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公厕恶臭除臭技术的研究控制

2020-03-24 14:40 出处:北京市海淀环境卫生科研 人气: 
       【摘要】针对恶臭污染影响公厕内外环境的问题提出了一种新的除臭技术方法,利用超声波雾化的原理,设计了一套新的除臭设备.实验结果表明:我们提出的超声波雾化进行公测除臭技术除臭效果明显,雾化除臭设备的净化效率高,对公厕恶臭污染物具有强力的去除效果。
       公厕是表现城市细节的一种基础设施随着社会经济日益发达、城市文明程度不断提高、城市规模不断扩大城市基础设施不断完善,公厕的内涵、功能、形象等都发生了深刻的变化.现代城市公厕可以理解为:是独立建筑于城市道路、广场、车站、公园等公共场所附近,或附建与公共建筑之内,向公众提供方便和服务的设施1.首先,它是以满足人的生理排泄需求为主的一种城市基础设施,同时,在现代文明社会,公厕还是一种体现人文关怀和城市精神的服务性基础设施,通过它的合理布局整洁卫生和服务功能,来体现一座城市对公众细微的体贴和人文关怀,它以城市的一个细节,折射一座城市的文明水准,以及整个城市的文化品位.具有满足人生理排泄需求的功能;满足一定社会需求的功能;向公众提供多种服务、体现政府服务意识和服务水平的功能;丰富城市文化的功能随着2008奥运的日益临近,“绿色奥运,人文奥运、科技奥运”的理念已经深入人心,对于公厕的要求也不仅仅局限与环境卫生,已经提出舒适性、隐密性等要求。
1 公厕恶臭的来源、特点及危害
1.1 公厕恶臭的来源
       厕所恶臭来源于粪便和尿液.尿液里的尿素(CO(NH2)2)分解反应后的产物“氨”挥发出来,具有强烈刺鼻性臭味,是公厕主要的污染物之一粪便在肠道的形成过程中产生了许多种复杂的有机、无机化合物,有粪臭素、吲哚、硫化氢、氨、挥发性脂肪酸、亚硝基胺等.产生气味的主要成分为粪臭素、吲哚、硫化氢、胺、乙酸、丁酸等.其中产生令人恶心的粪便恶臭是粪臭素、吲哚.公厕的恶臭,恶臭成分也比较复杂受气象条件等影响比较大,有明显的季节性,夏季的臭味明显大于冬天,这是因为随着气温的升高,细菌的繁殖及其对有机物的分解也加快,同时气温高也有利于恶臭物质的挥发和扩散同时,作为公共场所,公厕中的臭味污染还在很大程度上受人流量的影响,如厕人越多,保洁以及各方面治理都会受到影响,导致臭气污染加重。
1.2 恶臭的特点
       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味统称为恶臭,具有恶臭气味的物质被称为恶臭污染物恶臭已经成为当今世界七大典型公害(大气污染、水质污染、土壤污染、噪声污染振动、地面下沉、恶臭)中的一种.作为大气污染的一种形式,恶臭具有与大气污染相同的一些特性,同时,恶臭又有以人的嗅觉感知为判断标准的特殊性,因而恶臭污染具有不同于其他污染的许多特性恶臭物质的嗅阀值往往很低,往往微量的恶臭污染物就能给人带来不快,因此在恶臭污染中,污染物质的浓度往往较低,给分析测试带来一定的难度.恶臭污染程度与人的感觉强度并不是成线性关系,而是遵循 Weber-Fechner法则,即恶臭的感觉强度与恶是多种气体相抵、相加、促进等多重作用结果的反映,进一步加大了恶臭治理的困难恶臭污染物具有时段性与区域性,受到温度、湿度、光照等等的影响较大。
1.3 恶臭的危害
       恶臭对人体的危害主要有以下几点,危害呼吸系统:嗅到臭气时反射性的抑制吸气,妨碍正常呼吸功能;危害消化系统:经常接触恶臭物质使人食欲不振恶心,进而发展成为消化功能减退;危害循环系统:如氨能使血压先下降后上升,硫化氢还能阻碍氧的输送,造成体内缺氧;危害神经系统:长期受低浓度恶臭物质刺激,首先使嗅觉丧失,继而导致大脑皮层兴奋与抑制过程的调节功能失调;其它危害:使内分泌系统的分泌功能紊乱,影响机体的代谢功能。
2 常用公厕恶臭控制方法
       目前国内外对于卫生间恶臭治理的研究主要有覆盖、稀释排出、光触媒、电解、负氧离子、生物降解吸附、喷洒药剂等方法.对于家庭或者面积较小的公厕,一般采用熏香覆盖、稀释排出等方法,少量的宾馆等场所采用了光触媒、负氧离子等方法。
       物理通风稀释排出等除臭方法存在的主要问题是:噪音大、能耗高、污染物的量并未减少,并且会对周边环境造成一定的污染。
       香味发散装置覆盖存在的主要问题:除臭效果差,这种办法适用于治理面积小、客流量较小,臭味也较少的情况,并且存在二次污染。
       光触媒是近年来兴起的一种除臭灭菌方法,将光触媒均匀的涂抹在材料表面,利用TiO2在小于87m的光照射时,价带上的电子被激发迁移,在价带上产生相应的电子空穴,具有强氧化性,通过系列的反应可以氧化大多数恶臭化合物但是,该技术受到光照的影响特别大,在卫生间收到较大限制,根据我们是实验,公厕除臭效果不明显。
       电解除臭也是近来研究的一个热门课题,采用高压放电,分解空气中的污染物质,达到除臭的目的,但是该方法还不够成熟,并且耗能很高,具有一定的危險性,并不适用与公厕除臭灭菌。
       喷洒药剂是比较直接有效的方法,首先药剂选择是非常重要的,其次使用的喷洒方式也直接影响到除臭灭菌的效果。
3 超声波雾化除臭技术
       超声波雾化器利用电子高频震荡(振荡频率为1.7MHz或2.4MHz, 超过人的听觉范围, 且该电子振荡对人体及动物无害),通过陶瓷雾化片的高频谐振,将溶液分子结构打散而产生自然飘逸的水雾,不需加热或使用任何化学添加剂.在设定的条件下,控制系统发出指令,除臭剂工作液经雾化头形成雾状,液滴的表面不仅能有效地吸附空气中的异味分子,同时也促使吸附的异味分子的立体构型发生改变.工作液与臭气分子的反应可以从以下几个方面来讲:工作液被雾化,在空间扩散液滴的半径≤0.04mm,在液滴表面形成巨大的表面能,平均每摩尔为几十千卡,这个数量级的能量已是很多元素中键能的1/3-1/2,此时,溶液中的有效分子可以向臭气分子提供电子,加速与臭气分子发生反应;该表面能可以吸附空气中的臭气分子,并使臭气分子中的立体结构发生变化,变得不稳定;同时,吸附在液滴表面的臭气分子也能与空气中氧气发生反应.经过作用,臭气分子将生成无味无毒的分子,如水、无机盐等等,从而消除臭气,并且反应的产物不会形成二次污染。另外在雾化过程中将释放大量的负离子,其与空气中漂浮的烟雾、粉尘等产生静电式反应,使其沉淀;发生的静电作用在各种细菌、病毒等微生物表面产生的电能剪切力大于细胞膜表面张力,使细胞膜遭到破坏,导致微生物死亡.因此低温等离子体除臭技术具有优秀的消毒杀菌之功效.药剂本身具有抑菌作用与负离子都可以起到抑菌杀菌作用,从而达到除臭灭菌的效果。
4 实际案例
4.1 案例概况
       人大东公厕,位于中国人民大学东门东侧,距离过街天桥和公共汽车站20m.该路段位于人民大学、双安商场和当代商场的三角中心位置,设有5个小便池,10个大便坑位,面积约80m.每天人流量巨大,该厕所人流不断,平均每天如厕人数平均在1500~2000人次,周末和节假日更可达4000人次以上,致使该公厕长时间处于高负荷运转状态,再加上通风不畅,换风量有限,使得如厕者经常遭受恶臭的袭击,在炎热的夏季恶臭污染更加严重.虽然管理者采取了加大保洁量、熏香、喷洒空气清新剂等措施,但效果仍然微乎其微,不尽人意。
       根据公厕污染特点和自身条件,由海淀环卫科研所设计安装了该除臭设备.该设备主要由造雾器、储液箱、送雾装置、控制系统等部分组成。技术路线如图1所示:
 
       水源经过处理以后加入储液箱与除臭药剂充分溶解混合,造雾器在得到控制系统指令后启动工作,将已混合的药剂利用超声波的高频振荡将药剂雾化为1~5pm的超微粒子,通过送雾通道在风力作用下扩散至公厕的空气中,让药剂与臭气和病菌充分接触、反应,从而达到除臭灭菌的目的.最终安装运行情况如图2所示:
安装运行路线图
4.2 数据检测
       为了检测除臭效果, 委托具有CMA认证资质的北京市环卫检测站进行了除臭前和除臭后对比检测,执行标准GB/T17217-1998《城市公共厕所卫生标准》,检测结果如表1所示:
除臭效果检测数据
4.3 数据分析
       在除臭设备未开启的状态下,公厕内臭味强度高达3级,此时已很容易闻到气味,使人产生不愉快的感觉.氨为标准允许值2.35倍.厕所经净化以后氨的浓度降低,去除率达到65.74%,平均去除率为50.44%.臭味强度(无量纲)经过净化以后为1,其余为0,总体臭味去除率平均为88.89%.恶臭污染往往不是单一组分,而是多种成分组成的复合臭,是多种气体相抵、相加、促进等多重作用结果的反映,硫化氢基本检不出,单从氨的去除率来看不到70%,但是因为还有其它臭气成分被去除,因此反应到臭味强度的效率就达到了接近90%.从这些数据对照中我们可以看到研制的超声波雾化除臭设备的净化效率高,污染物浓度远低于标准允许值,表现出了强力的去除效果。
5 结论
       经检测人大东公厕进行除臭作业以后臭气强度≤2级,氨浓度≤1.0mg/m',硫化氢浓度≤0.01mg/m;臭气强度、氨浓度、硫化氢浓度达到GB/T17217一1998城市公共厕所卫生标准》规定的卫生标准值.公厕除臭灭菌装置采用超声波造雾系统除臭效果明显,系统设计简单可靠、运行稳定、便于维修;该系统采用微电脑自动控制,便于操作、故障率低;该超声波雾化除臭设备的净化效率高,污染物浓度远低于标准允许值,对公厕恶臭污染物具有强力的去除效果。
       以人为本的管理理念越加的深人人心,人民群众对于生活环境的要求也越来越高,探索经济高效的公厕恶臭治理方法也显得日益迫切.超声波雾化除臭技术对于公厕恶臭治理具有良好的效果,提高北京市公厕空气环境质量,增加如厕的舒适感,对于举办绿色奥运、人文奥运具有重要意义。

来源:童金义. 北京市海淀环境卫生科研所.环境研究与监测


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