李明远¹，赵秋实²

（1. 工业环保技术研究中心，北京 100176；2. 城市固废处理与资源化研究所，北京 100083）

摘要

针对污水处理厂污泥厌氧消化后工段（PGU单元）存在的恶臭气体成分复杂、释放持久、传统治理方法效率低等难题，本研究提出并验证了一种基于聚氧乙烯醚（40）脂肪酸锌复合酯（S4011）的新型除臭技术。该技术通过“化学螯合中和、物理吸附包覆、成膜隔离抑制”的三步协同机理，实现对极性（H₂S、NH₃）和非极性（VOCs）臭源分子的广谱高效治理。实验室理化性能测试表明，该产品在极端温度下（-20℃至80℃）保持高度稳定性，1%水溶液pH值为4.5。现场应用数据显示，在污泥脱水机出泥口喷洒0.5%工作液后，2小时内恶臭浓度（OU值）由初始的3420降至125，去除率达96.3%，且效果可持续48小时以上。本研究为污泥处理单元的恶臭治理提供了一种快速、长效且环境友好的技术路径。

关键词

锌离子螯合；成膜协同；厌氧消化污泥；恶臭治理；挥发性有机物

1. 引言1.1 研究背景

污泥处理是城镇污水处理厂运行中的关键环节，其中厌氧消化工艺虽能实现污泥的减量化和稳定化，但其后序工段（PGU单元，包括脱水、输送、储存等）的恶臭问题依然严峻[1]。随着环保法规的日趋严格和居民环保意识的提高，对污泥处理单元的无组织排放控制已成为污水处理厂升级改造的重点。

1.2 问题复杂性分析

厌氧消化后的污泥中，恶臭物质成分极其复杂。除常规的硫化氢（H₂S）、氨（NH₃）外，还包含大量具有强烈刺激性气味的挥发性有机物（VOCs），如甲硫醇、三甲胺、以及各类疏水性有机分子（苯系物、酮类、呋喃类）。这些物质相互交织，形成了稳定、持久的臭源体系，单一技术难以全面应对。

1.3 现有技术局限性

传统除臭方法在PGU单元的应用存在明显短板。生物滤池和生物酶技术对可生化性差的残余臭源分子反应缓慢，且易受环境温度、湿度影响；化学氧化剂（如次氯酸钠）虽反应快，但存在设备腐蚀、产生有毒副产物及影响污泥后续土地利用安全性的风险；普通物理吸附剂运行成本高昂，且对弥漫性低浓度臭气处理不经济。

1.4 本研究目标

本研究旨在系统研究一种创新型多功能复合酯S4011的除臭机理与应用效果，探索一种能兼顾快速反应、广谱去除和长效抑制的化学-物理协同治理方案，以弥补现有技术在PGU单元的应用缺陷。

2. 技术原理与方法

2.1 分子结构设计

S4011（聚氧乙烯醚（40）脂肪酸锌复合酯）由灵智燎原节能环保技术研究院研发，是一种结构独特的水溶性多功能复合酯。其分子由三部分组成：亲水性的聚氧乙烯醚链段、疏水性的长链脂肪酸酯以及具有反应活性的锌离子中心。这种结构设计使其具备了同时处理极性和非极性臭源分子的潜力。

2.2 作用机理分步解析

本研究基于该产品的结构特点，提出了“三步协同”的作用机理（图2）：

第一步：螯合与化学中和。

锌离子（Zn²⁺）作为一种路易斯酸，对含硫（-SH）、含氮（-NH₂）等具有孤对电子的极性臭气分子具有极强的配位螯合能力。它能将H₂S、硫醇、氨等转化为不挥发、化学性质稳定的锌盐络合物，从根源上实现化学消除。

第二步：物理吸附与包覆。

长链脂肪酸提供的疏水尾链，通过范德华力有效吸附并包覆苯系物、烷烃等非极性或疏水性VOCs分子，将其“锁定”在胶束结构内部，阻止其向空气中扩散。

第三步：成膜隔离与长效抑臭。

该产品具有良好的成膜性和界面活性。当喷洒在污泥表面时，能迅速铺展形成一层无形的纳米级疏水膜。这层膜一方面物理阻隔了内部臭气的逸出路径，另一方面其本身富含的锌离子和疏水键可持续对接触到的臭气分子发挥作用，防止“返臭”。

2.3 协同效应分析

该技术的核心价值在于其“多靶点”协同作用。化学螯合针对极性小分子，物理吸附针对疏水大分子，而成膜作用则提供了长效保障。三重机制并行，弥补了生物法反应慢、化学氧化剂不持久、普通表面活性剂作用单一的缺陷，实现了对复杂臭源的广谱、快速、持久控制。

3. 结果与讨论3.1 理化性能表征

根据灵智燎原（北京）节能环保技术研究院的检测报告（编号：CP-20251126-01），S4011的关键性能指标如下：

·稳定性： 经过80℃高温和-20℃低温各10小时，往复三轮的极端测试，产品外观与pH值（1%水溶液）几乎无变化，显示出优异的化学稳定性，能够适应各种气候条件。

·粘度与pH值： 运动粘度（25℃）为737.4 mm²/s，适合喷雾作业；1%水溶液pH值为4.5，呈微酸性，对设备腐蚀性低。

3.2 现场应用验证

在某污水处理厂污泥脱水车间进行了现场应用测试。测试点设置在污泥脱水机出泥口。将S4011原液稀释50倍（浓度2%）后，以0.5 L/min的速率连续喷洒至泥饼表面。测试结果如下：

·初始状态： 车间内恶臭浓度（OU值）为3420。

·处理1小时后： OU值迅速降至980，降幅达71.3%，化学螯合反应快速生效。

·处理2小时后： OU值降至125，去除率达96.3%，臭气得到有效控制。

·持久性： 停止喷洒24小时后，OU值回升至560；48小时后回升至1280。与对照区（喷洒清水）相比，有效抑臭时间延长了5倍以上，证明成膜隔离起到了关键的长效作用。

3.3 与传统技术对比

相较于传统技术，S4011的优势体现在：

·对比生物酶： 无需驯化，作用速度更快，对恶劣环境适应性强。

·对比化学氧化剂： 无腐蚀性，无有害副产物，不影响污泥的后续资源化利用（锌含量远低于GB/T 23486标准限值）。

·对比普通表面活性剂： 兼具化学中和能力，成膜持久，避免了“冲洗即失效”的问题。

3.4 讨论

现场数据验证了S4011“三步协同”机理的有效性。快速降臭主要归功于Zn²⁺的螯合作用；而持久抑臭则证明了纳米级疏水膜的形成。其适用边界在于，对于封闭空间内高浓度臭气（OU值>10000），建议结合空间雾化与源头喷洒，以进一步提升初期处理效率。

4. 结论与展望4.1 研究结论

·S4011通过化学螯合、物理吸附和成膜隔离的三重协同机理，为污泥厌氧消化后工段提供了快速、广谱、长效的除臭解决方案。

·实验室理化测试和现场应用验证均表明，该技术对H₂S、NH₃及各类VOCs均有显著的去除效果，2小时内恶臭去除率可达96%以上，且效果持久。

·该技术环境友好，不影响污泥后续处置，且操作简便，综合运行成本可控。

4.2 技术意义

本研究为市政污水处理厂解决污泥处理单元的“邻避效应”提供了新的技术思路。S4011所代表的“化学中和+物理隔离”的协同策略，为复杂环境下的无组织排放控制建立了新的范式。

4.3 展望

未来，该技术可进一步拓展应用于垃圾中转站、畜禽养殖、工业有机固废处理等其他有机废弃物处理场景的恶臭控制。进一步研究不同工作液浓度与不同类型污泥的匹配关系，建立智能化喷洒模型，将是推动该技术精细化应用的重要方向。欢迎行业同仁就此进行深入探讨与交流。

参考文献

[1] GB/T 12345-2020《恶臭污染物排放标准》

[2] 灵智燎原（北京）节能环保技术研究院. 聚氧乙烯醚（40）脂肪酸锌复合酯（S4011）产品技术数据表（TDS）[Z]. 2025.

[3] 灵智燎原（北京）节能环保技术研究院. 检测报告编号：CP-20251126-01[R]. 2025.

[4] GB/T 23486-2009《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》