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

[關鍵詞]干式氣相化學過濾；污水提升泵站；污水窨井；污水透氣井；無動力

城市排水系統是收集、輸送城市污水和雨水的重要公用設施，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的重要組成部分，往往建設在人口密集的居民生活區和公共活動區。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，并通過污水窨井、透氣井、污水提升泵站等附屬設施逸散至上述環境敏感點，引起管道腐蝕、惡臭以及人類健康危害等一系列問題[1]。排水設施未設除臭措施或除臭設施不完善，導致惡臭/異味是當前投訴最強烈的環境問題之一[2]，且已建除臭設施雖滿足現行國家惡臭排放標準，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”，民眾不勝其擾。針對排水系統未建除臭設施或惡臭已滿足“國標”、“地標”等排放標準，但不滿足“民標”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，引發潛在的環境和健康風險；在居民集聚區、公共活動區、景區等不便于設置符合規范或環評要求的高聳排氣筒，須執行更嚴格的惡臭排放標準的場景，引入一種新型的除臭工藝，干式氣相化學過濾工藝，該工藝已應用于上海、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、反應速度快、除臭徹底有效，比常規除臭工藝更穩定高效、占地面積更小、運行費用更低，為降低城市排水管網輸送過程對居民生活和工作的不良影響提供安全保障，維護社會穩定。

1干式氣相化學過濾除臭工藝

1.1除臭原理

干式氣相化學過濾工藝是一種以“干式氣相化學濾料”為核心材料，以“物理吸附+化學吸附”為核心原理的氣體深度凈化工藝，針對目標氣體中的特征物質，高效、有選擇性的去除污染物。干式氣相化學濾料采用多孔性材料做基材，通過化學吸收作用去除空氣中的有害氣體。該濾料負載了催化劑、氧化劑和反應指示劑等化學物質，可根據臭氣特點和應用場景靈活搭配。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、酸堿等化學物質中的活性成分進行氧化還原反應、酸堿中和等，破壞污染物分子結構并逐步將其氧化生成最終產物，如無機鹽、水和二氧化碳等，確保污染氣體一旦從環境中去除，則無法再重新回到空氣中，最后經過濾料處理后釋放出無毒、無味、無腐蝕性的潔凈氣體。

1.2工藝優勢及特點

1.2.1除臭優勢(1)廣譜除臭：對于臭氣組分，如氨氣、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、三甲胺等惡臭物質具有廣泛的化學吸附和去除效果；(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。根據筆者在多個城市排水設施除臭的項目經驗表明，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)效果穩定：吸附效率全周期穩定，不存在處理效率衰減的現象；抗沖擊負荷強；且不會出現活性炭吸附低濃度時“進出口濃度倒掛”現象；(4)超大容量：如硫化氫等物質的吸附容量大于45%(質量比)；(5)干濕通用：濾料結構穩定，不受空氣濕度的影響，不會因前端預處理工藝，如噴淋或生物處理而造成吸附效率降低的現象發生。1.2.2性能特點(1)濾料安全：濾料通過UL防火阻燃認證；濾料經第三方檢測，經腐蝕性、浸出毒性、易燃性、反應性、毒性物質含量等檢測均屬實際無毒；(2)固廢處置：使用后的化學廢料經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)風阻小：過濾單元壓力損失不超過1000Pa/m，動能消耗小；(4)結構靈活：采用模塊式結構，工廠組裝完成，現場一體化安裝，工期短，滿足不同處理工況下的設備定制要求；(5)濾料壽命長：濾料更換周期一般設計為12~24個月，通過濾材壽命分析技術(MLA)，可準確預知更換時間。

1.3常用化學濾料及化學反應

干式氣相化學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，化學濾料具有專一性，不同濾料對應去除獨特的特征污染物。城市排水設施所產生的臭氣物質主要為硫化氫、甲硫醇、氨等，所使用的濾料一般有三類：(1)硫化氫專用濾料：主要化學反應成分為氧化鎂、氧化鐵、氫氧化鉀，基材為活性炭；(2)氨專用濾料：主要化學反應成分為磷酸，基材為活性炭；(3)VOCs、硫醇專用濾料：主要化學反應成分為高錳酸鈉、高錳酸鉀，基材為活性氧化鋁。以上化學濾料發生的主要化學反應方程式如下：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、反應環境的溫度、濕度等因素密切相關，且有催化劑參與其中，其過程極其復雜，反應機理仍在進一步研究中。

1.4工藝流程

干式氣相化學過濾工藝一般的工藝流程如圖1所示。對于干式氣相化學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施除臭中的應用，一般工藝流程如下：污染源中的臭氣收集，經預處理(若有)后進入干式氣相化學過濾裝置，依次進入除霧器、G4初效過濾器、多級化學濾料箱(可根據現場污染情況，設為單級、兩級或多級)、F7中效過濾器、抽吸風機處理后，排出達標的潔凈空氣，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過濾，除濕除塵，然后通過多級化學過濾床層，床層內依次填充有針對性的去除H2S、NH3、還原硫(TRS)及有機廢氣(VOCs)的專用化學濾料，廢氣污染物首先被吸附到化學濾料中，然后污染物與化學濾料中的活性成分在催化劑的作用下發生氧化還原、酸堿中和等化學反應，將有毒有害的臭氣污染物轉化為無毒無臭的無機物質。凈化后的臭氣含有從化學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空氣。

1.5與常規除臭工藝比較

城市排水設施常用的除臭工藝有化學洗滌、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行國標《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93)和《惡臭污染物排放標準》(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，可通過環保驗收，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，根據筆者多年來的工程經驗表明，臭氣濃度須達到200(無量綱)以內。在干式氣相化學過濾工藝未被引進前，一般在除臭工藝末端增設活性炭吸附工藝作為保障[6]。筆者將干式氣相化學過濾工藝與活性炭吸附工藝作多方面比較。活性炭吸附的核心原理是利用活性炭微孔的范德華力捕捉污染物分子，是一種“氣-固”吸附，動態平衡的過程。當達到一定的工況條件時，活性炭吸附的物質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，一直處于動態平衡。而化學過濾由于是不可逆的反應過程，理論上可做到100%的去除率，在實際應用過程中，由于傳質等問題，一般可做到ppb級的排放水平，真正達到無臭排放。化學濾料可與污染物發生化學反應，轉變惡臭物質形態，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，通過低濃度氣體或環境溫度較高時，會發生解析現象，進出口濃度倒掛，造成環境惡臭加劇。具體比較如表1所示。

2干式氣相化學過濾工藝在城市排水設施除臭中的典型應用

干式氣相化學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和公共活動區，對除臭效率、占地面積、運維管理、運行穩定、安全性能均要求較高的場合。以下介紹干式氣相化學過濾工藝分別應用于排水提升泵站、污水檢查井、污水透氣井的除臭情況。

2.1雨污水調蓄池綜合除臭

蘇州河夢清園環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，利用該園區地下空間建設了一座有效容積25000m3的雨污水調蓄池。該調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年前池內初期雨水和污水厭氧發酵后排出的臭氣收集后尚未處理，直接排入園內，給園區及周邊工作、生活、休閑區帶來了不良影響，引發環境投訴不斷。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《城鎮污水處理廠大氣污染物排放標準》(DB31/982-2016)，周界最高臭氣濃度在10以內，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，除臭設施只能建設在地下通風機房內，若使用常規的除臭工藝，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險。經過工藝論證，處理措施如下：(1)選用一套處理風量20000m3/h的兩級干式氣相化學過濾裝置，占地面積11m2，功率15kw。設置于地下通風機房內，用于處理調蓄水池的臭氣。(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的兩扇排氣窗處，均設置無動力的化學過濾箱，所有外排臭氣源均須通過無動力干式氣相化學過濾箱后方可外排，確保不遺漏任何一處臭氣源。臭氣治理措施實施后，所有廢氣指標遠小于標準要求值，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，園區內及周界臭氣濃度未檢出(檢出限為10)。除臭系統自2019年9月運行以內，迄今無一例環境投訴發生。

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，均位于商業區和居民區，無任何臭氣收集及治理措施，夏天惡臭問題引發民眾強烈投訴。2022年5月在泵站內各設置一套一體化除臭裝置，臭氣風量分別為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，當地白晝溫度多在30℃以上，但再無一例惡臭環境投訴問題發生。位于上海松江區的A6泵站，鄰近廣富林考古遺址博物館，風量3000m3/h，2021年安裝一套干式氣相化學過濾裝置，進口臭氣濃度1000~2000(無量綱)，出口臭氣濃度穩定保持在150以內。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、環境適應性均有嚴格要求，因此限制了大部分除臭工藝的使用。經以下建在上海的案例證明，干式氣相化學除臭工藝極其適合處理該類設施的臭氣。具體排水設施為：(1)上海市防汛物資倉庫(談家橋路基地)內污水透氣井；(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。以上設施周邊均有居民區，存在污水厭氧發酵后排出臭氣的現象，且臭氣尚未處理而直接外排，給周邊環境帶來了不良影響。2019年以來利用無動力的干式氣相化學過濾裝置處理后，干式氣相化學過濾除臭模塊隱藏于排水設施內，從外表看不到已設置除臭措施，排水設施正常運行，而排口聞不到明顯臭味，迄今無投訴發生。與污水提升泵站、蓄水池等風量較大，需使用風機收集臭氣的有動力除臭設施不同，以上污水窨井、透氣井等風量小，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過濾工藝，不額外占地、可隱藏式安裝、不影響原設施使用功能、無用電要求、可間歇運行、除臭效果穩定。綜合考慮，除干式氣相化學過濾工藝外，目前尚未有其它除臭工藝能整體滿足上述要求。

3干式氣相化學過濾工藝在城市排水設施除臭中的應用展望

干式氣相化學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、公共活動區等惡臭嚴重擾民，尚無妥善的解決方案這一痛點應運而生，尤其適合用地緊張、除臭設施改造困難、外接電源不便，而除臭要求高，可有動力/無動力運行的應用場景，如污水提升泵站、雨/污水調蓄池、污水窨井、污水透氣井等設施的除臭。事實證明，相對其他常規除臭工藝，干式氣相化學過濾工藝應用于上述排水設施，除臭效果穩定可靠，除臭徹底，可確保排口無臭味，后續基本無擾民投訴，是一種環境友好性、惡臭根治徹底性的除臭技術，具有廣闊的應用前景。但大規模應用，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。目前化學濾料一般源自歐美，若國內開發價廉質優的化學濾料，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，則該技術有望成為城市排水設施除臭的主力軍，將對降低惡臭擾民投訴作出重大貢獻。

參考文獻

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[6]施燁鋒．上海某污水泵站除臭工程設計[J]．凈水技術，2019，38(1)：173-178．

作者：龔本濤 單位：上海華勵振環保科技有限公司