低温等离子体技术应用公厕除臭实例

　摘  要：本文简述了厕所恶臭产生的原因及危害，介绍了厕所恶臭污染传统控制方法，论述了低温等离子体技术除臭净化机理。通过上海正大广场男厕的除臭实例，有力地反映了该除臭技术的高效净化特点。关键词：低温等离子体，恶臭，公厕，除臭
  
  　　1．公厕恶臭现象概述
  　　1．1厕所恶臭的来源
  　　厕所恶臭来源于排泄出的固体物和液体物，其中固体物主要为粪便，液体物则主要是尿液。
  
  
  　　当人们小便时，特别是男性，有少量尿液滴洒在地面上，若每天不能冲洗干净，小便里的尿素（CO(NH2)2）分解反应后的产物“氨”就挥发出来，从而散发出强烈刺鼻性臭味，就是我们俗称的“氨臭”。
  
  
  　　粪便在肠道的形成过程中产生了许多种复杂的有机、无机化学物，有粪臭素、吲哚、硫化氢、氨、巯基质、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。
  
  
  　　1．2易引发恶臭产生的公厕类型
  　　⑴ 管理不善或冲洗不干净的卫生间、私厕等。
  　　⑵ 位于各类车站、广场、繁华商场等，这里人员流动量大、进出频繁、使用率高。
  　　⑶ 会展、展览中心、体育场馆、集会等处的公厕，短时间内人流剧增，使用频繁，清洁不及时，往往又脏又臭，让人掩鼻。
  
  
  　　1．3恶臭对人体的危害简述
  　　恶臭首先给人的感觉是不适、心情不愉快，继而对人的呼吸系统、循环系统、消化系统、精神状态等都会带来危害。人们闻到恶臭后，对呼吸系统会产生反射性的抑制、憋气，影响正常呼吸。随着呼吸变化，会出现血压和脉搏的变化，影响循环系统。经常接触恶臭，会使人感到烦躁不安，思想不集中，工作效率低，判断力和记忆力下降，影响大脑的思维活动。它还会导致头痛、头昏、恶心、呕吐、食欲不振等。有些恶臭气体同时又是有毒的。除了上述危害外，还有对人体呼吸器官、皮肤、粘膜、眼睛等的刺激或伤害。高浓度恶臭物质突然袭击时，会把人当场熏倒，甚至还会使人窒息而死，造成事故。
  
  
  　　2．厕所恶臭污染传统控制方法
  　　一般说来，控制恶臭污染的传统途径有：
  　　① 喷洒空气清新剂，即由多种天然植物中提取的一些物质复配而成的香味液体，通过某种设备或人工方式将其以雾状形式定时喷淋来掩蔽恶臭。
  　　② 香熏法，即在厕所内点燃檀香，依靠檀香燃烧散发出的浓烈香味与臭气掺和后掩蔽恶臭。
  　　③ 加臭丸法，即在小便槽中放入樟脑丸，依靠樟脑中的对二氯苯和萘散发的浓郁气味来掩蔽恶臭。
  　　④ 抽气排味法，即在厕所内安装排风扇，以加大换风量来降低臭味。
  
  
  　　3．低温等离子体除臭技术
  　　低温等离子体技术是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性技术，该技术显著特点是对污染物兼具物理效应、化学效应和生物效应，且有能耗低、效率高、无二次污染等明显优点。
  
  
  　　其净化作用机理包含两个方面：一是在产生等离子体的过程中，高频放电所产生的瞬间高能足够打开一些有害气体分子的化学能，使之分解为单质原子或无害分子；二是等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子和部分臭气分子碰撞结合，在电场作用下，使臭气分子处于激发态。当臭气分子获得的能量大于其分子键能的结合能时，臭气分子的化学键断裂，直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子。同时产生的大量·OH、·HO2、·O等活性自由基和氧化性极强的O3，与有害气体分子发生化学反应，最终生成无害产物。
  
  
  　　低温等离子体中的高能电子可使电负性高的气体分子（如氧分子、氮分子）带上电子而成为负离子，它具有许多良好的健康效应，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，被人们誉为“空气维生素”、“长寿素”。
  
  
  　　低温等离子体的净化作用还具备显著的生物效应。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。
  
  
  　　以上所述显示，低温等离子体技术不仅可以净化空气，同时还可以消毒杀菌，从而使空气维持在自然、清新的状态。这是其他任何技术方法所无法比拟的。
  
  
  　　4．上海正大广场公厕除臭案例
  　　正大广场位于浦东陆家嘴的黄金地段，是正大集团投资4.5亿元精心打造的集购物、餐饮、休闲、娱乐为一体的国内最大的Shopping Mall，与东方明珠、金茂大厦成三足鼎立之势。
  
  
  　　大楼的主出入口正对东方明珠，其大厅内侧有一公共男厕所，内有小便槽14个，大便槽7个，使用面积约65m2。
  
  
  　　每天大量游客游览完东方明珠、金茂大厦后，会在正大广场进行购物、餐饮、休闲等活动，导致该厕所人流不断，在高峰时会达到每天五六千人的使用量，致使该公厕长时间处于过饱和、高负荷状态，再加上通风不畅，换风量有限，使得如厕者经常性遭受阵阵恶臭的袭击，在炎热的夏季此情形尤甚。虽然小便槽内放置了臭丸子，同时采取不断喷洒空气清新剂等措施，但效果仍然微乎其微，不尽人意。
  
  
  　　上海乾瀚环保科技有限公司于2006年12月6日在此公厕内放置了一台QHDD—Ⅱ—L12型厕所除臭空气净化器，至今始终处于连续运行状态，目前累计运行时间已超过3800小时，约158天。（检测时的停机14天已除外）。
  
  
  　　公司委托上海市环境检测中心对男厕内QHDD—Ⅱ—L12型厕所除臭空气净化器在停机、开机状态下就去除效果分别作了前后两次对比检测，执行标准依据GB14554—93，实验环境、各项恶臭指标数值见表1，2。
  
  
  

表1  停机时实测数据

样品   编号	采样时间	硫化氢浓度（mg/m3）	氨浓度     (mg/m3）	臭气浓度    (无量纲)	气温   （℃）	湿度   （%）	气压   （kPa）
1	09:00-09:30	4.79×10-2	1.47	41	14.0	51	102.70
2	09:32-10:02	5.51×10-2	1.67	31	14.2	51	102.70
3	10:05-10:35	5.45×10-2	1.70	43	14.7	54	102.80
4	10:37-11:07	4.93×10-2	1.69	32	15.1	52	102.80

  表2  开机时实测数据

样品   编号	采样时间	硫化氢浓度（mg/m3）	氨浓度     (mg/m3）	臭气浓度    (无量纲)	气温   （℃）	湿度   （%）	气压   （kPa）
1	09:00-09:30	3.60×10-3	0.125	14	6.1	68	102.50
2	09:32-10:02	6.52×10-3	0.110	13	6.3	68	102.50
3	10:05-10:35	6.68×10-3	0.141	12	6.5	66	102.40
4	10:37-11:07	1.04×10-2	0.110	13	6.9	65	102.40

  参照《城市公共厕所卫生标准GB/T17217-1998》，将两次实测数据的平均值与其中的一类标准对照，以表格形式表示如下：
  

表3  净化结果与国标一类标准对照分析

卫生指标	国标 一类值	实测平均 值（停机）	超标 倍数	实测平均 值（开机）	净化率 （%）	低于允 许倍数
臭味强度（级）	＜1	2～3	－	0	－	－
氨(mg/m3）	0.3	1.6325	5.4	0.1215	93	2.5
硫化氢(mg/m3）	0.01	0.0517	5.2	0.0068	87	2.2
臭气浓度(无量纲)	－	36.75	—	13	－	－

  　　说明：表3中“国标一类值”参照《城市公共厕所卫生标准GB/T17217-1998》中的一类标准执行。
  
  
  　　在未使用厕所除臭空气净化器状态下，公厕内臭味强度最高达到3级，此时已很容易闻到气味，使人产生不愉快的感觉。氨、硫化氢分别超出一类标准允许值5.4倍和5.2倍。厕所经净化以后氨的浓度降低了2.5倍，硫化氢的浓度降低了2.2倍。臭气浓度(无量纲)经过净化以后由36.75降低为13，降了2.8倍。从这些数据对照中我们可以看到应用低温等离子体技术研发的厕所除臭空气净化器的净化效率高，污染物浓度远低于一类标准允许值，表现出了强力的去除效果。
  
  
  　　5． 低温等离子体技术应用于除臭的前景
  　　低温等离子体技术应用于厕所除臭是非常有前途的技术。该技术以其出色的去除能力远远超过其他技术手段，同时兼具有消毒、杀菌、改善空气质量等诸多功能特点，可以想象该技术的市场前景必很光明。

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