黃麗麗，王亙

（1.天津市生態(tài)環(huán)境科學研究院國家環(huán)境保護惡臭污染控制重點實驗室，天津 300191；2.天津迪蘭奧特環(huán)?？萍奸_發(fā)有限公司，天津 300191）

一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快感覺及損害生活環(huán)境的氣體物質統(tǒng)稱為惡臭（異味）[1]。為進一步改善生態(tài)環(huán)境、深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)、增強人民群眾獲得感和幸福感，惡臭異味作為一種危害人體健康的污染，近年來受到的關注日益增加。但是由于惡臭異味污染的來源廣泛、成分復雜、嗅閾值低，并具有陣發(fā)性和瞬時性的特點[1]，因此導致惡臭異味污染治理比一般大氣污染物更困難。本文從管理政策、環(huán)保標準、環(huán)保意識、經(jīng)濟發(fā)展四個方面介紹我國惡臭異味治理需求，并對現(xiàn)階段惡臭異味末端治理技術原理、特點和適用范圍進行闡述，以期為我國惡臭異味污染防治在治理技術選擇上提供參考。

1 治理需求

1.1 生態(tài)環(huán)境管理政策的要求

近年來，我國對惡臭污染的治理力度不斷加大，相關政策文件不斷制定和完善?！董h(huán)境保護法》第四十二條和《大氣污染防治法》第八十條均對惡臭氣體的排放提出了要求，產(chǎn)生惡臭氣體的企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營者應當科學選址，設置合理的防護距離，并安裝凈化裝置或者采取其他措施，防止惡臭氣體的排放。2021年8月，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《關于加快解決當前揮發(fā)性有機物治理突出問題的通知》，明確要求各地系統(tǒng)梳理長期投訴的涉VOCs 類惡臭、異味擾民問題，對重點任務完成情況和問題整改情況開展“回頭看”[2]。2021年11月，《中共中央 國務院關于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》明確提出，加大惡臭異味治理力度[3]。這是中央文件首次明確提出要加強惡臭治理，體現(xiàn)了國家對惡臭污染防治的高度重視。全國約20 個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）將惡臭污染防治納入“十四五”規(guī)劃中，而且逐步細化相關防治要求。因此，為了落實國家生態(tài)環(huán)境管理政策文件的要求，必須加強對惡臭異味污染的治理。

1.2 環(huán)保標準持續(xù)加嚴的推動

為了持續(xù)做好惡臭污染排放的控制和管理，國家對惡臭污染物排放控制標準要求越來越嚴格。1993年，我國頒布的《惡臭污染物排放標準》（GB 14554—93）規(guī)定了臭氣濃度和氨、三甲胺等8 種惡臭污染物排放限值及廠界標準，是當前我國控制惡臭污染的主要手段。該標準發(fā)布后在一定程度上減少了惡臭污染造成的不利影響，但隨著投訴情況的逐年增加，已無法滿足當前復雜嚴重污染形勢的需要。目前，該標準還在修訂中，但是多個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的地方標準相繼出臺。2017年，上海市發(fā)布的《惡臭（異味）污染物排放標準》（DB31/1025—2016）規(guī)定了臭氣濃度和22 種惡臭（異味）特征污染物排放限值，是我國目前涉及惡臭因子種類最多的標準。天津市2018年在原有《惡臭污染物排放標準》（DB12/059—95）基礎上完成修訂，增加了二甲二硫等11 種惡臭污染物，并收嚴了部分污染物排放控制要求，調整了排氣筒最高允許排放速率的計算方法，更新了監(jiān)測要求。2018年，山東省生態(tài)環(huán)境廳組織制定了《有機化工企業(yè)污水處理廠（站）揮發(fā)性有機物及惡臭污染物排放標準》。標準的發(fā)布實施有利于企業(yè)改進惡臭治理工藝、減少污染物排放，保證排放符合相關標準。

1.3 環(huán)保意識不斷增強的促進

隨著生活水平的不斷提高，人們的環(huán)保意識不斷增強，對惡臭異味等環(huán)境問題的容忍度越來越低，近年來對惡臭異味污染的投訴持續(xù)保持高位。2018—2020年，我國惡臭/異味投訴舉報占全部環(huán)境問題投訴的比例均在20%以上，是當前公眾投訴最強烈的環(huán)境問題之一[4]。根據(jù)2017年天津市環(huán)保熱線統(tǒng)計，天津惡臭污染投訴已經(jīng)超過噪聲投訴躍居首位。公眾加強惡臭異味治理的呼聲持續(xù)不斷，惡臭異味污染防治成為當前亟待解決的難題。此外，企業(yè)經(jīng)營者的環(huán)保意識也在不斷提高，在日常生產(chǎn)經(jīng)營中越來越重視環(huán)境保護和減排工作，也促使惡臭異味治理的需求不斷增加。

1.4 經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需求

對于一些惡臭污染嚴重行業(yè)，如垃圾處理、畜牧、化工、橡膠和塑料制品業(yè)等，企業(yè)被要求限期整改屢見不鮮，惡臭異味治理在這些行業(yè)的需求不斷增長。對于惡臭污染嚴重的工業(yè)區(qū)，如石油、化工、制藥、制革等行業(yè)工業(yè)區(qū)，區(qū)域內(nèi)惡臭污染比較嚴重，環(huán)境空氣質量差，導致該地區(qū)的投資減少，抑制了地域性經(jīng)濟發(fā)展。因此，為了促進行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)和高質量發(fā)展，必須加強對惡臭異味的有效控制。

2 治理技術

末端治理是目前最常見的惡臭控制措施，從原理上分為回收和銷毀兩種方式。其中回收技術是通過物理方法使惡臭各組分分離，繼而起到凈化的作用，主要包括吸附、吸收、冷凝等方法；銷毀技術是通過化學或生化反應將惡臭氣體降解為水和二氧化碳等，是一種破壞性的方法，主要包括燃燒法、生物法、低溫等離子體法、光催化氧化法等[5]。

2.1 吸附法

吸附法是利用多孔固體材料吸附選擇性的不同，將臭氣混合物中一種或多種組分積聚或濃縮于吸附劑表面，分離污染物組分，從而達到除臭凈化氣體的目的。固體吸附顆粒吸附過程如圖1所示。吸附劑在吸附過程中發(fā)揮著關鍵作用，吸附劑的吸附能力決定了氣體能否吸附分離成功，工業(yè)上常見的吸附劑主要有活性炭、沸石分子篩、硅膠和活性氧化鋁等。在惡臭治理方面，目前使用的吸附設備主要是固定床和分子篩轉輪吸附裝置。吸附法工藝成熟、凈化效率高、能耗低[6]，但是吸附劑受自身吸附容量限制需進行再生，多用于處理低濃度、高風量的臭氣成分。

圖1 固體吸附顆粒吸附過程示意圖

2.2 吸收法

吸收法是利用臭氣物質中一種或者多種組分在選定的吸收劑中溶解度或者化學反應特性的差異，來除去臭氣中的有害成分，實現(xiàn)廢氣分離凈化的目的。吸收法是工業(yè)廢氣常用的治理方法之一，包括H2S、NH3和VOCs 等惡臭物質在內(nèi)的許多工業(yè)廢氣都可以采用該方法進行處理，根據(jù)吸收原理的不同可分為物理吸收和化學吸收兩類。吸收法適用于處理高、中濃度的惡臭氣體，處理流量大、工藝成熟、投資費用較低，但處理效率不高、消耗吸收劑、易產(chǎn)生二次污染[7]。吸收劑性能是影響整個吸收效果的重要因素，處理惡臭氣體時常用的吸收劑包括水、氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣、硫酸、鹽酸、次氯酸鈉、過氧化氫等。惡臭異味治理主要采用噴淋工藝，噴淋塔結構如圖2所示。

圖2 噴淋塔結構示意圖

2.3 冷凝法

冷凝法是利用物質在不同溫度和壓力下具有不同飽和蒸氣壓的原理，通過降溫或升壓，使廢氣中有機組分的分壓等于該溫度下的飽和蒸氣壓，有機組分冷凝成液體而從氣相中分離出來，適用于處理濃度高、氣量小、成分單純的有機廢氣[8]。當?shù)蜐舛扔袡C廢氣因具有回收價值需要回收時，需要先采用吸附濃縮法提高廢氣濃度，再將濃縮后的高濃度廢氣進行冷凝回收。雖然冷凝法處理效率較高，但在處理高濃度有機廢氣時，單獨采用冷凝技術難以達到排放要求，通常與吸附、燃燒和其他凈化手段聯(lián)合使用從而提高廢氣去除效率。

2.4 燃燒法

燃燒法是指在一定溫度、助燃劑、催化劑等條件下將惡臭廢氣中VOCs 轉化成無毒的CO2和H2O 的方法，有直接燃燒、熱力燃燒、催化燃燒、蓄熱燃燒和蓄熱催化燃燒[9]。直接燃燒是把惡臭氣體中可燃組分當做燃料直接燃燒，只適用于凈化可燃有害組分較高的廢氣或者有害組分燃燒時熱值較高的廢氣。熱力燃燒是利用一定量的氧氣或助燃氣體（含量在12%以上）與惡臭氣體相混合，保持相應的燃燒溫度，并滯留一定時間后將污染物氧化分解的方法，一般用于可燃組分含量較低的惡臭氣體凈化處理，熱力燃燒過程如圖3所示。催化燃燒是利用催化劑在較低溫度下將有機物氧化分解，催化床層燃燒溫度通常為250℃—500℃。催化燃燒借助催化劑降低了反應活化能，具有起燃溫度低、能源消耗少、適用范圍廣、處理效率高、無二次污染等優(yōu)點[10]，是消除惡臭氣體的有效手段。蓄熱燃燒是對低濃度大流量有機廢氣進行預熱處理后，在少量輔助燃料作用下燃燒，凈化后氣體在冷卻過程中預熱廢氣，可以實現(xiàn)節(jié)能的目的。蓄熱催化燃燒是在蓄熱燃燒的基礎上，在蓄熱室固定床中添加催化劑床層，以降低燃燒溫度。燃燒法適合處理的惡臭因子多、濃度范圍廣，處理效率能達到95%以上，但前期投資較高，不適合處理含硫、氮及鹵化物的廢氣，而且在燃燒過程中產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物及廢棄催化劑往往需要二次處理；當廢氣中的有機物濃度不足以支持燃燒時，需加入輔助燃料或適當濃縮后再進入燃燒設備。

圖3 熱力燃燒過程示意圖

2.5 生物法

生物法是附著在濾料介質中的微生物在適宜的環(huán)境條件下，利用污染物作為其生長繁殖所需的碳和能量來源，通過不同的轉化途徑將有機物和其他惡臭分子經(jīng)異化作用最終氧化分解為簡單的水、二氧化碳和鹽類等無機物，適用于大氣量、低濃度可生物降解的惡臭廢氣處理。常見的生物處理工藝包括生物過濾法、生物滴濾法、生物洗滌法等（工藝結構見圖4）。生物法運行條件溫和、投資費用低、操作簡便、無二次污染、安全性高[11]，但相較于其他治理技術，生物法由于存在占地面積大、啟動運行過程復雜、反應條件控制較難、剩余污泥需處理等問題，普適性較差。

圖4 生物過濾法、生物滴濾法、生物洗滌法工藝結構圖（從左至右）

2.6 低溫等離子體法

低溫等離子體法主要利用激勵電壓以電暈、沿面、介質阻擋等多種放電方式產(chǎn)生?OH、?O 等活性自由基和氧化性極強的O3，與異味物質分子發(fā)生化學反應，最終生成無害產(chǎn)物，處理效率受電場強度、放電時間、干擾物等條件的影響。工藝本身存在的能耗較高、效率較低、性能不穩(wěn)定、產(chǎn)生副產(chǎn)物及安全隱患等問題，一直制約著該技術的發(fā)展。近年來，低溫等離子體技術與其他工藝技術聯(lián)合應用成為新趨勢，如等離子體-吸附、等離子體-光催化氧化、噴淋-等離子體-燃燒聯(lián)用技術等[12]。

2.7 光催化氧化法

光催化氧化法利用TiO2、ZnO、CdS 等作為催化劑，在紫外光波照射及有水分的情況下，產(chǎn)生的羥基自由基和活性氧物質可迅速有效分解異味物質[13]，光催化氧化工藝結構如圖5所示。光催化氧化法適用范圍廣，可用于芳香烴、含氧有機化合物、鹵代烴、含硫/含氮有機物及苯乙烯等惡臭污染物的治理。但是其反應速率慢、易造成二次污染、催化劑容易失活和難以固定等缺點限制了其應用，在實際應用中，往往與吸收法、吸附法、生物法等其他技術聯(lián)合應用，以達到更好的處理效果。

圖5 光催化氧化工藝結構示意圖

3 結語

目前已經(jīng)形成了一系列的惡臭異味治理技術，但是不同行業(yè)排放的惡臭物質種類差異較大，應用過程中需要充分了解不同治理技術的特點及其有效的使用范圍，結合惡臭氣體的類型、組成、濃度等，選擇各行業(yè)適合的惡臭異味治理方法。例如，石化行業(yè)多采用燃燒、冷凝回收等方法，建筑材料類多采用水洗、吸附、光催化氧化等方法，污水處理廠、垃圾填埋場多采用生物法和吸收法。由于惡臭污染物成分及性質的復雜性，在大多數(shù)情況下，利用單一治理技術處理時，在凈化效率、安全性及經(jīng)濟性等方面具有一定的局限性，難以達到預期的治理效果。采用組合治理工藝可以充分發(fā)揮不同治理技術的優(yōu)勢，不僅可以滿足排放要求，同時可以降低運行成本。近年來，惡臭治理中常用的組合工藝有吸附濃縮-催化（蓄熱）燃燒/冷凝回收、冷凝-催化燃燒、光催化氧化/低溫等離子體-吸附/吸收，吸收-吸附/生物法等。此外，惡臭物質嗅閾值低，極易造成異味擾民、異味投訴等不良社會效應，需要采取源頭預防、過程控制和末端治理全過程管控措施，降低臭氣強度等級，有效改善空氣質量。