深圳市生活垃圾处理设施恶臭在线监测系统的建设与应用

张旭东 夏旭彬

(深圳市环境监测中心站，深圳 518049)

1 引言

随着我国社会经济的高速增长，人口的增加，城市生活垃圾的排放量不断增多，国内不少城市已面临垃圾围城的窘境。2014年深圳全市生活垃圾产生量超过1.5万吨/日，全市垃圾处理设施处理量已趋于饱和。由于生活垃圾处理设施与居民住宅之间缺乏足够的防护间距，由此带来的恶臭污染问题也日益突出。自2008年以来，全市环保部门每年接到垃圾处理设施恶臭污染的投诉都达600宗以上，占环保信访总量的40%以上。生活垃圾处理设施恶臭污染已成为当前环保投诉的热点，并引发了群体性事件。由于恶臭污染物排放和扩散的间歇性、不确定性和复杂性等，又导致了环保部门的取证难、执法难。现行的恶臭监测分析方法存在时效性差，效率低下，分析结果易受主观因素影响，且测定过程不易进行质量控制等。为此，迫切需要建立实时的、高效的恶臭污染在线监测系统，对恶臭污染物的排放情况进行24小时连续监控。

2 恶臭在线监测系统的构建

目前，我国在污染源(废气、废水)在线监测方面已经形成“在线监测仪器+数采仪+中心平台”的监控模式［1］。深圳市生活垃圾处理设施恶臭在线监测系统参照该监控模式构建，系统主要由恶臭现场监测子站(内含各种在线监测仪器)、监控平台管理系统两大部分组成。

2.1 恶臭现场监测子站

恶臭现场监测子站是恶臭在线监测系统的核心组成部分，子站由采样预处理单元、样品分析及校准单元(硫化氢、氨、TVOCS、恶臭指数仪等分析仪器、动态校准仪)、参数测定单元(温度、湿度、气压、风速、风向等参数测定仪)、控制单元、数据采集处理与传输单元、标气、仪器柜、系统软件、空调系统等组成，其中采样预处理单元、样品分析及校准单元和参数测定单元为子站系统的首要部件。恶臭现场监测子站基本组成结构如图1所示。

2.1.1 采样预处理单元

采样预处理单元主要负责对恶臭气体在进行预处理和定时定量采集。有组织排放的恶臭污染源气体中，污染物组分复杂，气体含湿量大，往往含有大量的颗粒物和水分，为保证采样泵和传感器的正常工作，在采样泵前端必须配备高效除尘和除湿等前处理装置。除尘装置一般由膜过滤器构成，用于有组织排放监测的滤膜一般1个月更换一次，用于恶臭无组织排放和环境空气监测的滤膜一般2～3个月更换一次。有组织排放恶臭气体的除湿装置一般采用较大功率的电子冷凝除水器，确保除水效果。用于监测高浓度恶臭源的仪器在气体经除湿除尘后进入传感器之前还必须配备样品稀释装置。气体采样泵运转过程中不能产生任何异味，在内置微流控芯片单片机操作系统的控制下，具有精确控制气体流量和采样时间的功能。

2.1.2 样品分析及校准单元

气体样品分析单元通常包含臭气浓度、氨、硫化氢和VOCS等各类臭气污染物测定仪器。综合我国恶臭污染物排放的国家标准、国外控制的恶臭物质以及对垃圾处理设施污染物的调研，臭气浓度测定仪主要针对含硫化合物、VOCS化合物、含氮化合物等3类共20余种物质，安装有不同类型和数量的传感器，主要负责对臭气样品中不同组分产生响应分析。不同厂家配有的传感器数量和类型都不相同，主要有金属氧化物传感器、电化学传感器、光离子化传感器等。最常用的是金属氧化物传感器，具有灵敏度高、重复性好、使用寿命长等特点。对恶臭气体中的硫化氢、氨和TVOCs分别采用脉冲紫外光度法、化学发光法和气相色谱法测定其含量。

各类恶臭污染物测定仪器具有定时自动校准功能，配备零气发生器、动态校准仪等。此外，为了保证传感器的长期稳定性和灵敏度，其传感器仓必须保持恒温恒湿的环境，配有控制温度、湿度传感器和干燥、散热装置。

2.1.3 参数测定单元

恶臭污染物的扩散和传输与气象条件息息相关，为实现对恶臭污染物的扩散趋势和规律的分析，在采样的同时还必须同步进行相关气象参数的测定。针对恶臭污染物的无组织排放和有组织排放的不同特点，无组织排放的气象参数测定包括气温、气压、风向、风速和湿度，有组织排放的除进行以上气象参数测定外，还应包括排气温度、含湿量、排气量等参数的测定。恶臭在线监测系统子站分析仪器及其监测方法见表1。

2.2 监控平台与信息管理系统

系统监控平台与信息管理系统由数据采集层、网络传输层、数据中心层、管理平台层和应用表现层构成［2］。系统的功能模块包括数据传输、数据接收、数据处理、数据查询、数据分析、超标报警、反控功能、系统设置等。数据传输主要是为子站向监控中心平台传输数据而设计，需要传输的数据类型包括子站在线监测的实时数据、历史数据和运行状态数据。系统软件建立数据接收情况一览表，查询选定时间段子站用户的数据上报，预览上报数据的内容，对数据进行有效性检验，校验通过后，将数据接收入库。系统自动根据子站传输的恶臭气体在线监测的硫化氢、氨、TVOCS、复合恶臭指数实现计算功能和对环境质量在线监测的统计和分析。系统实现了数据展示(展示方式包括图形、表格和地图)、数据查询(包括实时数据、小时数据、日数据、周数据、月数据、季度、半年、全年数据查询和显示)、数据统计分析(包括各种指标的对比、污染物分析等)。同时可对查询数据可以选择指标项生成统计图。

表1 恶臭在线监测系统子站分析仪器及其监测方法表

系统还提供对污染源监测数据的灵活的分析评价功能。针对环境管理对数据的不同需求、不同的分析评价方法，可以灵活选择参与评价的环境监测点位、项目、监测时段、评价标准等，根据分析出的结果预测该区域的今后某个时间长度内污染的趋势。管理部门可根据该地区的在线监测数据对照居民投诉信访案件数量的对应关系，作进一步的验证和预报预警分析。对照分析2014年深圳XX环境园恶臭在线监测数据与周边居民投诉案件数量对应关系表，从该表中可看出该片区恶臭污染物的浓度与同期居民的投诉案件数呈正相关。

表2 2014年深圳XX环境园恶臭在线监测数据与周边居民投诉案件数量对应关系表

3 当前恶臭在线监测系统存在问题

3.1 无国家标准监测分析方法，缺乏规范的质控管理体系

《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》(GB/T 14675－93)实施20多年来，依然是目前我国恶臭监测方面的唯一可依据的标准，尚无对恶臭在线监测的仪器和方法的规定和发布使用标准。对于环保系统执法部门来说，恶臭在线仪器取得的监测结果只能作为环境管理的参考，监测数据不具有法律效力，不能作为执法的依据。这在很大程度上制约了恶臭在线监测仪器的使用和推广。此外，由于目前恶臭在线监测仪器本身缺乏规范的质控管理体系，监测数据的真实性、可靠性有效性还需进一步的验证和比对。

3.2 仪器种类和型号较少，监测因子还需进一步拓展

恶臭在线监测作为一种新兴的监测技术和方法，还处于试点使用阶段。目前，仪器种类和型号较少，主要以国外进口仪器为主，国产仪器鲜有问世，可供用户选择和比较的产品不多。作为仪器核心部件的恶臭气体传感器的种类尚未全面覆盖各类型的恶臭污染物因子，导致监测数据与人的嗅觉感官可能存在一定的偏差，同时还存在仪器设备使用成本偏高，保养和维护等售后服务不足等问题。此外，仪器设备的可靠性和稳定性尚未得到充分验证。

3.3 仪器监测过程会使少数样品发生“失真”，标准曲线会产生偏移

恶臭污染监测数据要求具有真实性和代表性，在恶臭在线监测系统中，恶臭气体进入仪器传感器之前需进行除尘、除水的步骤，如从有组织排放口采样分析时，还需要经过稀释的过程，气体的成分虽然没有发生大的变化，但是经过处理后的气体气味可能会发生微小的变化，对于模仿人的嗅觉原理工作的仪器来说，样品的“真实性”也就发生变化［3］。此外，由于仪器传感器在长时间内连续不间断工作，灵敏度会产生一定钝化和偏差，这种灵敏度的偏差不易被发现，致使标准曲线会产生偏移，对监测数据造成一定的误差。

3.4 监测点位的选取需经科学论证

众所周知，恶臭手工监测特别是恶臭的无组织排放监测，极易受周边其它污染源气体的干扰和影响，造成监测结果的偏差。对于无组织排放源的恶臭在线监测系统而言同样受此影响。同时由于监测点位相对固定，监测子站的位置选择更需经过全面调查，科学论证，必须根据污染源所处的周边环境、地形、地貌及常年主导风向等实际情况，监测点位应尽可能避开周边工业源、生活源和机动车尾气等干扰气味的影响。

3.5 系统输出和软件功能需进一步完善

由于恶臭污染物的产生、耦合、传输与扩散机理复杂，特别是面源与点源并存的情况下，会产生污染物排放叠加效应。目前恶臭在线监测系统平台软件用户输出界面功能大多只限于各监测项目监测数据的输出、报警和一定时间内的趋势变化曲线等指标，缺乏恶臭污染物各组分的量化扩散效果的影响范围评估，未建立结合当地地形的实时扩散模型，未能将仪器分析数据和周边受影响居民的感觉进行比对和拟合。

4 结语

恶臭在线监测系统实现了对臭气污染源的24小时不间断监控，同时对臭气浓度、硫化氢、氨和TVOC四个项目进行监测，特别是臭气浓度提供了与三点式比较式臭袋法相吻合的恶臭监测数据，并可进行一定范围内的恶臭污染物扩散预测和监控全自动的监测系统，对实时掌握监控地点的恶臭污染物的排放状况、预测监控地点恶臭排放的规律、监控地点实时报警，促进恶臭污染源的有效治理起到很好的作用。但目前其推广使用存在技术、资金和和法规等方面的局限性和制约，需要更好的技术改进、资金支持和政策引导，使其在恶臭污染治理方面发挥积极的作用。

［1］于旭耀，等.恶臭自动在线监控体系设计与实现［J］.安全与环境学报，2013，13(6)：152－157.

［2］余辉，等：区域恶臭在线监控平台设计与实现［J］.计算机应用，2013，33(7)：2071－2073，2077.

［3］许建光，等：在线恶臭电子鼻在臭气浓度监测中的应用［J］.环境科学导刊，：2012，31(6)：127－130.

［4］李庆瑞.实行最严密的环境法治为生态文明建设提供保障［J］.环境与可持续发展，2014，39(2)：5－6.

［5］夏光.建立系统完整的生态文明制度体系［J］.环境与可持续发展，2014，39(2)：9－11.

［6］周珂.生态文明建设与环境法制理念更新［J］.环境与可持续发展，2014，39(2)：72－74.

［7］罗丽.论生态文明理念指导下的环境法体系的完善［J］.环境与可持续发展，2014，39(2)：75－78.

［8］杨朝霞.破解生态文明法制建设的五大瓶颈问题［J］.环境与可持续发展，2014，39(2)：82－85.