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[摘要]隨著城市化建設(shè)的不斷加快，城市排水系統(tǒng)趨于系統(tǒng)化和復(fù)雜化，污水透氣井、污水窨井、污水提升泵站作為城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，其惡臭的去除直接影響著排水系統(tǒng)的投資造價、運行安全、管理難易程度等方面。鑒于排水管網(wǎng)附屬設(shè)施在運行過程中散發(fā)惡臭的擾民問題，影響環(huán)境和人體健康，本文介紹一種新型的除臭工藝技術(shù)并給出典型應(yīng)用。該技術(shù)以干式氣相化學(xué)過濾介質(zhì)為核心，具有除臭高效徹底、占地面積小、運維便利、安全穩(wěn)定、可無動力運行的優(yōu)勢，對消除公共活動區(qū)和民眾集聚區(qū)的惡臭尤為有效，可作為常規(guī)除臭工藝的補充和替代。

[關(guān)鍵詞]干式氣相化學(xué)過濾；污水提升泵站；污水窨井；污水透氣井；無動力

城市排水系統(tǒng)是收集、輸送城市污水和雨水的重要公用設(shè)施，排水管道、污水提升泵站、污水窨井、污水透氣井作為城市排水系統(tǒng)的重要組成部分，往往建設(shè)在人口密集的居民生活區(qū)和公共活動區(qū)。污水在長距離的缺氧輸送過程中，水中的含氮、硫有機物極易分解生成以硫化氫為主的惡臭物質(zhì)，并通過污水窨井、透氣井、污水提升泵站等附屬設(shè)施逸散至上述環(huán)境敏感點，引起管道腐蝕、惡臭以及人類健康危害等一系列問題[1]。排水設(shè)施未設(shè)除臭措施或除臭設(shè)施不完善，導(dǎo)致惡臭/異味是當(dāng)前投訴最強烈的環(huán)境問題之一[2]，且已建除臭設(shè)施雖滿足現(xiàn)行國家惡臭排放標(biāo)準(zhǔn)，但臭味依然明顯，給民眾帶來嚴重的不舒適之感，未滿足“民標(biāo)”，民眾不勝其擾。針對排水系統(tǒng)未建除臭設(shè)施或惡臭已滿足“國標(biāo)”、“地標(biāo)”等排放標(biāo)準(zhǔn)，但不滿足“民標(biāo)”的情況；惡臭中的致病微生物氣溶膠隨空氣擴散，引起過敏性疾病或動物、人類疾病的流行性傳播，嚴重影響民眾的身體健康，引發(fā)潛在的環(huán)境和健康風(fēng)險；在居民集聚區(qū)、公共活動區(qū)、景區(qū)等不便于設(shè)置符合規(guī)范或環(huán)評要求的高聳排氣筒，須執(zhí)行更嚴格的惡臭排放標(biāo)準(zhǔn)的場景，引入一種新型的除臭工藝，干式氣相化學(xué)過濾工藝，該工藝已應(yīng)用于上海、杭州[3-4]、新疆等地的污水提升泵站、污水窨井及透氣井的除臭，其適用范圍廣、反應(yīng)速度快、除臭徹底有效，比常規(guī)除臭工藝更穩(wěn)定高效、占地面積更小、運行費用更低，為降低城市排水管網(wǎng)輸送過程對居民生活和工作的不良影響提供安全保障，維護社會穩(wěn)定。

1干式氣相化學(xué)過濾除臭工藝

1.1除臭原理

干式氣相化學(xué)過濾工藝是一種以“干式氣相化學(xué)濾料”為核心材料，以“物理吸附+化學(xué)吸附”為核心原理的氣體深度凈化工藝，針對目標(biāo)氣體中的特征物質(zhì)，高效、有選擇性的去除污染物。干式氣相化學(xué)濾料采用多孔性材料做基材，通過化學(xué)吸收作用去除空氣中的有害氣體。該濾料負載了催化劑、氧化劑和反應(yīng)指示劑等化學(xué)物質(zhì)，可根據(jù)臭氣特點和應(yīng)用場景靈活搭配。對于空氣中的臭味因子、腐蝕性氣體或有毒氣體先通過多孔材料吸附截留，污染物質(zhì)被吸附或捕捉在濾材中，然后在催化劑的作用下與氧化劑、酸堿等化學(xué)物質(zhì)中的活性成分進行氧化還原反應(yīng)、酸堿中和等，破壞污染物分子結(jié)構(gòu)并逐步將其氧化生成最終產(chǎn)物，如無機鹽、水和二氧化碳等，確保污染氣體一旦從環(huán)境中去除，則無法再重新回到空氣中，最后經(jīng)過濾料處理后釋放出無毒、無味、無腐蝕性的潔凈氣體。

1.2工藝優(yōu)勢及特點

1.2.1除臭優(yōu)勢(1)廣譜除臭：對于臭氣組分，如氨氣、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、三甲胺等惡臭物質(zhì)具有廣泛的化學(xué)吸附和去除效果；(2)深度除臭：對臭氣污染物，可去除至ppb級別；處理效果可滿足排口臭氣濃度≤200(無量綱)，廠界臭氣濃度≤10(無量綱)的要求。根據(jù)筆者在多個城市排水設(shè)施除臭的項目經(jīng)驗表明，一般臭氣濃度低于200，才能保證排口無明顯臭味，達到較為舒適的嗅辯度；(3)效果穩(wěn)定：吸附效率全周期穩(wěn)定，不存在處理效率衰減的現(xiàn)象；抗沖擊負荷強；且不會出現(xiàn)活性炭吸附低濃度時“進出口濃度倒掛”現(xiàn)象；(4)超大容量：如硫化氫等物質(zhì)的吸附容量大于45%(質(zhì)量比)；(5)干濕通用：濾料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不受空氣濕度的影響，不會因前端預(yù)處理工藝，如噴淋或生物處理而造成吸附效率降低的現(xiàn)象發(fā)生。1.2.2性能特點(1)濾料安全：濾料通過UL防火阻燃認證；濾料經(jīng)第三方檢測，經(jīng)腐蝕性、浸出毒性、易燃性、反應(yīng)性、毒性物質(zhì)含量等檢測均屬實際無毒；(2)固廢處置：使用后的化學(xué)廢料經(jīng)國家級固廢中心鑒定為一般固體廢棄物，可填埋處理，不會釋放已吸收氣體，不存在二次污染；(3)風(fēng)阻小：過濾單元壓力損失不超過1000Pa/m，動能消耗小；(4)結(jié)構(gòu)靈活：采用模塊式結(jié)構(gòu)，工廠組裝完成，現(xiàn)場一體化安裝，工期短，滿足不同處理工況下的設(shè)備定制要求；(5)濾料壽命長：濾料更換周期一般設(shè)計為12~24個月，通過濾材壽命分析技術(shù)(MLA)，可準(zhǔn)確預(yù)知更換時間。

1.3常用化學(xué)濾料及化學(xué)反應(yīng)

干式氣相化學(xué)過濾除臭工藝源自于歐美，與活性炭對污染氣體的廣譜性吸附不同，化學(xué)濾料具有專一性，不同濾料對應(yīng)去除獨特的特征污染物。城市排水設(shè)施所產(chǎn)生的臭氣物質(zhì)主要為硫化氫、甲硫醇、氨等，所使用的濾料一般有三類：(1)硫化氫專用濾料：主要化學(xué)反應(yīng)成分為氧化鎂、氧化鐵、氫氧化鉀，基材為活性炭；(2)氨專用濾料：主要化學(xué)反應(yīng)成分為磷酸，基材為活性炭；(3)VOCs、硫醇專用濾料：主要化學(xué)反應(yīng)成分為高錳酸鈉、高錳酸鉀，基材為活性氧化鋁。以上化學(xué)濾料發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：①硫化氫的去除：3H2S+8KMnO4→3K2SO4+8MnO2+2NaOH+2H2OH2S+2KOH→K2S+2H2OFe2O3+3H2S→2FeS+S+3H2OH2S+MgO→H2O+MgS②甲硫醇的去除：3CH3SH+4KMnO4+2H2O→3CH3SO2H+4MnO2+4NaOH③氨的去除：H3PO4+NH3→(NH4)H2PO4利用干式氣相化學(xué)濾料的酸堿性、氧化性去除臭氣污染物，與污染物濃度、種類、特性、反應(yīng)環(huán)境的溫度、濕度等因素密切相關(guān)，且有催化劑參與其中，其過程極其復(fù)雜，反應(yīng)機理仍在進一步研究中。

1.4工藝流程

干式氣相化學(xué)過濾工藝一般的工藝流程如圖1所示。對于干式氣相化學(xué)過濾工藝在污水提升泵站、污水窨井、污水透氣井及其它排水設(shè)施除臭中的應(yīng)用，一般工藝流程如下：污染源中的臭氣收集，經(jīng)預(yù)處理(若有)后進入干式氣相化學(xué)過濾裝置，依次進入除霧器、G4初效過濾器、多級化學(xué)濾料箱(可根據(jù)現(xiàn)場污染情況，設(shè)為單級、兩級或多級)、F7中效過濾器、抽吸風(fēng)機處理后，排出達標(biāo)的潔凈空氣，從而完成整個凈化流程。臭氣首先通過除霧器和初效過濾器進行預(yù)過濾，除濕除塵，然后通過多級化學(xué)過濾床層，床層內(nèi)依次填充有針對性的去除H2S、NH3、還原硫(TRS)及有機廢氣(VOCs)的專用化學(xué)濾料，廢氣污染物首先被吸附到化學(xué)濾料中，然后污染物與化學(xué)濾料中的活性成分在催化劑的作用下發(fā)生氧化還原、酸堿中和等化學(xué)反應(yīng)，將有毒有害的臭氣污染物轉(zhuǎn)化為無毒無臭的無機物質(zhì)。凈化后的臭氣含有從化學(xué)濾料中帶出的少量粉塵和無機顆粒，通過中效過濾器攔截吸附后排出潔凈的達標(biāo)空氣。

1.5與常規(guī)除臭工藝比較

城市排水設(shè)施常用的除臭工藝有化學(xué)洗滌、植物液噴淋、低溫等離子、光解催化、生物濾池、活性炭吸附等[5]。各工藝均有一定的除臭效果，組合使用一般能滿足現(xiàn)行國標(biāo)《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿，2018年版)，即有組織排放的出口臭氣濃度(無量綱)可達到2000，甚至1000以內(nèi)，可通過環(huán)保驗收，但仍然會引起民眾的強烈不舒適感。要想達到排口無明顯臭味，減少惡臭投訴，根據(jù)筆者多年來的工程經(jīng)驗表明，臭氣濃度須達到200(無量綱)以內(nèi)。在干式氣相化學(xué)過濾工藝未被引進前，一般在除臭工藝末端增設(shè)活性炭吸附工藝作為保障[6]。筆者將干式氣相化學(xué)過濾工藝與活性炭吸附工藝作多方面比較?；钚蕴课降暮诵脑硎抢没钚蕴课⒖椎姆兜氯A力捕捉污染物分子，是一種“氣-固”吸附，動態(tài)平衡的過程。當(dāng)達到一定的工況條件時，活性炭吸附的物質(zhì)還能被脫附解析出來。通常，活性炭吸附的排放水平只能做到ppm級，一直處于動態(tài)平衡。而化學(xué)過濾由于是不可逆的反應(yīng)過程，理論上可做到100%的去除率，在實際應(yīng)用過程中，由于傳質(zhì)等問題，一般可做到ppb級的排放水平，真正達到無臭排放?；瘜W(xué)濾料可與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變惡臭物質(zhì)形態(tài)，生成無機鹽、二氧化碳和水，可真正無臭，而活性炭僅為物理吸附，污染物存留在微孔內(nèi)，通過低濃度氣體或環(huán)境溫度較高時，會發(fā)生解析現(xiàn)象，進出口濃度倒掛，造成環(huán)境惡臭加劇。具體比較如表1所示。

2干式氣相化學(xué)過濾工藝在城市排水設(shè)施除臭中的典型應(yīng)用

干式氣相化學(xué)過濾除臭工藝已進入工程實踐階段，并取得了良好的效果，尤其適用于在城市居民生活區(qū)和公共活動區(qū)，對除臭效率、占地面積、運維管理、運行穩(wěn)定、安全性能均要求較高的場合。以下介紹干式氣相化學(xué)過濾工藝分別應(yīng)用于排水提升泵站、污水檢查井、污水透氣井的除臭情況。

2.1雨污水調(diào)蓄池綜合除臭

蘇州河夢清園環(huán)保主題公園位于上海市中心蘇州河老虎爪灣段南岸的半島地塊，利用該園區(qū)地下空間建設(shè)了一座有效容積25000m3的雨污水調(diào)蓄池。該調(diào)蓄池用于收納初期雨水和部分生活污水，減輕雨水帶給蘇州河的污染。2019年前池內(nèi)初期雨水和污水厭氧發(fā)酵后排出的臭氣收集后尚未處理，直接排入園內(nèi)，給園區(qū)及周邊工作、生活、休閑區(qū)帶來了不良影響，引發(fā)環(huán)境投訴不斷。運營單位上海市城市排水有限公司要求臭氣治理后滿足上海地標(biāo)《城鎮(zhèn)污水處理廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/982-2016)，周界最高臭氣濃度在10以內(nèi)，且聞不到明顯臭味，基本杜絕民眾投訴。由于地表為主題公園，除臭設(shè)施只能建設(shè)在地下通風(fēng)機房內(nèi)，若使用常規(guī)的除臭工藝，如生物濾池、低溫等離子、光催化氧化、活性炭吸附或組合工藝，現(xiàn)有用地不滿足且施工難度極大，還可能存在不能解決惡臭投訴的風(fēng)險。經(jīng)過工藝論證，處理措施如下：(1)選用一套處理風(fēng)量20000m3/h的兩級干式氣相化學(xué)過濾裝置，占地面積11m2，功率15kw。設(shè)置于地下通風(fēng)機房內(nèi)，用于處理調(diào)蓄水池的臭氣。(2)其它臭氣源，地面一座透氣井、九座水力翻斗檢查井、兩座污水窨井及提升泵房內(nèi)的兩扇排氣窗處，均設(shè)置無動力的化學(xué)過濾箱，所有外排臭氣源均須通過無動力干式氣相化學(xué)過濾箱后方可外排，確保不遺漏任何一處臭氣源。臭氣治理措施實施后，所有廢氣指標(biāo)遠小于標(biāo)準(zhǔn)要求值，排出的臭氣濃度131(無量綱)，氨1.5mg/Nm3，硫化氫及甲硫醇未檢出，園區(qū)內(nèi)及周界臭氣濃度未檢出(檢出限為10)。除臭系統(tǒng)自2019年9月運行以內(nèi)，迄今無一例環(huán)境投訴發(fā)生。

2.2污水提升泵站除臭

新疆阿拉爾市的四座生活污水提升泵站，均位于商業(yè)區(qū)和居民區(qū)，無任何臭氣收集及治理措施，夏天惡臭問題引發(fā)民眾強烈投訴。2022年5月在泵站內(nèi)各設(shè)置一套一體化除臭裝置，臭氣風(fēng)量分別為1000m3/h、2000m3/h、2000m3/h、4000m3/h，均為低溫等離子+干式氣相化學(xué)過濾組合工藝，最大占地面積不超過10m2，最大運行功率不超過3kw。運行迄今，當(dāng)?shù)匕讜儨囟榷嘣?0℃以上，但再無一例惡臭環(huán)境投訴問題發(fā)生。位于上海松江區(qū)的A6泵站，鄰近廣富林考古遺址博物館，風(fēng)量3000m3/h，2021年安裝一套干式氣相化學(xué)過濾裝置，進口臭氣濃度1000~2000(無量綱)，出口臭氣濃度穩(wěn)定保持在150以內(nèi)。2.3污水窨井、污水透氣井除臭對于污水窨井和污水透氣井除臭，現(xiàn)場無外接電源條件，一般要求無動力運行，對除臭工藝的處理效果、壓降、環(huán)境適應(yīng)性均有嚴格要求，因此限制了大部分除臭工藝的使用。經(jīng)以下建在上海的案例證明，干式氣相化學(xué)除臭工藝極其適合處理該類設(shè)施的臭氣。具體排水設(shè)施為：(1)上海市防汛物資倉庫(談家橋路基地)內(nèi)污水透氣井；(2)上海市平吉路處污水透氣井；(3)上海新松潘泵站處透氣井。(4)上海市汶水路(鄰近滬太支路)污水提升泵站處污水窨井。以上設(shè)施周邊均有居民區(qū)，存在污水厭氧發(fā)酵后排出臭氣的現(xiàn)象，且臭氣尚未處理而直接外排，給周邊環(huán)境帶來了不良影響。2019年以來利用無動力的干式氣相化學(xué)過濾裝置處理后，干式氣相化學(xué)過濾除臭模塊隱藏于排水設(shè)施內(nèi)，從外表看不到已設(shè)置除臭措施，排水設(shè)施正常運行，而排口聞不到明顯臭味，迄今無投訴發(fā)生。與污水提升泵站、蓄水池等風(fēng)量較大，需使用風(fēng)機收集臭氣的有動力除臭設(shè)施不同，以上污水窨井、透氣井等風(fēng)量小，但臭味強烈，且無無外接電源條件，使用無動力的干式氣相化學(xué)過濾工藝，不額外占地、可隱藏式安裝、不影響原設(shè)施使用功能、無用電要求、可間歇運行、除臭效果穩(wěn)定。綜合考慮，除干式氣相化學(xué)過濾工藝外，目前尚未有其它除臭工藝能整體滿足上述要求。

3干式氣相化學(xué)過濾工藝在城市排水設(shè)施除臭中的應(yīng)用展望

干式氣相化學(xué)過濾工藝作為近年來新興的除臭工藝，針對城市居民集聚區(qū)、公共活動區(qū)等惡臭嚴重擾民，尚無妥善的解決方案這一痛點應(yīng)運而生，尤其適合用地緊張、除臭設(shè)施改造困難、外接電源不便，而除臭要求高，可有動力/無動力運行的應(yīng)用場景，如污水提升泵站、雨/污水調(diào)蓄池、污水窨井、污水透氣井等設(shè)施的除臭。事實證明，相對其他常規(guī)除臭工藝，干式氣相化學(xué)過濾工藝應(yīng)用于上述排水設(shè)施，除臭效果穩(wěn)定可靠，除臭徹底，可確保排口無臭味，后續(xù)基本無擾民投訴，是一種環(huán)境友好性、惡臭根治徹底性的除臭技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。但大規(guī)模應(yīng)用，還有待解決原料成本高、濾料渠道少、貨期長、廢料如何處置的問題。目前化學(xué)濾料一般源自歐美，若國內(nèi)開發(fā)價廉質(zhì)優(yōu)的化學(xué)濾料，提高濾料有效成分，延長使用壽命，法理性確定廢料為一般固廢，則該技術(shù)有望成為城市排水設(shè)施除臭的主力軍，將對降低惡臭擾民投訴作出重大貢獻。

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作者：龔本濤 單位：上海華勵振環(huán)?？萍加邢薰?