恶臭异味治理需求与治理技术

黄丽丽，王亘

（1.天津市生态环境科学研究院国家环境保护恶臭污染控制重点实验室，天津 300191；2.天津迪兰奥特环保科技开发有限公司，天津 300191）

一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快感觉及损害生活环境的气体物质统称为恶臭（异味）[1]。为进一步改善生态环境、深入打好污染防治攻坚战、增强人民群众获得感和幸福感，恶臭异味作为一种危害人体健康的污染，近年来受到的关注日益增加。但是由于恶臭异味污染的来源广泛、成分复杂、嗅阈值低，并具有阵发性和瞬时性的特点[1]，因此导致恶臭异味污染治理比一般大气污染物更困难。本文从管理政策、环保标准、环保意识、经济发展四个方面介绍我国恶臭异味治理需求，并对现阶段恶臭异味末端治理技术原理、特点和适用范围进行阐述，以期为我国恶臭异味污染防治在治理技术选择上提供参考。

1 治理需求

1.1 生态环境管理政策的要求

近年来，我国对恶臭污染的治理力度不断加大，相关政策文件不断制定和完善。《环境保护法》第四十二条和《大气污染防治法》第八十条均对恶臭气体的排放提出了要求，产生恶臭气体的企业事业单位和其他生产经营者应当科学选址，设置合理的防护距离，并安装净化装置或者采取其他措施，防止恶臭气体的排放。2021年8月，生态环境部印发了《关于加快解决当前挥发性有机物治理突出问题的通知》，明确要求各地系统梳理长期投诉的涉VOCs 类恶臭、异味扰民问题，对重点任务完成情况和问题整改情况开展“回头看”[2]。2021年11月，《中共中央 国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》明确提出，加大恶臭异味治理力度[3]。这是中央文件首次明确提出要加强恶臭治理，体现了国家对恶臭污染防治的高度重视。全国约20 个省（自治区、直辖市）将恶臭污染防治纳入“十四五”规划中，而且逐步细化相关防治要求。因此，为了落实国家生态环境管理政策文件的要求，必须加强对恶臭异味污染的治理。

1.2 环保标准持续加严的推动

为了持续做好恶臭污染排放的控制和管理，国家对恶臭污染物排放控制标准要求越来越严格。1993年，我国颁布的《恶臭污染物排放标准》（GB 14554—93）规定了臭气浓度和氨、三甲胺等8 种恶臭污染物排放限值及厂界标准，是当前我国控制恶臭污染的主要手段。该标准发布后在一定程度上减少了恶臭污染造成的不利影响，但随着投诉情况的逐年增加，已无法满足当前复杂严重污染形势的需要。目前，该标准还在修订中，但是多个省（自治区、直辖市）的地方标准相继出台。2017年，上海市发布的《恶臭（异味）污染物排放标准》（DB31/1025—2016）规定了臭气浓度和22 种恶臭（异味）特征污染物排放限值，是我国目前涉及恶臭因子种类最多的标准。天津市2018年在原有《恶臭污染物排放标准》（DB12/059—95）基础上完成修订，增加了二甲二硫等11 种恶臭污染物，并收严了部分污染物排放控制要求，调整了排气筒最高允许排放速率的计算方法，更新了监测要求。2018年，山东省生态环境厅组织制定了《有机化工企业污水处理厂（站）挥发性有机物及恶臭污染物排放标准》。标准的发布实施有利于企业改进恶臭治理工艺、减少污染物排放，保证排放符合相关标准。

1.3 环保意识不断增强的促进

随着生活水平的不断提高，人们的环保意识不断增强，对恶臭异味等环境问题的容忍度越来越低，近年来对恶臭异味污染的投诉持续保持高位。2018—2020年，我国恶臭/异味投诉举报占全部环境问题投诉的比例均在20%以上，是当前公众投诉最强烈的环境问题之一[4]。根据2017年天津市环保热线统计，天津恶臭污染投诉已经超过噪声投诉跃居首位。公众加强恶臭异味治理的呼声持续不断，恶臭异味污染防治成为当前亟待解决的难题。此外，企业经营者的环保意识也在不断提高，在日常生产经营中越来越重视环境保护和减排工作，也促使恶臭异味治理的需求不断增加。

1.4 经济可持续发展的需求

对于一些恶臭污染严重行业，如垃圾处理、畜牧、化工、橡胶和塑料制品业等，企业被要求限期整改屡见不鲜，恶臭异味治理在这些行业的需求不断增长。对于恶臭污染严重的工业区，如石油、化工、制药、制革等行业工业区，区域内恶臭污染比较严重，环境空气质量差，导致该地区的投资减少，抑制了地域性经济发展。因此，为了促进行业和区域经济可持续和高质量发展，必须加强对恶臭异味的有效控制。

2 治理技术

末端治理是目前最常见的恶臭控制措施，从原理上分为回收和销毁两种方式。其中回收技术是通过物理方法使恶臭各组分分离，继而起到净化的作用，主要包括吸附、吸收、冷凝等方法；销毁技术是通过化学或生化反应将恶臭气体降解为水和二氧化碳等，是一种破坏性的方法，主要包括燃烧法、生物法、低温等离子体法、光催化氧化法等[5]。

2.1 吸附法

吸附法是利用多孔固体材料吸附选择性的不同，将臭气混合物中一种或多种组分积聚或浓缩于吸附剂表面，分离污染物组分，从而达到除臭净化气体的目的。固体吸附颗粒吸附过程如图1所示。吸附剂在吸附过程中发挥着关键作用，吸附剂的吸附能力决定了气体能否吸附分离成功，工业上常见的吸附剂主要有活性炭、沸石分子筛、硅胶和活性氧化铝等。在恶臭治理方面，目前使用的吸附设备主要是固定床和分子筛转轮吸附装置。吸附法工艺成熟、净化效率高、能耗低[6]，但是吸附剂受自身吸附容量限制需进行再生，多用于处理低浓度、高风量的臭气成分。

图1 固体吸附颗粒吸附过程示意图

2.2 吸收法

吸收法是利用臭气物质中一种或者多种组分在选定的吸收剂中溶解度或者化学反应特性的差异，来除去臭气中的有害成分，实现废气分离净化的目的。吸收法是工业废气常用的治理方法之一，包括H2S、NH3和VOCs 等恶臭物质在内的许多工业废气都可以采用该方法进行处理，根据吸收原理的不同可分为物理吸收和化学吸收两类。吸收法适用于处理高、中浓度的恶臭气体，处理流量大、工艺成熟、投资费用较低，但处理效率不高、消耗吸收剂、易产生二次污染[7]。吸收剂性能是影响整个吸收效果的重要因素，处理恶臭气体时常用的吸收剂包括水、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、硫酸、盐酸、次氯酸钠、过氧化氢等。恶臭异味治理主要采用喷淋工艺，喷淋塔结构如图2所示。

图2 喷淋塔结构示意图

2.3 冷凝法

冷凝法是利用物质在不同温度和压力下具有不同饱和蒸气压的原理，通过降温或升压，使废气中有机组分的分压等于该温度下的饱和蒸气压，有机组分冷凝成液体而从气相中分离出来，适用于处理浓度高、气量小、成分单纯的有机废气[8]。当低浓度有机废气因具有回收价值需要回收时，需要先采用吸附浓缩法提高废气浓度，再将浓缩后的高浓度废气进行冷凝回收。虽然冷凝法处理效率较高，但在处理高浓度有机废气时，单独采用冷凝技术难以达到排放要求，通常与吸附、燃烧和其他净化手段联合使用从而提高废气去除效率。

2.4 燃烧法

燃烧法是指在一定温度、助燃剂、催化剂等条件下将恶臭废气中VOCs 转化成无毒的CO2和H2O 的方法，有直接燃烧、热力燃烧、催化燃烧、蓄热燃烧和蓄热催化燃烧[9]。直接燃烧是把恶臭气体中可燃组分当做燃料直接燃烧，只适用于净化可燃有害组分较高的废气或者有害组分燃烧时热值较高的废气。热力燃烧是利用一定量的氧气或助燃气体（含量在12%以上）与恶臭气体相混合，保持相应的燃烧温度，并滞留一定时间后将污染物氧化分解的方法，一般用于可燃组分含量较低的恶臭气体净化处理，热力燃烧过程如图3所示。催化燃烧是利用催化剂在较低温度下将有机物氧化分解，催化床层燃烧温度通常为250℃—500℃。催化燃烧借助催化剂降低了反应活化能，具有起燃温度低、能源消耗少、适用范围广、处理效率高、无二次污染等优点[10]，是消除恶臭气体的有效手段。蓄热燃烧是对低浓度大流量有机废气进行预热处理后，在少量辅助燃料作用下燃烧，净化后气体在冷却过程中预热废气，可以实现节能的目的。蓄热催化燃烧是在蓄热燃烧的基础上，在蓄热室固定床中添加催化剂床层，以降低燃烧温度。燃烧法适合处理的恶臭因子多、浓度范围广，处理效率能达到95%以上，但前期投资较高，不适合处理含硫、氮及卤化物的废气，而且在燃烧过程中产生的燃烧产物及废弃催化剂往往需要二次处理；当废气中的有机物浓度不足以支持燃烧时，需加入辅助燃料或适当浓缩后再进入燃烧设备。

图3 热力燃烧过程示意图

2.5 生物法

生物法是附着在滤料介质中的微生物在适宜的环境条件下，利用污染物作为其生长繁殖所需的碳和能量来源，通过不同的转化途径将有机物和其他恶臭分子经异化作用最终氧化分解为简单的水、二氧化碳和盐类等无机物，适用于大气量、低浓度可生物降解的恶臭废气处理。常见的生物处理工艺包括生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法等（工艺结构见图4）。生物法运行条件温和、投资费用低、操作简便、无二次污染、安全性高[11]，但相较于其他治理技术，生物法由于存在占地面积大、启动运行过程复杂、反应条件控制较难、剩余污泥需处理等问题，普适性较差。

图4 生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法工艺结构图（从左至右）

2.6 低温等离子体法

低温等离子体法主要利用激励电压以电晕、沿面、介质阻挡等多种放电方式产生•OH、•O 等活性自由基和氧化性极强的O3，与异味物质分子发生化学反应，最终生成无害产物，处理效率受电场强度、放电时间、干扰物等条件的影响。工艺本身存在的能耗较高、效率较低、性能不稳定、产生副产物及安全隐患等问题，一直制约着该技术的发展。近年来，低温等离子体技术与其他工艺技术联合应用成为新趋势，如等离子体-吸附、等离子体-光催化氧化、喷淋-等离子体-燃烧联用技术等[12]。

2.7 光催化氧化法

光催化氧化法利用TiO2、ZnO、CdS 等作为催化剂，在紫外光波照射及有水分的情况下，产生的羟基自由基和活性氧物质可迅速有效分解异味物质[13]，光催化氧化工艺结构如图5所示。光催化氧化法适用范围广，可用于芳香烃、含氧有机化合物、卤代烃、含硫/含氮有机物及苯乙烯等恶臭污染物的治理。但是其反应速率慢、易造成二次污染、催化剂容易失活和难以固定等缺点限制了其应用，在实际应用中，往往与吸收法、吸附法、生物法等其他技术联合应用，以达到更好的处理效果。

图5 光催化氧化工艺结构示意图

3 结语

目前已经形成了一系列的恶臭异味治理技术，但是不同行业排放的恶臭物质种类差异较大，应用过程中需要充分了解不同治理技术的特点及其有效的使用范围，结合恶臭气体的类型、组成、浓度等，选择各行业适合的恶臭异味治理方法。例如，石化行业多采用燃烧、冷凝回收等方法，建筑材料类多采用水洗、吸附、光催化氧化等方法，污水处理厂、垃圾填埋场多采用生物法和吸收法。由于恶臭污染物成分及性质的复杂性，在大多数情况下，利用单一治理技术处理时，在净化效率、安全性及经济性等方面具有一定的局限性，难以达到预期的治理效果。采用组合治理工艺可以充分发挥不同治理技术的优势，不仅可以满足排放要求，同时可以降低运行成本。近年来，恶臭治理中常用的组合工艺有吸附浓缩-催化（蓄热）燃烧/冷凝回收、冷凝-催化燃烧、光催化氧化/低温等离子体-吸附/吸收，吸收-吸附/生物法等。此外，恶臭物质嗅阈值低，极易造成异味扰民、异味投诉等不良社会效应，需要采取源头预防、过程控制和末端治理全过程管控措施，降低臭气强度等级，有效改善空气质量。