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排氣異臭味的控制

近年來環保意識抬頭,生活品質提高, 居民對空氣汙染及異味陳情的案件常有所聞, 因此各種行業的排氣異臭味控制相當重要。
 
 

臭氧在高空中具有吸收紫外線的功能,在地面也可把異味物質去除,達到除臭的功效。(圖片來源:種子發)
▲臭氧在高空中具有吸收紫外線的功能,在地面也可把異味物質去除,達到除臭的功效。(圖片來源:種子發)

工廠、畜牧場、餐飲、廢水及廢棄物處理廠等行業排氣臭異味易干擾民眾,嚴重時更會引發民眾陳情。因此,排氣異臭味控制相當重要。易排放異臭味的工廠包括橡膠、塑膠回收、飼料、漆包線製造、噴漆、染整廠等,畜牧場主要是養豬及養雞場,餐飲業則是快炒、烘烤等作業,生活汙水及工場廢水處理場也會散發異臭味,廢棄物處理廠則包括垃圾焚化爐、廢棄物回收及焚化等作業。

 

易致臭味物質的主要化學組成元素是碳、氫、氧、氮、硫、氯等。汽柴油及石油系溶劑屬碳氫化合物,內含的不飽和、芳香族及含硫化合物是異味來源;含氧碳氫化合物則包括大多數有機溶劑,如丙酮、異丙醇、丁酮、乙酸乙酯等,多具芳香味;含氮碳氫化合物異味物質主要是氨、胺、糞臭素等,是糞便、腐臭味等成分;含硫碳氫化合物異味物質主要是硫化氫、硫醇、烷基硫等,腐臭雞蛋、臭豆腐、紙漿、橡膠煉製等物料或製程易排放這些異味;含氯碳氫化合物多具醚味,常見物質是氯仿、二氯甲烷、氯乙烯、二氯乙烯等。除氯乙烯及二氯乙烯是製造聚氯乙烯的原料外,其他含氯有機物多具毒性,已漸減少使用。

 

目前國內法令對事業排氣及周界,以排氣異臭味濃度不得高於某一值來管制。異臭味濃度是嗅覺感度值的倍數,它的檢測方法是把氣體樣品以潔淨空氣稀釋至6位聞臭者中有半數以上可嗅得程度的稀釋倍數,倍數愈高者濃度愈高。排放管道距地面18公尺以下者,異味濃度需小於1,000;排放管道高度大於18公尺、小於或等於50公尺者,異味濃度需小於2,000。周界異味濃度需小於30~50(工農業區)或10(住商區)。多數人對異臭味相當敏感,異臭味的控制相當重要。

 

異臭味控制方法

 

防制異味產生比異味產生後再去除控制,更能事半功倍。舉例來說,採用水性或低有機溶劑漆料或油墨進行表面塗裝或印刷,可降低排氣異味濃度及揮發性有機溶劑對環境的負面影響。另外,把益生菌摻入飼料餵養豬雞,可提高飼料換肉率並降低糞便臭味,也是防制異味產生的方法。然而,仍有多數作業無法避免產生異味,或難以有效收集及控制。

 

排氣的異臭味控制分物理、化學、生物等方法,可用單一方法或其組合。一般常用的物理法包括水洗及活性碳吸附,這些方法只是把汙染物質轉移至水相或固相,以避免排至大氣。

 

化學法則是把異味物質藉氧化或還原反應轉化成異味或危害性較低的物質,常用的氧化劑是次氯酸及臭氧,還原劑是亞硫酸氫鈉、硫化鈉等。氧氣也是重要氧化劑之一,然而必須把氣體溫度提升至攝氏300~450度後藉觸媒轉化汙染物,或提升至攝氏700~900度後焚化汙染物。生物處理則讓汙染物由氣相轉移至含有微生物的黏膜或固體,藉傳輸入的氧氣把汙染物氧化成二氧化碳及水,或以微生物把溶入水中的汙染物氧化。

 

化學洗滌法或接觸法

 

化學洗滌法是使廢氣與洗滌液中和、產生氧化或其他化學反應,達到去除異味及揮發性有機物的效果,在異味控制上效果良好且操作方便。適用於化學洗滌的異味甚多,包括有機硫化物、有機酸、氮化物、鹵化物等。

 

一般而言,吸收液的pH值和氧化劑濃度都會明顯影響異味去除效果,可利用氧化還原電位計控制氧化或還原劑的添加。化學洗滌適用範圍及藥劑如下:

 

酸鹼中和 異味物質若呈酸∕鹼性,可使用鹼∕酸性吸收液中和。這方法只是把異味分子轉成鹽類以利於吸收,後續仍需搭配使用其他方法破壞或回收異味成分。使用的酸性溶液多是0.5~5%的硫酸溶液或1~10%的鹽酸溶液,對於排氣中的氨、三甲胺等臭味物質有顯著效果。文獻指出使用pH<4的溶液,可有效去除氨氣。鹼性溶液多是1~10%氫氧化鈉或石灰液,可吸收排氣中的硫化氫、甲硫醇、硫化甲基、二硫化甲基、酚、低碳脂肪酸等廢水場常見的異味物質。

 

次氯酸 次氯酸通常與酸鹼性吸收液併用,可把氨氧化為氮氣,硫化物氧化為硫酸根、烷基硫氧化物、烷基硫酸等無臭產物。歸類成惡臭物質的硫化甲基,也可使用次氯酸吸收液有效去除異味。

 

用於異味去除的氯化物包含3種類型:元素氯;自由有效餘氯HOCl及OCl;結合有效餘氯NH2Cl及NHCl2。元素氯加上自由有效餘氯又稱自由餘氯;結合有效餘氯加上NCl3又稱結合餘氯。自由餘氯一般在水溶液中以次氯酸形式存在,其氧化能力遠大於次氯酸根,在鹼性環境下,部分次氯酸會解離成次氯酸根。

 

在pH<3時,次氯酸多以氯氣的形態存在;pH在3~7.5之間,多以次氯酸的形態存在;pH>7.5時,多以次氯酸根的形態存在。在酸性環境下,次氯酸易轉化為氯氣,隨洗滌後氣體排出,造成有效氯大量損失及排氣有氯味或兼有鹽酸味。若排氣含氯,後續須串聯硫代硫酸鈉或鹼性(pH>9)過氧化氫水溶液,把氯氣還原為氯化鈉後洗除。氯氣也可用活性碳還原去除,吸附於活性碳的HCl可定期以鹼液及清水洗除。

 

過氧化氫 利用過氧化氫本身分解為水的特性,除了可當洗滌液吸收外,還可直接噴灑氧化異味物質,或防止厭氧微生物分解有機物,一般常用於切削油、待處理汙水、待脫水汙泥、禽畜糞便等處理。研究指出,若過氧化氫與鹼液並用,可氧化硫化物、硫代硫酸鹽;若與酸液並用,可氧化亞硫酸鹽。

 

臭氧 臭氧接觸法是藉由氣─氣或氣─液接觸,把異味物質藉由臭氧轉化去除。臭氧可把一級胺氧化為醇胺、醛胺、酸胺,把三級胺氧化為烷基胺氧化物。臭氧與烯烴、含氧烴反應,產生最終產物是甲酸、乙酸、CO2等而降低異味。臭氧接觸法需借助水氣或水洗產生強氧化力的自由基(OH.)。臭氧添加量可由監測及控制排氣中剩餘臭氧濃度(<0.01 ppm)來控制,或以活性碳破壞,以免危害環境。

塑膠回收的示意圖
▲塑膠回收的示意圖
 
 
洗滌塑膠熱熔排氣
 

使用過的塑膠瓶罐通常經破碎後清洗,再經熱熔擠壓後製成膠粒回收使用。在熱熔擠壓時,產生的油煙可使用靜電集油機去除,但是處理後的排氣還有塑膠味。文獻顯示塑膠味成分包括脂肪烴(丙烯、己烯、異丁烷等)、芳香烴(甲苯、乙苯)、含氧烴(甲基戊酮、甲基丙烯酸甲酯及丙烯醛、有機酸);聚氯乙烯廢塑膠回收排氣可測得16種有機氯,大部分是氯乙烯、氯仿及三氯乙烯。

 

研究發現,使用次氯酸鈉或次氯酸溶液串聯鹼性過氧化氫二段式洗滌法,可去除聚丙烯、聚苯乙烯熱熔排氣異味。次氯酸鈉或次氯酸洗滌主要是洗除排氣中異味,鹼性過氧化氫洗滌則是去除前段洗滌產生的氯氣。

 

利用洗滌試驗裝置處理聚丙烯熱熔排氣試驗結果顯示,在氧化洗滌液有效氯濃度15~50 mg∕L,pH值9.3~10(未做調整),氧化洗滌排氣再以35 mg∕L過氧化氫、pH 12.0~12.5的水溶液去除氯氣,熱熔氣體中揮發性有機物45~204 ppm(折算為甲烷)去除率約為90%。排氣中主要的揮發性有機物成分是丙烯醛、丙酮、2-丁酮、4-甲基-2-戊酮,二段化學洗滌對這類揮發性有機物的去除率是99.2~97.8%。

 

廢氣樣品洗滌前異味濃度是5,500,洗滌後小於98,去除率>98%,符合環保署公告固定汙染源空氣汙染物排放標準(1,000)。依試驗結果計算,排氣量是1,000 m3,12%有效氯漂白水用量是0.76~1.43 kg,以這洗滌法去除異味,每1,000 m3排氣處理的藥品(次氯酸鈉、雙氧水、液鹼)費用合計約新台幣7.4元。

 

在去除聚苯乙烯熱熔排氣異味的處理試驗中,揮發性有機物主要成分是丙烯醛、丙酮、苯、乙苯、苯乙烯及甲基苯乙烯。結果顯示,在洗滌液有效氯是44~375 mg∕L、pH=6.5~7.1時,排氣再以35 mg∕L過氧化氫、pH>12的水溶液吸收,揮發性有機物去除約90%。廢氣洗滌前異味濃度是3,090,洗滌後小於55,去除率98%。每1,000 m3排氣處理的藥品(次氯酸鈉、酸、雙氧水、液鹼)費用合計約新台幣9.5元。

 

去除事業排氣異臭味

 

以二段式洗滌法去除異味需要較高的設備費(洗滌塔、高馬力送風機、控制設備等)及操作費(電力、藥品等),又會產生廢水,因而限制了這方法的實用化。因此,一些事業採用噴霧法去除異味。

 

噴霧法案例一 在噴霧法中,塑膠熱熔排氣是先用靜電集油機去除油霧,再噴次氯酸水溶液去除臭異味,最後以活性碳吸附及去除餘氯。性能試驗結果顯示,廢氣處理前異味濃度是174,000,處理後是309,符合排放標準(1,000)。

 
噴霧法案例二 熱瀝青製造排氣含線性飽和長碳鏈(C13~C22)、單環芳香烴(苯、甲苯、二甲苯、乙苯、異丙苯)、多環芳香烴、甲醛、鹵烷類、酚、二硫化碳等有機物,異丙苯、2-3環芳香烴、甲醛、鹵烷、酚、二硫化碳等具特異性異味。瀝青廠排氣異味常被附近民眾陳情。
 

相關研究顯示瀝青臭氣與次氯酸在攝氏100度高溫下接觸反應,氣體與次氯酸霧接觸時間1.73 s、有效氯濃度4.0 ppm是異味去除的最佳劑量,以處理瀝青臭氣1,000 Nm3為基準,估算操作費用是新台幣0.688元。熱瀝青製造廠煙囪排氣處理程序,是先以次氯酸水霧噴入煙道上游去除異味,再用鹼性雙氧水噴入下游去除漂白水味後排放,排氣異味符合排放標準(2,000,排放高度距地面18公尺以上)。

 

噴霧法案例三 畜牧場以飼養雞、豬、牛隻為主。養雞場主要異味來源是堆積的雞糞,次要來源是雞隻體味(即雞腥味);養豬場異味來源是廚餘製備、豬舍、集糞坑、豬糞尿固液分離機;養牛場異味來源是堆積的牛糞及廢水處理設施。畜牧場異味控制方法是限飼、飼料添加益生菌或酵素、禽畜舍或固液分離機圍封及排氣噴次氯酸(或芬多精)除臭、廚餘製備及開放式禽畜舍內外噴次氯酸、芬多精,或以臭氧除臭。

 
屏東縣某30萬隻白肉雞場排風口採用圍網,噴出120 mg∕L有效氯濃度的次氯酸水溶液去除雞腥及雞糞味,效果良好。
▲屏東縣某30萬隻白肉雞場排風口採用圍網,噴出120 mg∕L有效氯濃度的次氯酸水溶液去除雞腥及雞糞味,效果良好。
 

生物法異臭味控制及案例

 

生物處理法是把汙染物由氣相轉移至含有微生物的黏膜、固體或水相,使汙染物氧化成二氧化碳及水。這方法對環境友善,處理費用低,限制是氣體與微生物系統的接觸時間(5~30秒)較長,設備費用高,有些汙染物無法被生物分解。

 

某化工公司製造有機溶劑,蒸餾塔尾氣、貯槽排氣、廢水廠排氣等含醇、酯、苯、甲醛等揮發性有機物。為降低排氣中有機溶劑濃度及其逸出異味,以免引發陳情,該公司完成一套集氣系統及蛇木屑生物濾床,能有效去除排氣中異味。

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