電子鼻在垃圾填埋場的惡臭在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

蘇愛華 周俊杰

(上海寧和環(huán)境科技發(fā)展有限公司，上海 201907)

電子鼻在垃圾填埋場的惡臭在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

蘇愛華 周俊杰

(上海寧和環(huán)境科技發(fā)展有限公司，上海 201907)

本文介紹了一套惡臭電子鼻在線監(jiān)測系統(tǒng)在某生活垃圾填埋場的應(yīng)用。自該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，該垃圾填埋場及其周邊居民環(huán)境空氣的惡臭濃度得到有效控制，居民投訴顯著降低。系統(tǒng)達(dá)到實(shí)時(shí)、量化反映空氣特征污染氣體和臭氣強(qiáng)度；可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測、預(yù)警與現(xiàn)場作業(yè)過程處置聯(lián)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)了政府及各級(jí)部門與固廢基地空氣臭氣信息共享。同時(shí)該系統(tǒng)創(chuàng)立了鎮(zhèn)政府、社區(qū)、居民、固廢企業(yè)多方參與、動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)、智能化的環(huán)境管理新模式，實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境管理手段和體制的創(chuàng)新。

電子鼻；垃圾填埋場；惡臭；在線監(jiān)測

1 引 言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國自2005年起就已經(jīng)成為生活垃圾產(chǎn)生量最大的國家，2013年生活垃圾清運(yùn)總量達(dá)17238.6萬t[1]，垃圾無害化處理總量占清運(yùn)量的88.84%，其中68.16%采用衛(wèi)生填埋處理，30.10%采樣焚燒處理，其余1.74%則利用其它方式進(jìn)行無害化處理[2]。生活垃圾填埋處理是應(yīng)用最早的一種垃圾處置方式，早期垃圾填埋由于沒有考慮填埋氣、滲濾液處理等問題，對(duì)周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重污染[3]。雖然衛(wèi)生填埋使得垃圾填埋過程中產(chǎn)生的污染得到極大控制，但生活垃圾自產(chǎn)生到最終的填埋處置，整個(gè)過程中仍難以避免產(chǎn)生一系列的環(huán)境污染問題，其中以垃圾在中轉(zhuǎn)、運(yùn)輸及填埋過程中產(chǎn)生的惡臭污染最為嚴(yán)重。另外，隨著城市不斷擴(kuò)張，垃圾填埋場與居民的距離越來越近，導(dǎo)致垃圾填埋場惡臭擾民問題頻繁發(fā)生。

垃圾填埋場惡臭污染具有污染組分多、嗅閾值低、擴(kuò)散時(shí)間短、瞬時(shí)濃度高等特點(diǎn)，且影響程度和范圍受源排放強(qiáng)度、源排放高度、氣象條件、地形條件的影響[4，5]。這些都對(duì)垃圾填埋場的惡臭污染定性、定量評(píng)估帶來極大困難。現(xiàn)行的惡臭監(jiān)測分析標(biāo)準(zhǔn)為GB/T14675-1993《空氣質(zhì)量 惡臭的測定 三點(diǎn)比較式臭袋法 》[6]，該方法由于耗時(shí)、耗人工以及受人主觀影響大，同時(shí)，由于人鼻子在嗅辨中會(huì)被鈍化，因此無法進(jìn)行大量樣品的檢測。電子鼻是一種模擬人的嗅覺感官的在線監(jiān)測儀器，通過人給予的嗅覺馴化，使得其能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測所在點(diǎn)位的臭氣濃度，是一種便捷、高效獲取穩(wěn)定惡臭污染數(shù)據(jù)的科學(xué)手段[7]。

本文以上海某垃圾填埋場為例，建立一套覆蓋垃圾填埋場源點(diǎn)、邊界點(diǎn)及環(huán)境敏感點(diǎn)完整的區(qū)域惡臭在線監(jiān)測系統(tǒng)，并組建形成了垃圾填埋場一線工作人員、填埋場管理人員、園區(qū)網(wǎng)格化負(fù)責(zé)人、居民群眾代表以及政府相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，有效降低了垃圾填埋場惡臭對(duì)周圍居民的影響，提高了垃圾填埋場區(qū)域綜合環(huán)境空氣質(zhì)量。

2 項(xiàng)目背景

上海某垃圾填埋場是目前中國最大的垃圾填埋場，總規(guī)劃面積為29.5平方公里，承擔(dān)上海市70%生活垃圾處理。該填埋場自投產(chǎn)運(yùn)營以來，附近居民對(duì)填埋場惡臭信訪一直不斷，居民與政府及填埋場基地的關(guān)系持續(xù)惡化。2015年5月，該填埋場及鎮(zhèn)政府引進(jìn)惡臭在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測區(qū)域及周邊居民環(huán)境空氣惡臭濃度，同時(shí)，將各監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)布到平臺(tái)及手機(jī)APP，與現(xiàn)場操作人員及相關(guān)主管人員形成實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，尤其是現(xiàn)場除臭人員可根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)合理控制除臭劑的用量，有效控制了垃圾填埋場惡臭污染對(duì)周圍居民的影響。

3 惡臭在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹

惡臭電子鼻的工作原理：本監(jiān)測系統(tǒng)采用法國阿默思RQ-BOX惡臭電子鼻作為填埋場污染源、邊界點(diǎn)、敏感點(diǎn)臭氣濃度及其特征因子氨、硫化氫、TVOC的監(jiān)測手段，結(jié)合氣象儀、數(shù)據(jù)傳輸模塊、惡臭在線監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)，形成對(duì)填埋場基地實(shí)現(xiàn)惡臭實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、響應(yīng)聯(lián)動(dòng)以及措施跟進(jìn)等。

惡臭電子鼻是一種模仿人的嗅覺功能的智能仿生電子儀器，通過傳感器將被檢氣體轉(zhuǎn)化為一定的電信號(hào)，并利用多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理以達(dá)到對(duì)被檢揮發(fā)性氣體分析、檢測和識(shí)別的目的。

在對(duì)該垃圾填埋場及周邊惡臭臭氣進(jìn)行背景調(diào)查、現(xiàn)場踏勘、技術(shù)方案制定與專家論證、企業(yè)各部門協(xié)調(diào)、責(zé)任界定等全方面溝通協(xié)調(diào)之后，在垃圾填埋場污染源及周邊敏感點(diǎn)安裝在線惡臭電子鼻監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)由3個(gè)污染源點(diǎn)，3個(gè)邊界點(diǎn)及4個(gè)環(huán)境敏感點(diǎn)組成的監(jiān)測網(wǎng)格化布點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)該區(qū)域常年風(fēng)向，以及填埋場與周圍敏感點(diǎn)的相對(duì)地理位置，以正北風(fēng)向?yàn)?°，沿順時(shí)針方向在風(fēng)向?yàn)?0°-110°時(shí)，填埋場產(chǎn)生的惡臭會(huì)影響到周圍居民區(qū)。基于此，當(dāng)氣象儀顯示的風(fēng)向?yàn)?0°-110°區(qū)間內(nèi)，各點(diǎn)位電子鼻臭氣濃度或其他特征因子的濃度超過系統(tǒng)設(shè)定的預(yù)警值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)預(yù)警等級(jí)，對(duì)填埋場與可能影響的周邊區(qū)相應(yīng)工作人員推送預(yù)警信息，并將提示填埋場除臭單位具體點(diǎn)位相關(guān)除臭系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，直到監(jiān)測數(shù)據(jù)連續(xù)20分鐘低于預(yù)警值，預(yù)警事件結(jié)束。在周邊敏感點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)連續(xù)15分鐘升高達(dá)到預(yù)警值時(shí)，對(duì)場區(qū)相應(yīng)工作人員推送預(yù)警信息，推斷主要影響源，并通知除臭單位除臭系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。在監(jiān)測數(shù)據(jù)停止升高，并連續(xù)20分鐘保持狀態(tài)，預(yù)警事件結(jié)束。

在線惡臭電子鼻系統(tǒng)需根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，污染區(qū)域現(xiàn)有控制標(biāo)準(zhǔn)，歷年監(jiān)測數(shù)據(jù)及實(shí)際控制程度，特征污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)以及污染區(qū)域人工嗅辨記錄制定初步預(yù)警值。預(yù)警值是建立在周圍居民區(qū)認(rèn)為環(huán)境是可接受的程度確定所有污染源的指標(biāo)控制范圍。預(yù)警值指標(biāo)體系須依據(jù)數(shù)據(jù)積累和反復(fù)擬合來確定，逐年提高控制標(biāo)準(zhǔn)。以該垃圾填埋場源點(diǎn)惡臭預(yù)警值的建立為例進(jìn)行說明，將大氣環(huán)境惡臭等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)為1、2、3、4級(jí)，1-2級(jí)(臭氣濃度20-60)系統(tǒng)內(nèi)提示；3級(jí)(臭氣濃度60-100)為報(bào)警值，短信提示；4級(jí)(臭氣濃度≥100)為應(yīng)急響應(yīng)值，進(jìn)入應(yīng)急聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。具體預(yù)警聯(lián)動(dòng)措施如表1所示。

表1 預(yù)警聯(lián)動(dòng)措施表

4 在線監(jiān)測結(jié)果分析

經(jīng)過一年多系統(tǒng)運(yùn)行及優(yōu)化，以其中一個(gè)污染源點(diǎn)、一個(gè)環(huán)境敏感點(diǎn)為例，說明該填埋場區(qū)域環(huán)境空氣惡臭濃度水平的變化趨勢(shì)。圖1、圖2為該垃圾填埋場污染源及環(huán)境敏感點(diǎn)2016年5-12月份與2015年同期惡臭濃度變化趨勢(shì)圖。

圖1 填埋場污染源點(diǎn)在線監(jiān)測結(jié)果變化趨勢(shì)

圖1選取的污染源點(diǎn)監(jiān)測基站與填埋作業(yè)面距離約200～300m，從圖可直觀顯示出2016年該點(diǎn)位的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)比2015年同期在線監(jiān)測數(shù)據(jù)降低幅度顯著，且根據(jù)填埋場基地填埋量統(tǒng)計(jì)，2016年比2015年同期的填埋量顯著提高，由2015年的三千多噸每天上升到2016年的六千多噸每天。該成效源于該基地加強(qiáng)了填埋過程中的惡臭源頭控制，在作業(yè)面增加除臭劑的投加量，減少作業(yè)面積，同時(shí)在覆膜的工藝操作方式上也做了改進(jìn)提高。同時(shí)，利用惡臭在線預(yù)警平臺(tái)，將惡臭擴(kuò)散始終保持在較低水平。

圖2 環(huán)境敏感點(diǎn)在線監(jiān)測結(jié)果變化趨勢(shì)

圖2為周界監(jiān)控點(diǎn)(敏感點(diǎn))填埋場周邊某中學(xué)2015年與2016年惡臭濃度的變化曲線，整體上2016年該環(huán)境敏感點(diǎn)異味濃度比2015年有所降低，月均值維持在20以下。

圖3 垃圾填埋場2014-2016累計(jì)臭氣天數(shù)

對(duì)于填埋場的惡臭擾民問題，解決填埋場附近居民的惡臭投訴問題無疑是最為重要。自建立惡臭在線監(jiān)測系統(tǒng)以來，在填埋場周邊居民選取由居民組成的惡臭嗅辨小組，由居民嗅辨小組每天上報(bào)居民區(qū)是否能明顯聞到異味，并持續(xù)20min以上，如是，且與該區(qū)域的網(wǎng)格化中心、監(jiān)測平臺(tái)數(shù)據(jù)吻合，則可視為1天臭氣天數(shù)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，該區(qū)域2014年的臭氣天數(shù)為42天，2015年的臭氣天數(shù)26天，2016年臭氣天數(shù)為11天。

綜上，該垃圾填埋場通過企業(yè)自身努力以及與在線惡臭預(yù)警聯(lián)動(dòng)平臺(tái)的配合，垃圾處置場填埋場現(xiàn)場及周邊環(huán)境出現(xiàn)臭氣天數(shù)的頻率顯著降低，周圍居民投訴基本得到有效控制，取得預(yù)期良好結(jié)果。

5 結(jié) 論

惡臭電子鼻在線監(jiān)測系統(tǒng)是一種非常有效的解決垃圾填埋場惡臭擾民問題的技術(shù)手段。系統(tǒng)能實(shí)時(shí)、量化反映空氣特征污染氣體和臭氣強(qiáng)度；可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測、預(yù)警與現(xiàn)場作業(yè)過程處置聯(lián)動(dòng)相結(jié)合；可實(shí)現(xiàn)了政府及各級(jí)部門與固廢基地空氣臭氣信息共享聯(lián)動(dòng)；可實(shí)現(xiàn)了政府對(duì)固廢填埋企業(yè)的有效監(jiān)管；創(chuàng)立了政府、居民、企業(yè)多方參與的環(huán)境管理新模式；同時(shí)也體現(xiàn)環(huán)境管理手段和體制的創(chuàng)新。

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Application of E-nose On-line Monitoring System in Landfill

SU Aihua ZHOU Junjie

(Shanghai Ninghe Environmental Technology Development CO.，LTD，Shanghai 201907)

The paper introduces an E-nose online odor monitoring system，which applicated in a domestic waste landfill.Since the system put into operation，the odor concentration in the landfill and its surrounding in the air was controlled effectively，and residents complaints reduced significantly.The system could reflect the odor pollutants and odor intensity on real-time due to the online monitoring platform.Meantime，the system could realize combination the process of monitoring，early warning and operation process in landfill；and achieve the information sharing of odor gas for governments and landfill enterprise.At the same time，it created a new environmental management model in the landfill，for the reason of multi-participation of town government，communities，residents，landfill enterprise.

e-nose；landfill；odor；on-line monitoring

蘇愛華，碩士，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境在線監(jiān)測

文獻(xiàn)格式：蘇愛華 等.電子鼻在垃圾填埋場的惡臭在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(4)：129-131.

X21

A

1673-288X(2017)04-0129-03