（合肥市市政设计研究总院有限公司 安徽合肥 230000）
摘 要：介绍了化学氧化法、吸附处理、高压静电法、生物洗涤法、生物过滤法等工艺的除臭特性和影响因素。最后提出了因根据农村地区的实际条件和发展现状，因地制宜地选择污水处理过程除臭技术的建议，并指出了分散式生活污水除臭技术与整体处理工艺相结合，多种处理单元耦合的发展方向。
关键词：除臭技术；分散式生活污水；组合工艺；
恶臭物质在七大公害中居于第二位，仅次于噪声。污水产生的恶臭气味不仅影响健康，而且污染环境，也影响了生活的各个方面。恶臭气体中存在病毒性物质，通过呼吸道以及对水质的污染会使中枢神经产生障碍，引起慢性病、急性病，甚至对人类的心理健康都有很大的影响[1]。同时，恶臭气体中还存在腐蚀物质，长时间存在会对建筑物造成腐蚀，影响建筑结构及质量安全，带来了生活的不便，制约了经济的可持续发展。恶臭污染的治理目前还处于发展前期，但是污染的危害已经影响各方面。
因此，由于恶臭污染危害与日俱增，为防止和避免产生的臭味对人的日常生活造成影响,必须严厉整治恶臭污染现象，保护健康，绿化环境。
1生活污水恶臭来源及治理问题
1.1农村生活污水恶臭组成及来源
目前经过研究发现的环境恶臭物质已有几万种,其中只凭人的嗅觉能感知的就有4000多种,恶臭气体从其组成可分为五类:一是卤素及其衍生物，如氯气、卤代烃等;二是烃类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等;三是含氧的有机物，如酚、醇、醛、酮、有机酸等;四是含氮的化合物，如氨、胺类、酰胺、硝基化合物、吲哚类等;五是含硫化合物，如硫化氢、硫醇类、硫醚类[2]等，在废水处理以及污水输送过程中产生的大量恶臭气体的主要成分是氨气、硫化氢、硫醇类、有机胺、挥发性脂肪酸(VFAs)、挥发性有机化合物(VOC)s等物质[3]。农村污水恶臭污染处理存在一些问题：
（1）现有的城镇的污水除臭工艺本身不适合分散式农村生活污水除臭治理的需求；
（2）农村居民分布广且分散，生活污水间歇排放，由于农村污水处理技术起点低，再加上管理水平低下等原因[4]，使得农村污水没有完全处理，产生大量的恶臭气体；
（3）农村生活污水臭味尚未建立准确的测定、评价标准，也缺乏有效监管体制；
（4）随着农村经济发展，农村的种植业、畜牧业快速发展，但是产生的污水直接排入水体，造成水体水质恶化，恶臭污染。
1.2农村污水恶臭污染处理目标
恶臭污染日益受到人们的关注，针对农村生活污水恶臭污染的实际情况，研究实施农村生活污水恶臭污染处理的一些技术与工艺达到以下2个目标：（1）鉴于目前我国并没有制定生活污水中恶臭污染物排放标准，以控制大气的恶臭污染《恶臭污染物排放标准》（表1）为参考；（2）注重经济适用，运行成本低，管理维护简单，能源消耗少、处理效率高。
2污水处理中除臭技术
2.1化学氧化法
2.1.1二氧化氯
二氧化氯具有很强氧化能力,氧化能力要比氯和过氧化氢强,而比臭氧弱，可使具有刺激性、腐臭味、腥臭味等令人不愉快气味的物质, 甚至是对人体健康有害的物质进行氧化分解, 显示令人满意的除臭能力。李大鹏等研究表明,二氧化氯对污水中嗅味有很好的去除效果,当投加量增加到4mg/l时,出水无异臭、异味[5]。美国环保局在2012年修订建议规定，出厂水中二氧化氯的含量不可超过 0.8mg/L[6],否则会危害人体健康。
2.1.2紫外光氧化系统
紫外光线可使空气中的双原子氧气分解并重组形成臭氧。臭氧对恶臭气体能够起到氧化分解的作用, 氧化能力是氯的2 倍, 杀菌能力是氯的数百倍, 它可以通过破坏有机污染物的分子结构以达到改变污染物性质的目的。臭氧能够氧化分解水中的有机物、无机还原性物质, 能杀死水中细菌、藻类、病原体, 能够有效去除其产生的嗅味。Xia 等[7]采用UV/VUV( 紫外/真空紫外) 去除低浓度H2S气体、在流量为0.14L•S-1、停留时间为1.5S、进口浓度为18.9mg•m-3时，去除率达到56%。孔鑫[8]等采用紫外光氧化除臭系统处理某污水处理厂曝气沉砂池产生的恶臭气体，在停留时间为1.5s，平均紫外辐射照度1664 μW·cm -2 的条件下，进口H2S和NH3浓度分别为35 mg·m-3 和0.26mg·m-3时，二者的去除率分别可以达到34.3%和53.8%。但根据国外资料, 臭氧浓度在0.6～0.8ppm 时, 人将感到胸痛、咳嗽、呼吸困难和肺功能下降等问题，过量的臭氧对人体有害[9] ,所以对反应器中臭氧浓度进行测定十分必要，如何保证安全是以后的发展方向。
2.2吸附处理
粉末活性炭对致嗅物质的去除机理主要为: 活性炭的物理吸附作用和微生物的降解作用。首先，活性炭有无数的微孔，所以有着巨大的比表面积, 有很强吸附能力。而且活性炭的吸附作用具有选择性, 优先吸附有机物, 因此有很好去除水中致臭有机物的效果。研究发现[10], 活性炭对嗅味物质的吸附与活性炭本身的微孔结构性能有关。可以根据情况、条件的不同, 可分别采用粉末活性碳、粒状活性碳和粉末活性碳—粒状活性碳并用的方法。
活性炭吸附法的原理是利用活性炭能吸附臭气中致臭物质的特点,达到脱臭目的。为了更有效地吸附,通常利用各种不同性质的活性炭进行吸附,比如:在吸附塔内设置吸附酸性物质、碱性物质、中性物质的活性炭, 臭气经过和各种活性炭接触后,排出吸附塔。该法与别的法相比较,具有较高的效率,但缺点是活性炭有一饱和期限,超过这一期限,就必须更换活性炭。所以这种方法常用于低浓度臭气和除臭的后处理。
2.3高压静电法
该方法的原理是由于臭味物质分子在高压静电场内,在Tyndall效应直接作用下改变了本身的化学结构，产生活性粒子或自由基氧化,变成无特征发臭基因的物质。Hui-Xian Ding等[11]研究发现在大气压力下和70℃时， 通过Ag/CeO2介质，输入16500 h−1 的GHSV 和能量密度为 108 J• L-1，其中86%甲醛转化为CO2。相同情况下对比发现，在融化石英颗粒下高压电解只有6%，在Ag/CeO2介质下没有电解只有33%，并发现暂时生成的气相自由基在甲醛氧化成二氧化碳的过程中有重要作用。
2.4生物洗涤法
该方法与废水处理厂生物曝气类似，,只是臭气代替空气通入活性污泥法曝气池中进行除臭。该方法的处理效率受活性污泥浓度、溶解氧、曝气强度等因素的影响,适用于各种不同的恶臭成分(胺类化合物、H2S、脂肪酸、醇醛等),效果较好。若单独使用该方法进行除臭,其运行费用较高,但如果己建有污水处理装置,则用该方法处理恶臭还是比较经济的[12]。
町田等人从粪便处理现场取出活性污泥,然后把粒径为5～10mm的木炭浸入其中,将其作为吸附细菌的填充物,填充高度为60cm,空间速度为每时100km,在硫化氢浓度为800mg/L条件下进行实验,最大去除速度是2900 g/m3•d,可见其速度非常高。其次是标准工厂中使用,例如选用从尿处理厂的尿调整槽中排出的高浓度恶臭气体进行处理实验,其硫化氢的负荷是1000—1600g/m3•d,结果几乎完全去除[13]。. Jitrutai Tosati等[14]采用一个具有吸收塔盘（0.05 L）的生物氧化反应器（1.5L）处理污水处理厂的H2S气体，当进入H2S负载速率是37g•m-3•h-1,最大的去除效率是80%，当进入H2S负载速率是320g•m-3•h-1，最大的去除容量达到160 g•m-3•h-1。当气体浓度为1000ppmv，改变停留时间63、79、90、105 s，最大去除效率为75、89、93、 99%。
2.5.生物滤池除臭法
生物滤池除臭法目前研究得最多, 工艺最成熟, 在实际中也是最常用的生物除臭方法。该法的主要原理是恶臭气体先经过除尘、增湿、降温等预处理工艺后, 再从滤床底部由下向上穿过由滤料组成的滤床, 恶臭物质由气相转移到水—微生物混合相, 通过固着于滤料上的微生物的代谢作用而被分解掉。日本大谷等[16]曾采用盐化维尼龙系卷毛纤维作为填充物, 高度为1.50m ,空塔线速度为0.32 m/s, 空间速度为每小时667 km, 在H2S浓度为105—130 mg/L条件下, 去除率为98% , 最大去除率为2800 g/m3•d。MORGAN-SAGASTUME J M[17]等发现当含水率保持50%、硫酸盐积累控制在每克干介质12mgS-SO42-，硫化氢去除率最大接近100%。姜应和[18]等发现温度越高, 生物滤塔对H2S的去除率越高。在生物滤塔的停留时间为16.2 s、H2S容积负荷为2.22 g/(m3·h)的条件下, 当塔内温度≥13℃时,出气中H2S的浓度≤0.03 mg/m3。该法的除臭效率受滤料中的含水率、pH值、温度、布气的均匀性和自然条件等因素影响。生物滤池处理臭气时, 运行费用低, 处理效率很高, 缺点是其费用高，占地面积大,定期更换填料以及管理麻烦。
2.6 生物滴滤池式除臭法
该方法的除臭过程与生物滤池式脱臭法相近, 差别是使用的滤料是聚丙烯小球、陶瓷、木炭、塑料等不能提供营养物质的惰性材料。生物滴滤池中, 只有针对某些恶臭物质而降解的微生物附着在填料上, 而不会出现其他混合微生物群，避免其消耗滤料有机质的情况, 因而池内微生物数量比生物滤池多;可以不用更换惰性滤料, 而且压力损失也较小;同时生物滴滤池的操作简单。生物滴滤池可承受比生物滤池更大的污染负荷, 同时它具有很大的缓冲能力, 即使中断供给营养物质几天后, 系统仍保持很高的除臭效率。由于该系统操作复杂, 使得其应用受到一定的限制。Zeng[19]等采用生物滴滤器(BTF)作处理低浓度SO2,结果表明当SO2浓度是500-1000mg/m3,气体流量0.1m3/h,循环流量是15 L/h和pH值是1.0，去除效率达到86.4%。杨虹[20]等研究表明不同填料脱硫性能的优劣顺序为；沸石〉焦炭〉多面空心塑料小球。在温度为30℃、进气量为0.25m3／h、进气H2S为2000mg/m3、喷淋壁为1000mL／h、喷淋液的pH为1.97、Fe3＋为0.05mol／L的条件下，装置的出气H2S浓度足以达到《恶臭污染物排放标准》（GB1455493）规定的一级厂界标准值。
2.7组合工艺脱氮除臭
东南大学吕锡.武等[21]采用“厌氧—缺氧调节—跌水接触氧化—植物滤床”组合技术处理农村生活污水。该工艺首先把生活污水通入厌氧池、然后再经过缺氧调节池，最后由污水泵将污水提升到跌水充氧生物接触氧化池，经过每一级自由跌水单池反应后，在最低一级的集水池里，将部分接触氧化池出水回流至缺氧调节池，剩余出水进行深度处理。由于污水流经跌水充氧池时，经过自然跌水充氧后，水体中溶解氧浓度增加，氨氮在好氧条件下经过微生物的硝化作用转化成硝态氮。跌水充氧池出水部分回流至缺氧池中，硝化液回流比越高，缺氧池中DO 及硝态氮含量越高，进而促进微生物利用DO和NO3-与S2- 作用，降低缺氧池出水中S2-含量，减轻臭味。研究表明[22]在温度20～25℃、回流比为200%时，组合工艺对TN和S2-的去除效果最佳。如果回流比继续增加，不仅增加了污水处理的动力消耗，而且TN 去除率也有所降低。因此，建议组合工艺的回流比采用200%，可获得较高的脱氮除臭效果，解决缺氧池的出水提升到跌水充氧池时散发臭味的问题。
3.总结
由于农村的居住人口较为分散，经济发展方式以粗放型为主，没有完整健全的排放收集管网，农村的生活污水大多不经收集、处理，直接敞沟外排。且农村地区经济技术薄弱，所拨资金只能保证污水处理设施的建成，不足以支持农村生活污水脱臭治理的费用。因此，农村恶臭污染具有无序性，分散性、区域性扩散性强等特点。因此，在农村选择适宜的污水除臭处理技术要因地制宜，综合考虑当地气候、水文、地形、人口等条件。
农村严重的恶臭污染问题，为农村居民的生活带来不便，也使种植业、畜牧业、渔业产量降低，影响农村的经济效益，制约了农业和农村经济的可持续发展。探索并改善适用于农村的分散式污水恶臭处理工艺，还应当与整体的污水处理装置相结合，不仅满足恶臭处理效果，同时实现污水的无害化、资源化，环境效益的最大化、治理费用最小化。因此采用操作简便、低运行费用、污水处理效果好的多处理单元耦合的创新技术应是农村生活污水恶臭处理的主要方向。
参考文献:
[1]Bao, J-L; Li, W-F; Zou, K-H. Research Status of Health Risk of Odor Pollution[J].Urban Environment & Urban Ecology,2012 ,25(4):5-7.
[2]Eva Agus，Mong Hoo Lim，Lifeng Zhang, David L. Sedlak. Odorous Compounds in Municipal Wastewater Effluent and Potable Water Reuse Systems [J]. Environmental Science & Technology，2011, 45 (21), 9347–9355．
[3]Orrell,R.C. Reducing odor and VOCs[J]. Architectural Record, 2006,194(8), 187.
[4]李大鹏，徐乐中.S市富营养化水源水预氧化除臭试验研究与初步评价[D]. 苏州科技学院学报（工程技术版），2004，Vol.17（1）：:17-21
杨格
重庆三峡职业学院 重庆 404155
摘要：交流量相位差的测量是交流电路分析的难点。Multisim仿真软件环境中提供了虚拟瓦特表、虚拟示波器、测量探针等多种交流量相位差的测量方法。测量探针法操作简单，测量结果直观易得。
关键词：电工 EDA 相位差
在电路分析中，电压、电流相位差的测量有着很重要的意义，如电路性质的判断，功率因素的计算等。Multisim仿真软件对电路分析与设计的仿真结果准确度较高，且方便高效。在Multisim环境中提供众多虚拟测量仪器仪表，利用这些虚拟仪器仪表可采用多种测量方法测量交流电压、电流相位差。
1．用虚拟示波器和电流探针测量相位差
在Multisim仿真环境中建立如图1所示电路，其中XSC1为虚拟示波器（Oscilloscope），XCP1为电流探针（Current Probe）。同实体示波器一样虚拟示波器只能显示电压波形图，不能直接显示电流的波形图。通常需要显示电路电流波形时，一般用小阻值取样电阻将电路电流转换为取样电阻电压后经示波器显示其波形。因电阻元件的电压、电流同频同相，所以取样电阻电压波形与电路电流波形同频同相。在Multisim仿真软件中虚拟工具电流探针（Current Probe）的功能就像取样电阻一样将电路电流转换为电压，可供虚拟示波器等仪器测量使用。双击电流探针元件，在“Current Probe properties”属性窗口中的“Ratio of Voltage to current”框中设置其“V/mA”参数，其默认值为“1V/mA”。
如图1所示仿真电路中虚拟示波器A通道显示三相电路W相电压波形，B通道经电流探针显示三相电路W相电流波形。并设置“Global preference（全局变量）”/“Simulation（仿真）”/“Positive Phase Shift direction（正相移方向）”/“⊙Shift lest（左移）”。运行仿真电路时双击“虚拟示波器”，打开“Oscilloscope XSC1（示波器XSC1）”属性框，分别调节“Timebase/Scale（时基/比例）”为5ms/Div；“Channel A/Scale（通道A/比例）”为200V/Div；“Channel B/Scale（通道B/比例）”为1kV/Div。
暂停或停止运行仿真电路，调整波形图位置如图2所示。右击窗口空白处选择“Select a Trace/ Channel B”，即选择通道B的电流波形图。单击“时间轴2（T2）”并右击，选择“Go to next Y MAX=>（移至下一个Y轴最大值）”将“时间轴2（T2）”定位于电流波形的峰值处；类似，重复以上操作将“时间轴1（T1）”定位于电压波形的峰值处，如图3所示。“时间轴（T1）”、“时间轴（T2）”所处电压、电流波形图波峰位置的时间差为。如，电压超前电流，电路呈感性；，电流超前电压，电路呈容性；，电压与电流同相，电路呈阻性；
如图2所示，经计算则有
即，三相电路的W相电路的电压超前电流，电路呈感性。
2．用测量探针测量相位差
在Multisim仿真环境中建立如图3所示电路，其中“Probe1”、“Probe2”、“Probe3”为虚拟测量工具“实时测量探针（Measurement Probe）”。实时探针是一种快速、高效并容易测量不同节点和引脚之间的电压、电流、频率、相位及增益等电路参数的方法。实时探针包括“动态探针（Dymamic probe）”和“放置探针（Place probe）”。“动态探针”在电路仿真过程中，可以将探针拖至任意电路导线上便可读出探测出的电压、频率值。但不能显示电流值。“放置探针”在仿真过程中可将多个探针放置到电路中各个需要检测点上（如图3所示），探针从仿真中测得的数据将保持稳定，直至开始另一个仿真或清除数据为止。“放置探针”除能显示“动态探针”显示的仿真数据外，还可显示电流、增益、相位等数据。探针的前头表示该检测点电流的参考方向。
单击探针属性对话框的Parameters页，可进行参数显示/隐藏的设置。如图3中所示，“Probe1”只显示交流电压的有效值（V（rms））；“Probe2”只显示相位（Phase），勾选“Use reference probe”项，并选择“Probe1”，即使用参考探针“Probe1”，表示显示三相电源V相电流相对于电压的相位差；
运行仿真电路，“Probe1”探针显示数据为“V（rms）：220V”，表示该检测点电压相对于中性点（电路参考点）为220V，即三相交流电源的V相电压； “Probe2”探针显示数据为“Phase：38.1Deg”，表示该检测点相位相对“Probe1”探针为38.1°，即三相电源V相电流与电压的相位差为38.1°。由于相位差是两个同频正弦量的相位差，所以，如不使用参考探针的情况下，不能显示检测点的相位。
综上二种交流电位差测量方法可知，虚拟示波器测量相位差的方法操作复杂，结果不直观。使用测量探针测量相位差操作简、高效，结果直观易得。
参考资料：
[1]聂 典，Multisim 10 计算机仿真，北京：电子工业出版社，2009.
【2】许自图，电子电路原理分析与仿真，北京：电子工业出版社，2007.
作者简介：杨格（1967-），男，重庆万州人，重庆三峡职业学校智能制造学院副教授，主研方向为电工电子技术。
论文作者:杨春
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/9/17
标签：恶臭论文; 探针论文; 污水论文; 电流论文; 电路论文; 相位差论文; 电压论文; 《城镇建设》2019年第15期论文;