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深度 | 垃圾全程分類下惡臭污染監測與管控

分類:固廢觀察    發布時間:2021年8月16日 17:17    作者:固廢觀察公眾號    文章來源:固廢觀察公眾號


垃圾分類新時尚

“人民城市人民建,人民城市為人民”是習近平總書記2019年考察上海時提出的重要理念。這一理念的提出與貫徹執行,真正回答了城市建設與發展為了誰、又依靠誰的根本問題,深刻闡釋了要創建怎樣的城市以及如何建設城市的重要命題。

百年回望,重溫初心!中國共產黨永遠視人民利益高于一切。現階段上海正全力以赴推進舊城改造、垃圾分類、智慧城市以及五個新城建設,切實踐行“人民城市”理念。

《上海市生活垃圾管理條例》實施兩年以來,垃圾分類實效顯著提升,2020年分類達標率高達95%。住建部對全國46個試點城市垃圾分類考核排名中,上海市始終保持第一。
隨著濕垃圾分出量的增多,伴隨而來的惡臭異味污染也逐漸增多。濕垃圾的高有機物含量、高含水率特性導致其更易腐爛發臭,在破袋投放過程中、中轉運輸途中以及集中處理設施周邊,都會出現一定程度的惡臭逸散。據統計,2018-2020 年垃圾處理占全部惡臭/異味投訴的平均比例達11.3%,為近三年惡臭/異味投訴最多的行業。因此如何保障人民宜居安居,把最好的環境資源留給人民值得引起作為城市基層建設者的思考。


惡臭污染產生與作用機理

Q:什么是惡臭?

A:凡是刺激嗅覺器官引起人們不愉快感覺及損害生活環境的異味氣體統稱為惡臭。廣義上來說,所有有味的氣體均為惡臭氣體,是一種或者多種氣體混合后的結果。


惡臭污染來源

環境大氣中的惡臭污染來源十分廣泛,總體分為天然排放源和人為產生源。

在自然界發展過程中伴隨的生物體新陳代謝以及地殼活動等都會產生惡臭氣體;而人為產生源可分為三類:農畜牧業污染源,即畜禽養殖場、屠宰廠、農產品加工廠等;工業污染源,包括石油化工廠、制藥廠、涂料廠等排放有害化學性物質的工廠;城市公共設施污染源,包括生活垃圾處理設施、污水處理廠、公共廁所等。



惡臭作用機理

惡臭物質發臭機理和它的分子結構有密切關系,各種化合物分子結構中的硫(=S)、巰基(—SH)和硫氰基(—SCN),是形成惡臭的原子團,通稱為“發臭基團”。


惡臭污染危害

惡臭屬于一種感覺公害,對人的影響分為感官影響、心理影響和可逆的生理影響三個階段,不僅會帶給人嗅覺上的不適,而且還會使長期處于惡臭污染環境中的人們出現厭食、失眠、記憶力下降、心情煩躁等功能性疾病。

目前已知約4000多種惡臭物質僅憑人的嗅覺即能感覺到,其中硫化氫、甲醛、丙烯醛、苯乙烯等已被證實會對人體呼吸系統、神經系統造成傷害。

此外,惡臭組分中的主要組分揮發性有機物(VOCs)會與大氣中的氮氧化物(NOx)發生快速的光化學反應,生成臭氧(O3)和二次有機氣溶膠(SOA)等,會對近地面空氣質量造成影響。已有研究表明活性較高的含氧揮發性有機物(OVOCs)對于近地面O3生成貢獻超過20%。


惡臭污染識別與表征

惡臭污染屬于通過感官分析和心理感受來描述的一種特殊環境污染。能引起人嗅覺的最小惡臭物質濃度稱為嗅閾值。測試某種惡臭物質的嗅閾值,其標準是在特定化學濃度下,50%受試個體能夠聞出氣味,另外50%不能聞出氣味,便稱此濃度為該惡臭物質的嗅閾值。目前國際性認可的嗅覺測試標準方法主要包括歐盟的EN13725 標準、美國的ASTM E679-04 (ASTM)標準和日本的三點比較式臭袋法。
臭氣濃度與臭氣強度是兩種用來表征惡臭污染對人的嗅覺刺激程度的指標。臭氣濃度是以惡臭氣體的嗅閾值為基礎的惡臭污染評判指標,即用清潔空氣稀釋樣品直至樣品無味時所需的稀釋倍數;臭氣強度是人對惡臭氣味的一種主觀感受,指樣本在未經稀釋情況下惡臭物質對人體嗅覺器官的刺激程度。我國參考日本規定惡臭物質及設定惡臭標準范圍的方法并結合我國的具體情況,采用六級臭氣強度表示法。


惡臭組分監測方法

目前惡臭氣體監測分析主要參照《惡臭污染物排放標準》(GB 14554-93)、《大氣無組織排放監測技術導則》(HJ/T 55-2000)、《固定源廢氣監測技術規范》(HJ/T 397-2007)、《惡臭污染環境監測技術規范》(HJ905-2017)和《惡臭(異味)污染物排放標準》(DB 31/1025-2016)等標準與技術規范。



惡臭采集設備

在樣品采集設備方面,(1)真空不銹鋼罐采樣法屬于直接采樣法,主要用于揮發性氣體樣品收集,利用不銹鋼罐的良好的氣密性,將其抽至較低的真空狀態,方便現場采樣。其優點是采樣方法簡單,無需動力設備;不存在對樣品的選擇性吸附問題;可多次重復進樣且無需使用有機溶劑對樣品進行解析;(2)采樣袋采樣法適用于采集多種類型的氣體樣品,也是目前歐美、日本普遍采用的采樣方法。其工作原理是“肺式”間接采樣。通過真空泵將采樣桶內的氣體抽出形成負壓,氣體樣品通過氣體導管進入到采樣袋內,可以避免樣品氣體和真空泵相互污染;(3)真空瓶采樣主要用來采集分析廠界及環境樣品中臭氣濃度,不適合進行污染源采樣,其成本相對較低。

從左到右依次為:真空不銹鋼罐、采樣袋、真空瓶



惡臭測定方法

目前惡臭測定方法主要分包括以嗅覺感受為依據的感官分析方法(臭氣濃度)和以測定惡臭樣品化學組分(硫化氫、氨等)、物質濃度為主要目的儀器分析方法。此外,還包括一些便攜式現場檢測設備,如電子鼻、VOCs檢測儀等。


國內外臭氣濃度排放標準及管理


排放標準

大多數國家和地區的臭氣濃度標準用于污染管理指導,規定臭氣濃度標準的應用范圍不盡相同。不同地區使用的臭氣濃度由于測量方式差異導致單位不同:如澳大利亞使用OU、荷蘭使用OUE/m3、美國使用D/T,韓國使用OC,而國際上對臭氣濃度的定義是一致的,因此1OU=1OU/m3 = 1OUE/m3 = 1OC= 1D/T。

上海市《惡臭(異味)污染物排放標準》(DB31/1025-2016)規定的非工業區臭氣濃度及氨、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚等組分濃度在國內均最嚴。



管理體系

整體而言,國內惡臭污染管理起步較晚,現行的強制性標準規定內容有限,亟需協同使用多種管理辦法,確保建立全面、公正、有效的評價機制,輔以構建信息公開并鼓勵公眾參與。


現狀與挑戰


1. 傳統惡臭監測面臨考驗


   2. 惡臭溯源方法有待創新


3. 惡臭控制措施亟需突破


未來思考與展望


惡臭在線監測系統集成

針對如何將臭氣濃度及惡臭污染組分測準的問題,需要建立人工嗅辯與電子鼻等儀器相耦合的惡臭監測方法,在生活垃圾全流程處理環節通過通過離線與在線監測方法采集惡臭氣體,將不同惡臭源的電子鼻測試數據馴化并建立模型,通過大數據模擬和機器學習,構建不同污染源對應的惡臭污染圖譜,最后進行未知樣品的定性和濃度定量。


惡臭溯源排查

測的準是后續防控的基礎,而溯源工作是關鍵支撐,尤其是園區的惡臭溯源。首先通過現場勘查園區的污染情況進行摸底,建立園區“一企一檔”;其次在園區敏感點或企業邊界布設監測站,建立園區立體監測網;此外通過便攜式在線監測設備開展走航觀測,確定重污染區域。通過構建溯源模型,對監測子站的數據、園區地形地貌、企業基礎信息等進行匹配和計算,初判預警數據的排放源。針對園區內各污染因子設定對應的預警閾值,構建園區多級預警體系,自動觸發大氣污染溯源系統,形成“監測組網-預測預警-溯源管控”的問題閉環。



高效自動化除臭設備

未來在源頭除臭方面,自動化除臭裝備也有較大的發展空間。其中以次氯酸水為代表,一方面其具有強勁的氧化能力,能真正分解惡臭污染物氣體分子。此外能迅速摧毀吸附于細胞膜表面上的病毒蛋白質成分,使其無法再傳染病菌。


惡臭監測與控制“標準+α”優化方案

針對目前生活垃圾全流程處理處置環節給城市環境管理和公眾生活帶來的影響及其監測、溯源和防控困難的問題,未來我們需要采用觀測、預測以及經驗相結合的多元評估技術方法,提出現有生活垃圾處置末端設置惡臭在線監測優化方案和指標體系,量化不同類型生活垃圾末端處置設施的排放特征及環境影響,以便為惡臭溯源和垃圾全程分類精細化管理提供有效支撐。

(文中部分圖片來源于網絡)


參考文獻

尹朋建, 蘆會杰, 劉欣艷,等. 生活垃圾處理設施惡臭氣體產生及除臭技術分析[J]. 中國資源綜合利用, 2021.

王亙, 孟潔, 商細彬,等. 國外惡臭污染管理辦法對我國管理體系構建的啟示[J]. 環境科學研究, 2018.

閆鳳越, 李偉芳, 王亙,等. 兩種垃圾處理設施揮發性惡臭氣體的指紋譜[J]. 安全與環境學報, 2016.

謝蕾. 惡臭污染源解析技術及溯源系統研究[D]. 河北工業大學, 2014.


作者:王川  博士

上海環境“垃圾全過程異味控制”新興業務領頭人

研究方向為大氣環境化學和固廢資源化,重點參與國家科技部、上海市科委“科技創新行動計劃”等研發項目。

來源 | 上海環境集團
作者 | 王川
編輯 | 匡宋堯

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