污水在长时间的厌氧状态下会产生大量的恶臭物质，并在污水泵站的格栅、泵池等区域释放。臭气主要由硫化氢、氨和多种挥发性有机化合物（VOCs）等恶臭物质组成，这些恶臭物质不仅会降低环境空气质量，影响感官，还可能危害身体健康，尤其是VOCs类恶臭物质，在低浓度下就能够对大气环境和人类健康产生影响。

近年来，杭州城镇化进程快速推进，原本在污水泵站和居民之间的卫生防护距离被不断压缩，加之居民对环境空气质量的要求越来越高，污水泵站的邻避效应愈加明显。目前对于15m及以上的排气筒，臭气浓度排放限值执行《恶臭污染物排放标准》（GB14554—93）中不应高于2000的标准，2018年发布的《恶臭污染物排放标准（征求意见稿）》，对15m及以上排气筒的臭气浓度排放限值收紧至1000。但在实际运行管理中，部分污水泵站的臭气排放浓度在满足标准的情况下，仍无法满足居民要求，臭气投诉频繁出现。为解决“达标扰民”的现实矛盾，本研究基于紧密型邻避场景的特殊性，结合实际运行经验，拟将臭气浓度排放目标控制为200，以降低臭气对居民的影响，减少臭气投诉。

目前，杭州市主城区大部分污水泵站为无人泵站，无技术人员驻场负责除臭设备的运行维护，且存在“达标扰民”这一问题的污水泵站一般位于建筑密集的老城区，在进行除臭改造时用地面积受限。基于上述两个特点，污水泵站除臭工艺应具备占地节省、自动化程度高、管理维护量小的特点。在目前应用较为广泛的臭气处理工艺中，化学洗涤的处理效率高且占地节省，但所使用的酸液、碱液等属于危化品，管理和运行成本较高；等离子除臭能够快速将臭气氧化去除，且对VOCs类恶臭物质的去除效果较好，但其反应过程产生的臭氧量难以控制，会导致二次污染；生物除臭因其成本低廉、无二次污染而被广泛应用于污水厂臭气处理，但因用地受限，在污水泵站设置的生物除臭箱空床停留时间相对较短，对臭气的净化效果有限，因此，需要与其他工艺衔接成组合工艺，以实现稳定处理至臭气浓度在200以下的目标。活性炭吸附工艺衔接生物除臭，实现臭气浓度高标准排放具备可行性。吸附饱和的活性炭有两种处理方式，一是根据《国家危险废物名录》（2025年版）按照危险废物处置；二是送至具备相关资质的单位再生，但频繁的吸附饱和会加重运行成本负担。分子筛同样是通过吸附去除恶臭污染，与活性炭不同的是，分子筛材料更加耐热，能够实现原位脱附再生。综上所述，将生物除臭与分子筛串联用于污水泵站除臭，实现臭气浓度小于200的目标具有一定的可行性。

本文以在某污水泵站搭建的“生物+分子筛除臭”中试装置为研究对象，监测了分子筛对主要特征恶臭污染物的去除效果和组合工艺对臭气浓度的控制效果，评价组合工艺实现臭气高标准排放的技术可行性。

1、试验装置及方法

1.1 中试工艺流程

中试地点位于杭州市某污水泵站内，该污水泵站的设计提升量为28300m3/d。中试工艺流程见图1，设计风量为2000m3/h，主要收集污水泵站的泵池和进、出水井的臭气。

各区域的臭气汇总后进入生物除臭箱，空床停留时间为20s，处理后进入除雾器以去除其中的水汽，从而降低对分子筛吸附饱和的影响，最后经分子筛吸附后排放。分子筛空床停留时间约为1s，共包含6个独立单元。当分子筛吸附饱和后启动脱附模块，分子筛单元被逐个加热脱附。分子筛脱附温度一般在200~350℃，脱附温度越高，再生后的吸附效能越好，考虑到污水泵站臭气成分复杂，为使分子筛脱附完全，保证较好的臭气去除效果与长期使用的吸附效率，将脱附温度设为350℃。脱附气量为80m3/h，经风机送至蓄热式氧化装置（RTO），RTO内部温度为800℃，脱附气在高温下裂解为CO2、H2O等无害的小分子，高温再生尾气与蓄热陶瓷进行热交换至80℃后，从RTO中排出回到处理工艺的前端，该回流点位于进气总管。按正常进气温度为10~35℃计算，再生尾气可使总进气温度提升1.7~2.7℃，对生物无热冲击风险。脱附过程不影响臭气吸附，脱附后的分子筛原位再生，恢复吸附能力。中试设置了进口、生物出口和出口三个采样点。

中试分为三个阶段，第一阶段采用分子筛除臭，该阶段生物箱中未放置填料，也不进行微生物接种，臭气穿过空生物箱后直接进入除雾器、分子筛，主要研究分子筛单工艺控制臭气浓度的能力以及对主要臭气成分的去除效果；第二阶段进行生物除臭调试，在生物除臭箱中安装填料并接种污水厂活性污泥，目的是培养驯化微生物，为下一阶段做好准备；第三阶段进行生物串联分子筛除臭，研究组合工艺对臭气浓度的控制效果并估算运行能耗。

1.2 臭气组分和臭气浓度的采样和测定方法

分子筛单工艺除臭阶段在预设的进口和出口采集臭气样品并检测硫化氢、氨、甲硫醇、二甲二硫和臭气浓度，生物除臭调试阶段和生物串联分子筛除臭阶段在预设的进口、生物出口和出口采集臭气样品并检测臭气浓度。其中，硫化氢采用《固定污染源废气硫化氢的测定亚甲基蓝分光光度法》（HJ1388—2024）测定，氨采用《环境空气氨、甲胺、二甲胺和三甲胺的测定离子色谱法》（HJ1076—2019）测定，甲硫醇、二甲二硫采用《固定污染源废气甲硫醇等8种含硫有机化合物的测定气袋采样-预浓缩/气相色谱-质谱法》（HJ1078—2019）测定，臭气浓度采用《环境空气和废气臭气的测定三点比较式臭袋法》（HJ1262—2022）测定。

2、结果与讨论

2.1 分子筛及生物组合工艺对臭气浓度的控制

中试各阶段对臭气的去除效果见图2。

阶段一：2月20日—5月13日为分子筛单工艺运行阶段，进口臭气浓度在309~4168之间波动，平均为1338±993，这一时期气温和水温相对较低，尽管泵站运行过程中存在水量和液位差的变化，导致臭气浓度波动幅度较大，但总体进口臭气浓度较低。除5月13日外，出口臭气浓度均在200以下，臭气浓度平均为51，平均去除率为96.17%。5月13日在进气浓度为1318的情况下，分子筛出口臭气浓度为724，此时可认为分子筛经过83d的运行后吸附饱和。5月19日进行脱附再生并进行了一次高浓度臭气下的性能测试，在进口臭气浓度分别为9772和4786的情况下，出口臭气浓度分别为309和209。尽管出口臭气浓度超过200，但在比整个第一阶段的进口臭气浓度都高的情况下，平均臭气去除率达到了96.30%，遂认为脱附过程基本完全恢复了分子筛的吸附能力。同时还发现，随着气温和水温升高，进口臭气浓度也有所升高，仅分子筛工艺已经难以将臭气浓度稳定处理至200以下。

阶段二：6月4日接种了某市政污水厂生物池活性污泥后，进入生物除臭调试阶段。该阶段进口臭气浓度在309~13182之间，平均为4726±3805，明显高于分子筛单工艺阶段的进口臭气浓度。调试期间，经生物除臭后的出口臭气浓度平均为1317±670，对臭气浓度的平均去除率为72.12%；再经分子筛吸附后，出口臭气浓度平均为212±137，分子筛对臭气浓度的去除率为83.87%；整体来看，生物串联分子筛组合工艺对臭气浓度的平均去除率为95.50%。尽管该阶段分子筛进口（即生物除臭出口）与分子筛单工艺除臭阶段的进口臭气浓度相当，但分子筛对臭气浓度的去除率却低于分子筛单工艺除臭阶段，这是因为生物除臭内部的喷淋加重了气体中的湿度，而除雾器的效率有限，大量水汽进入分子筛占用了吸附位点，降低了分子筛对恶臭物质的吸附效率。生物除臭调试阶段共运行46d，7月20日再次对分子筛进行脱附再生。

阶段三：7月21日—8月22日为生物串联分子筛除臭阶段。该阶段进口臭气浓度在977~30902之间，平均为10826±8480，这是全年气温和水温最高的时段，且水量较大，进口臭气浓度也受到泵站本身的运行影响产生极大的波动，组合工艺的稳定运行面临很大考验。生物出口臭气浓度平均为840±709，生物除臭对臭气的平均去除率为91.64%，调试完成的生物除臭效率较上一阶段更高，也更稳定；再经分子筛吸附后，出口臭气浓度基本在200以下，平均为116±45，分子筛对臭气的平均去除率为93.59%；整体来看，生物串联分子筛组合工艺对臭气的平均去除率为99.46%。

2.2 分子筛对主要恶臭物质的去除效果

在分子筛单工艺除臭阶段，分子筛对甲硫醇、二甲二硫、氨和硫化氢的去除效果见图3。

中试期间，污水泵站进口臭气浓度波动性较大的特点也同样反映在主要恶臭物质的浓度变化上。分子筛对甲硫醇、二甲二硫和硫化氢的去除规律类似，能够应对三种物质的大幅波动，出口浓度接近于0。甲硫醇、二甲二硫和硫化氢的进口平均浓度分别为（986.5±841.8）μg/m3、（318.7±177.3）μg/m3和（4.8±6.3）mg/m3，出口平均浓度分别为（18.7±39.1）μg/m3、（45.2±19.7）μg/m3和（0.13±0.17）mg/m3，平均去除率分别为95.06%、85.82%和97.33%。而分子筛对于氨的去除效果一般，进口平均浓度为（354.8±160.8）μg/m3，出口平均浓度为（227.3±157.8）μg/m3，平均去除率仅有35.93%。这与选用的分子筛材料的性质相关，由于氨分子较小，而用于去除VOCs的分子筛孔隙较大，因此对氨的去除率较低。但氨和硫化氢的溶解性和生化性好，极易被生物除臭去除；分子筛则展现出对硫化氢和典型VOCs的高去除率，能够配合生物除臭实现高标准排放。

2.3 运行费用估算

2.3.1 运行电耗

中试期间分子筛单工艺除臭阶段经历了一次完整的吸附-脱附过程，将此阶段运行的83d作为一个运行周期进行估算，一年按365d计，年脱附次数取5次。生物串联分子筛除臭工艺各设备的年电耗见表1。生物除臭、分子筛吸附、分子筛脱附过程的年电耗分别为1606、35040、954kW·h，年运行总电耗为37600kW·h，处理单位臭气的电耗仅为0.002kW·h/m3，其中吸附过程的风机电耗占比93.2%，而生物除臭电耗仅占4.3%，脱附过程电耗仅占2.5%。按照电费为0.8元（/kW·h）估算，年运行成本约为3.01万元。

2.3.2 分子筛更换成本

分子筛在经过多次“吸附-脱附”循环后，会出现吸附容量衰减和材料劣化的问题，需要更换分子筛材料。在处理风量为2000m3/h的情况下，分子筛材料成本约为10万元。根据实际情况的不同，按照使用时间为10~20年计算，年分摊材料成本为5000~10000元。

综上所述，利用组合工艺处理单位风量臭气的年综合成本约为17.5~20.0元（/m3·h）。该组合工艺可减少能耗，主要能耗为除臭系统的风机电耗，而用于分子筛脱附的能耗占比很低，相比活性炭处置或异位再生，分子筛原位脱附再生更具经济性。

3、结论与展望

3.1 结论

①春季进口臭气浓度在309~4168之间波动时，仅分子筛工艺对臭气浓度的平均去除率为96.17%；污水泵站臭气波动较大，夏季臭气浓度升高，进口臭气浓度在977~30942波动时，生物串联分子筛除臭能够将臭气浓度稳定降低至200以下，组合工艺对臭气的平均去除率达到99.46%。

②生物除臭对氨和硫化氢的去除效率较高，而对VOCs去除效果一般；分子筛工艺则与生物除臭协同互补，对甲硫醇、二甲二硫、硫化氢的去除效果良好，去除率分别为95.06%、85.82%和97.33%，经组合工艺处理后能够实现臭气高标准排放。

③生物串联分子筛除臭组合工艺的生物除臭停留时间仅为20s，节省占地；处理单位臭气的电耗仅为0.002kW·h/m3，且脱附再生电耗仅占2.5%；综合运行与更换成本，臭气的单位处理成本约为17.5~20.0元（/m3·h），具有经济性和环保性。

3.2 展望

①本研究根据脱附前后分子筛对臭气及主要恶臭物质的去除效率间接判断分子筛的脱附效果，未来将继续探索分子筛在臭气处理过程中的结构与材料性能变化，研究最佳工艺运行参数，为实际运行与节能降耗提供指导。

②该中试可为泵站除臭改造工程提供数据支持，但其在多次循环下的寿命评估仍是工程应用中的不确定点。后续拟将生物串联分子筛除臭组合工艺应用于泵站除臭改造，并开展长期循环性能评估，量化“吸附-脱附”循环中的容量保持率、穿透时间变化、去除效率衰减趋势等，从而科学界定该组合工艺在满足排放要求的前提下可稳定运行的再生次数范围，为确定更换周期提供直接依据。