快速分解（一般三天内即可达到分解高峰）消耗大量O2，从而造成局部性缺氧并产生大量含硫化合物。与此同时，在堆肥内部也开始产生一些有机酸和NH3，由于此时材料的pH值较低，因而尚不会造成NH3的挥发。随着堆肥内温度的不断上升，一些有机酸逐渐被分解而导致pH上升，就会出现大量NH3挥发。因此，在堆肥舍内NH3浓度有时可高达数百mg•L-1。上述一系列变化主要发生在堆肥开始后的4天之内，在此期间臭气成分中以含硫化合物、低级脂肪酸和NH3为主，其浓度也较高，5天以后则转化以NH3挥发为主，其它臭气成分的浓度也逐渐减轻。不同畜粪种类和不同的堆肥方式，其臭气产生的规律也有很大不同。自然堆积方式中，进行堆肥的搅拌时臭气味特别显著，而其它时间散发出的臭气浓度较低。在强制通风堆肥方式中，随着温度的上升氨气浓度也随之增加，通风期间散发出的臭气浓度也很高。在利用牛粪与稻草、稻壳和锯末等材料进行堆肥时，氨气释放量相当大。若按每吨堆肥原料排出的氨气量（以N计）计算的话，在堆肥过程中1吨牛粪可以排出的N量大约在0.7~2.1kg。因此，在选择脱臭方法时应选择能消除高浓度氨的方法与装置，并且最好能对排放出的氨进行回收。牛粪与锯末混合自然堆肥过程中臭气的产生与温度变化猪粪与锯末混合强制通风堆肥过程中臭气的产生与温度变化A=牛粪+蛭石；B=牛粪+锯末；C=牛粪+稻壳；D=牛粪+稻草牛粪堆肥过程中氨气的排放量（强制通风，每周搅拌一次）一、除臭方法及其种类二、生物除臭法及其特征三、适于畜粪尿处理场的生物除臭方法第二节除臭方法及其特征除臭方法及其种类水洗法药液处理法燃烧法吸附法空气稀释法掩蔽法臭氧氧化法生物除臭法水洗法是将臭气通入喷淋水雾的塔内或充填有多孔质滤材的塔中，当臭气从塔的底部向上通过时就被溶解在水中。这种方法对消除氨、低级胺类和低级脂肪酸等比较有效，但是该方法最大的问题是排出的废水中臭气成分、粉尘等含量较高，并且大量的废水也易产生二次污染。药液处理法是利用酸或碱与臭气反应达到除臭目的，但是当臭气浓度高、总量大的情况下需要消耗大量的酸碱，这不仅增加了臭气处理成本，同样也面临废液处理的问题。燃烧法不仅设备投资昂贵，而且运转费用也很高。吸附法因吸附材料的吸附容量问题需要经常更换材料或进行再生。臭氧氧化法又需要防止尾气中残留臭氧的问题等。

空气稀释法和掩蔽法尽管使人的嗅觉感不到臭气存在，但这些臭气仍被排放到空气中，长此以往会给环境来不良影响。

生物除臭法是利用微生物对臭气进行分解转化以达到消除臭气的目的。因该法所需材材易得、处理成本低和无二次污染等优点，最适合于畜禽养殖场、污水和畜禽粪便处理场使用。畜禽养殖和粪尿处理中常用的除臭方法及其特点生物除臭法及其特征生物除臭法的概念除臭微生物除臭原理生物除臭装置提高生物除臭能力的条件生物除臭法是在生物的作用下，通过生物化学反应来分解、转化臭气成分以达到除臭目的。目前，应用最多的是利用微生物来处理臭气。因此，也叫微生物除臭法。这种方法最大的优点是运转成本低、节省能源与资源和易于维护等。

生物除臭法的概念除臭微生物

霉菌、酵母菌、细菌等许多微生物都具有除臭功能，即使那些在有机物分解过程中产生臭气物质的细菌也能分解和消除臭气。在实际除臭过程中，仅依靠一种微生物类不可能将臭气物质完全消除。因为，某一种类的微生物只能利用某些臭气物质作为营养物并将其分解。如硝化细菌能以铵作为能源物质利用，其它的微生物则没有这种能力。以含硫化合物如硫化氢和甲硫醇等物质作为底物的细菌其底物范围也很窄。以丙酸、丁酸等作为底物的微生物种类很多，但它们不能利用氨或含硫化合物。一种微生物分解转化某种臭气物质形成的产物可能仍具有臭味，而这种仍具臭味的物质可能又是另一种微生物的营养物。因此，除臭过程是由多种微生物共同作用完成的。当具有除臭功能的微生物与臭气成分接触时，微生物首先将臭气分子吸收到体内并将其氧化成二氧化碳、水、硫酸根离子、硝酸根离子等无臭味物质。这样，通过微生物的氧化反应，微生物从中获得能量并利用臭气中某些元素成分进行大量繁殖。当环境中这些臭气物质含量少时，微生物因得不到充足的能量就不能大量增殖。相反，如果环境中这些臭气物质多时，微生物就可大量增殖，因此除臭能力就会非常强大。除臭原理生物除臭的基本原理I能量氧化分解菌体合成菌体生命维持二氧化碳、水、硫酸根、硝酸根氧气臭气成分菌体的增殖生物除臭法基本原理II（以NH3为例）

生物除臭装置制作高效除臭装置重要条件臭气成分与细菌的接触效率高具有微生物活动的适宜环境条件液相法固相法生物除臭装置曝气法喷淋法向含有除臭菌的溶液中通入臭气（液相法：曝气法）用含有除臭菌的溶液在装置的上方喷淋，臭气从装置底部通入（液相法：喷淋法。曝气法是利用曝气泵将臭气通入废水处理设施的活性污泥池中进行除臭。该法中臭气与菌接触效率高，可以处理臭气，但由于需要的通气泵压力大、运转费用较高，所以一般不专门建立除臭装置，常与废水处理设施共用。喷淋法通气泵所需的压力小，运转费用低，不过由于含菌溶液是通过喷淋方式与臭气成分接触，与曝气法相比接触效率低。为了提高含菌溶液与臭气的接触效率，在装置中增加几层金属网，可以使溶液因金属网的阻挡而增加溶液在塔内的滞留时间。这种方式中气体在塔内通过的速度大约为1m/s，即使是很小的装置也可以处理大量臭气。可以处理氨、醛类、醇类、有机酸、有机溶剂等气体，但对消除含硫有机物的臭气效果较差。装置内充填有表面付着大量除臭菌的固体材料，臭气从底部通入（固相法）装置内脱臭材料的接菌方法很简单，通常用含菌的液体（可以用城市污水处理场的活性污泥配制）从装置上部流下，这样装置材料表面就付着了很多除臭菌。一般在除臭装置运转前进行一次接菌就足够了，因为随着臭气的通入那些能够分解臭气的菌会很快增殖。提高生物除臭能力的条件水分含量能源源及其它营养物质盐浓度pH温度氧气有毒物（1）水分含量装置内缺水细菌活性极其低下或处于休眠。固相法需经常补充散失的水分。装置内水分含量较高时pH及盐浓度也相对较低有利于微生物活动。但含水量过高，细菌表面水层较厚会影响臭气分子与细菌的接触。因此，固相法中合适的含水量必须考虑细菌的活性和细菌与臭气的接触效率两个方面。水分补充次数与固相材质、流入臭气的量、湿度要求、臭气成分等多因素有关。依材料保水性有的几乎不用补充水，有的需每周或每天进行一次补水等。当然因季节不同水分蒸发量不同，所以生产中也应注意。对于含硫臭气，如负荷高的场合材料pH下降会抑制细菌的活动，所以增加补给水分有利于提高除臭效率。（2）能源源及其它营养物质除臭中起主导作用的细菌主要靠分解臭气成分获得能量，所以不需要外加任何能源物质。但是，除臭装置内，是多种类的细菌混合体，因此向装置内补充能源物质，除少量增加运转费用外，不会因除臭菌以外的细菌大量增殖而降低除臭效果率。相反，这些微生物的通过增殖等活动为除臭菌创造更好的微域环境。作为细菌增殖必要的C源可以来自臭气成分、随臭气进入的二化碳和其它有机成分，因此不需要添加其它物质。不足的主要的N源，当臭气中不含氨、胺类物质时，需要添加少量的尿素、硫酸铵等。其它的营养物质源以自来水补给就足够了。（3）盐浓度臭气成分中含量有N、S等元素时，通过氧化可以产生硫酸盐、硝酸盐等使材料中盐浓度增高，从而降低细菌的活性。一般盐浓度低于1%为宜。液相法可以通过更换一部分溶液来解决。固相法中，可以通过从装置上部喷淋水分来洗去多余的盐分。（4）pH具有除臭能力的菌适宜的pH大部在中性附近。只有处理H2S等含硫气体时pH处于酸性范围有利。处理氨、胺和有机酸时，原则上不必对pH进行调整，但在固相法中处理高浓度和这类气体时，臭气入口处的pH上升或下降幅度很大，所以需要用水频繁地淋洗以对pH进行调节。总体而言，对pH变化进行监测，是把握处理状况以维持高效除臭的有力手段。（5）温度除臭菌大部分是在10~40℃中温区域内活动的中温型细菌。最适宜的温度在30℃左右。因此，在除臭过程中尽量装置内温度稳定在30℃左右是保持高效除臭的重要条件。在冬季严寒时，除采取保暖措施外也可以将装置设成地下或半地下式。如果要处理的臭气温过高应该首先将臭气冷却后再通入除臭装置，否则会因温度过高（40℃以上）使微生物失去活性。相反，如果要处理的臭气来自冷库等低温场所，就应该首先将其预热后再通入除臭装置内。（6）氧气一般情况下，通入的臭气成分都混有空气成分，所以一般装置内不缺乏氧化。但在液相法中常因通入臭气成分的影响使水中氧的溶解量减少，所以必要时需要将臭气用空气进行稀释或另设氧气通入管。在固相法中，有时会因长时间使用使材料孔隙堵塞，造成局部缺氧。因此，应定期对除臭材料进行重新装填以增加通气性等。（7）有毒物在臭气成分中，有时含有有毒物质。在液相法中，由于气液比例小，细菌周围的水溶液中有毒物质浓度低，所以通入臭气中有毒物质浓度小时，一般不会造成除臭活性降低。但是，在固相法中，因气液比大，有毒物质可能会对细菌造成影响。因此，在除臭中，如果发现除臭效率持续低迷时，应该检查是否有有毒物质的积蓄。1、土壤除臭法2、珍珠岩棉除臭法3、堆肥除臭法4、活性污泥除臭法5、泥炭除臭法6、锯末除臭法适于畜粪尿处理场的生物除臭方法土壤除臭法——原理臭气通入土壤，臭气成分首先被土壤颗粒吸附或溶解于土壤水溶液中，然后在土壤微生物的作用下将其分解转化达到消除臭气的目的。这种方法是生物除臭法中应用最早，因为管理和使用简便、不需要添加任何微生物和其它辅助性材料，至今在国外尤其是在日本和欧洲应用仍相当广泛。适合于该方法的土壤要求具有质地疏松、富含有机质、通气性和保水性能强等特点，符合这些条件的土壤主要有火山灰土和腐殖质土（如森林表层土）。在无法得到上述土壤的情况下，也可以进行人工配制。例如，可以利用一些富含有机质的表层土壤与一些有机材料如堆肥等按一定比例混合制成。土壤除臭法——构造装置中除臭用土层一般在50cm（最初60cm，后压实到50cm），除臭能力以通入空气中的NH3浓度在200mg•kg-1以下为宜。土壤下部通气静止压力最好在2000~3500Pa左右，通风速度过高就会引起土壤颗粒发生震动而导致土壤压实，使通气阻抗力增加并降低除臭效果。通入的NH3如果超过了土壤微生物每日能作用的量，除臭效果就会降低。另外，通入的空气温度不能超过40℃，相反，如果通入气体温度低于10℃也会降低微生物的除臭能力。为了防风、防雨整个土壤除臭装置应设置在塑料大棚内，冬季也可以起到保温的效果。这种除臭方法最大的缺点是占用土地面积大，因此在土地面积狭小的养殖场或畜粪处理场不宜采用。该装置使用一定时间后还需要进行人工疏松以利于空气流通。此外，在温暖季节土壤表层容易生长杂草，因为根系的生长也会影响土壤的通气性，所以最好及时除去。当然，在不影响通气的情况下也可以种植少量花草美化环境。土壤除臭法——装置面积与规模的计算从处于密闭状态的堆肥装置排出的臭气量(必要换气量)设为Q(m3/分)，通过土壤层的风速设为V(mm/s)，必要的土壤除臭面积A（m2）则为：A=1000×Q/60×V=16.7×Q/V（通过土壤层的风速=通气量/通气床面积）尽管通过土壤层的风速应根据臭气浓度、每天脱臭时间、面积规模大小等因素来决定，但通常在5mm/s左右为宜。

土壤除臭法——除臭装置的制作方法

除臭槽本体的形状没有严格的规定，可以根据建设场所而定。由于土壤除臭装置的设施面积相对较大，所以应留有一定空地供维修和用做人行通道。送入主通风道的风速通常以10mm/s以下为宜，主风道的断面形状圆形（或方形）。除臭槽下部主风道断面积应比通风机出口断面大。建设较大规模除臭设施时，主风道可以用水泥砌成U形管形，小规模的可以用耐腐塑料管代替。通往通气床的支风道可全部用多孔塑料管（Ф10cm）。在主风道和支风道周围都要覆以卵石。为了防止碎石从通风道的小孔进入管道和因石块过重压坏管道，在铺设卵石时应以人工进行。在铺设完主风道、支风道和碎石后层，应再在上面盖一层石棉网或尼龙布以防止细砂或土壤落入石缝以免造成通气阻碍，在石棉网上还应铺设5cm左右的细砂以利于臭气的散布。

土壤除臭装置的外观土壤除臭装置的土壤表面珍珠岩棉除臭法——原理与构造该材料膨松、比重小，通气阻抗力只有土壤的1/3~1/5，除臭装置充填高度可以为土壤的3~5倍，充填高度可在2~2.5m。因此，除臭装置占地面积相对较小。但是，该材料保水能力差而容易失水，在使用该材料制作脱臭装置时上部应配有散水管道，散水量一般在每天20L/m3左右为宜。装置的下部构造同土壤除臭槽。在寒冷地区，为了保温可以建成半地下式的，在空气出口处再设置防风网以防止外界寒风进入除臭槽。

珍珠岩棉除臭法——装置的保养与管理