深圳市生活垃圾處理設施惡臭在線監測系統的建設與應用

張旭東 夏旭彬

(深圳市環境監測中心站，深圳 518049)

1 引言

隨著我國社會經濟的高速增長，人口的增加，城市生活垃圾的排放量不斷增多，國內不少城市已面臨垃圾圍城的窘境。2014年深圳全市生活垃圾產生量超過1.5萬噸/日，全市垃圾處理設施處理量已趨于飽和。由于生活垃圾處理設施與居民住宅之間缺乏足夠的防護間距，由此帶來的惡臭污染問題也日益突出。自2008年以來，全市環保部門每年接到垃圾處理設施惡臭污染的投訴都達600宗以上，占環保信訪總量的40%以上。生活垃圾處理設施惡臭污染已成為當前環保投訴的熱點，并引發了群體性事件。由于惡臭污染物排放和擴散的間歇性、不確定性和復雜性等，又導致了環保部門的取證難、執法難。現行的惡臭監測分析方法存在時效性差，效率低下，分析結果易受主觀因素影響，且測定過程不易進行質量控制等。為此，迫切需要建立實時的、高效的惡臭污染在線監測系統，對惡臭污染物的排放情況進行24小時連續監控。

2 惡臭在線監測系統的構建

目前，我國在污染源(廢氣、廢水)在線監測方面已經形成“在線監測儀器+數采儀+中心平臺”的監控模式［1］。深圳市生活垃圾處理設施惡臭在線監測系統參照該監控模式構建，系統主要由惡臭現場監測子站(內含各種在線監測儀器)、監控平臺管理系統兩大部分組成。

2.1 惡臭現場監測子站

惡臭現場監測子站是惡臭在線監測系統的核心組成部分，子站由采樣預處理單元、樣品分析及校準單元(硫化氫、氨、TVOCS、惡臭指數儀等分析儀器、動態校準儀)、參數測定單元(溫度、濕度、氣壓、風速、風向等參數測定儀)、控制單元、數據采集處理與傳輸單元、標氣、儀器柜、系統軟件、空調系統等組成，其中采樣預處理單元、樣品分析及校準單元和參數測定單元為子站系統的首要部件。惡臭現場監測子站基本組成結構如圖1所示。

2.1.1 采樣預處理單元

采樣預處理單元主要負責對惡臭氣體在進行預處理和定時定量采集。有組織排放的惡臭污染源氣體中，污染物組分復雜，氣體含濕量大，往往含有大量的顆粒物和水分，為保證采樣泵和傳感器的正常工作，在采樣泵前端必須配備高效除塵和除濕等前處理裝置。除塵裝置一般由膜過濾器構成，用于有組織排放監測的濾膜一般1個月更換一次，用于惡臭無組織排放和環境空氣監測的濾膜一般2～3個月更換一次。有組織排放惡臭氣體的除濕裝置一般采用較大功率的電子冷凝除水器，確保除水效果。用于監測高濃度惡臭源的儀器在氣體經除濕除塵后進入傳感器之前還必須配備樣品稀釋裝置。氣體采樣泵運轉過程中不能產生任何異味，在內置微流控芯片單片機操作系統的控制下，具有精確控制氣體流量和采樣時間的功能。

2.1.2 樣品分析及校準單元

氣體樣品分析單元通常包含臭氣濃度、氨、硫化氫和VOCS等各類臭氣污染物測定儀器。綜合我國惡臭污染物排放的國家標準、國外控制的惡臭物質以及對垃圾處理設施污染物的調研，臭氣濃度測定儀主要針對含硫化合物、VOCS化合物、含氮化合物等3類共20余種物質，安裝有不同類型和數量的傳感器，主要負責對臭氣樣品中不同組分產生響應分析。不同廠家配有的傳感器數量和類型都不相同，主要有金屬氧化物傳感器、電化學傳感器、光離子化傳感器等。最常用的是金屬氧化物傳感器，具有靈敏度高、重復性好、使用壽命長等特點。對惡臭氣體中的硫化氫、氨和TVOCs分別采用脈沖紫外光度法、化學發光法和氣相色譜法測定其含量。

各類惡臭污染物測定儀器具有定時自動校準功能，配備零氣發生器、動態校準儀等。此外，為了保證傳感器的長期穩定性和靈敏度，其傳感器倉必須保持恒溫恒濕的環境，配有控制溫度、濕度傳感器和干燥、散熱裝置。

2.1.3 參數測定單元

惡臭污染物的擴散和傳輸與氣象條件息息相關，為實現對惡臭污染物的擴散趨勢和規律的分析，在采樣的同時還必須同步進行相關氣象參數的測定。針對惡臭污染物的無組織排放和有組織排放的不同特點，無組織排放的氣象參數測定包括氣溫、氣壓、風向、風速和濕度，有組織排放的除進行以上氣象參數測定外，還應包括排氣溫度、含濕量、排氣量等參數的測定。惡臭在線監測系統子站分析儀器及其監測方法見表1。

2.2 監控平臺與信息管理系統

系統監控平臺與信息管理系統由數據采集層、網絡傳輸層、數據中心層、管理平臺層和應用表現層構成［2］。系統的功能模塊包括數據傳輸、數據接收、數據處理、數據查詢、數據分析、超標報警、反控功能、系統設置等。數據傳輸主要是為子站向監控中心平臺傳輸數據而設計，需要傳輸的數據類型包括子站在線監測的實時數據、歷史數據和運行狀態數據。系統軟件建立數據接收情況一覽表，查詢選定時間段子站用戶的數據上報，預覽上報數據的內容，對數據進行有效性檢驗，校驗通過后，將數據接收入庫。系統自動根據子站傳輸的惡臭氣體在線監測的硫化氫、氨、TVOCS、復合惡臭指數實現計算功能和對環境質量在線監測的統計和分析。系統實現了數據展示(展示方式包括圖形、表格和地圖)、數據查詢(包括實時數據、小時數據、日數據、周數據、月數據、季度、半年、全年數據查詢和顯示)、數據統計分析(包括各種指標的對比、污染物分析等)。同時可對查詢數據可以選擇指標項生成統計圖。

表1 惡臭在線監測系統子站分析儀器及其監測方法表

系統還提供對污染源監測數據的靈活的分析評價功能。針對環境管理對數據的不同需求、不同的分析評價方法，可以靈活選擇參與評價的環境監測點位、項目、監測時段、評價標準等，根據分析出的結果預測該區域的今后某個時間長度內污染的趨勢。管理部門可根據該地區的在線監測數據對照居民投訴信訪案件數量的對應關系，作進一步的驗證和預報預警分析。對照分析2014年深圳XX環境園惡臭在線監測數據與周邊居民投訴案件數量對應關系表，從該表中可看出該片區惡臭污染物的濃度與同期居民的投訴案件數呈正相關。

表2 2014年深圳XX環境園惡臭在線監測數據與周邊居民投訴案件數量對應關系表

3 當前惡臭在線監測系統存在問題

3.1 無國家標準監測分析方法，缺乏規范的質控管理體系

《空氣質量惡臭的測定三點比較式臭袋法》(GB/T 14675－93)實施20多年來，依然是目前我國惡臭監測方面的唯一可依據的標準，尚無對惡臭在線監測的儀器和方法的規定和發布使用標準。對于環保系統執法部門來說，惡臭在線儀器取得的監測結果只能作為環境管理的參考，監測數據不具有法律效力，不能作為執法的依據。這在很大程度上制約了惡臭在線監測儀器的使用和推廣。此外，由于目前惡臭在線監測儀器本身缺乏規范的質控管理體系，監測數據的真實性、可靠性有效性還需進一步的驗證和比對。

3.2 儀器種類和型號較少，監測因子還需進一步拓展

惡臭在線監測作為一種新興的監測技術和方法，還處于試點使用階段。目前，儀器種類和型號較少，主要以國外進口儀器為主，國產儀器鮮有問世，可供用戶選擇和比較的產品不多。作為儀器核心部件的惡臭氣體傳感器的種類尚未全面覆蓋各類型的惡臭污染物因子，導致監測數據與人的嗅覺感官可能存在一定的偏差，同時還存在儀器設備使用成本偏高，保養和維護等售后服務不足等問題。此外，儀器設備的可靠性和穩定性尚未得到充分驗證。

3.3 儀器監測過程會使少數樣品發生“失真”，標準曲線會產生偏移

惡臭污染監測數據要求具有真實性和代表性，在惡臭在線監測系統中，惡臭氣體進入儀器傳感器之前需進行除塵、除水的步驟，如從有組織排放口采樣分析時，還需要經過稀釋的過程，氣體的成分雖然沒有發生大的變化，但是經過處理后的氣體氣味可能會發生微小的變化，對于模仿人的嗅覺原理工作的儀器來說，樣品的“真實性”也就發生變化［3］。此外，由于儀器傳感器在長時間內連續不間斷工作，靈敏度會產生一定鈍化和偏差，這種靈敏度的偏差不易被發現，致使標準曲線會產生偏移，對監測數據造成一定的誤差。

3.4 監測點位的選取需經科學論證

眾所周知，惡臭手工監測特別是惡臭的無組織排放監測，極易受周邊其它污染源氣體的干擾和影響，造成監測結果的偏差。對于無組織排放源的惡臭在線監測系統而言同樣受此影響。同時由于監測點位相對固定，監測子站的位置選擇更需經過全面調查，科學論證，必須根據污染源所處的周邊環境、地形、地貌及常年主導風向等實際情況，監測點位應盡可能避開周邊工業源、生活源和機動車尾氣等干擾氣味的影響。

3.5 系統輸出和軟件功能需進一步完善

由于惡臭污染物的產生、耦合、傳輸與擴散機理復雜，特別是面源與點源并存的情況下，會產生污染物排放疊加效應。目前惡臭在線監測系統平臺軟件用戶輸出界面功能大多只限于各監測項目監測數據的輸出、報警和一定時間內的趨勢變化曲線等指標，缺乏惡臭污染物各組分的量化擴散效果的影響范圍評估，未建立結合當地地形的實時擴散模型，未能將儀器分析數據和周邊受影響居民的感覺進行比對和擬合。

4 結語

惡臭在線監測系統實現了對臭氣污染源的24小時不間斷監控，同時對臭氣濃度、硫化氫、氨和TVOC四個項目進行監測，特別是臭氣濃度提供了與三點式比較式臭袋法相吻合的惡臭監測數據，并可進行一定范圍內的惡臭污染物擴散預測和監控全自動的監測系統，對實時掌握監控地點的惡臭污染物的排放狀況、預測監控地點惡臭排放的規律、監控地點實時報警，促進惡臭污染源的有效治理起到很好的作用。但目前其推廣使用存在技術、資金和和法規等方面的局限性和制約，需要更好的技術改進、資金支持和政策引導，使其在惡臭污染治理方面發揮積極的作用。

［1］于旭耀，等.惡臭自動在線監控體系設計與實現［J］.安全與環境學報，2013，13(6)：152－157.

［2］余輝，等：區域惡臭在線監控平臺設計與實現［J］.計算機應用，2013，33(7)：2071－2073，2077.

［3］許建光，等：在線惡臭電子鼻在臭氣濃度監測中的應用［J］.環境科學導刊，：2012，31(6)：127－130.

［4］李慶瑞.實行最嚴密的環境法治為生態文明建設提供保障［J］.環境與可持續發展，2014，39(2)：5－6.

［5］夏光.建立系統完整的生態文明制度體系［J］.環境與可持續發展，2014，39(2)：9－11.

［6］周珂.生態文明建設與環境法制理念更新［J］.環境與可持續發展，2014，39(2)：72－74.

［7］羅麗.論生態文明理念指導下的環境法體系的完善［J］.環境與可持續發展，2014，39(2)：75－78.

［8］楊朝霞.破解生態文明法制建設的五大瓶頸問題［J］.環境與可持續發展，2014，39(2)：82－85.