恶臭物质种类繁多，来源广泛，在生产和生活中随处可见，例如垃圾中转站及处理厂、百富策略白菜网、排水系统和黑臭河道等。近年来恶臭污染事件日益增多，针对此类问题，从1993年的《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93），到2002年的《城镇百富策略白菜网污染物排放标准》（GB18918-2002），再到2018年12月3日的《恶臭污染物排放标准（征求意见稿）》（GB14554-201X），国家层面发布的排放标准日趋严格。加之生活垃圾渗滤液和百富策略白菜网产生的臭气成分和规律较复杂，现有单一的处理工艺难以稳定达到不断升级后的排放标准，因此，采用联合工艺对恶臭进行治理是未来技术发展的趋势。

此外，目前国内对除臭设备的运行维护不甚重视，风机一般以固定频率运行，能耗浪费严重[1]，且当设备发生故障时无法及时发现，导致臭气处理不达标，造成环境污染，引起周边居民投诉。

为适应当前与今后环境保护工作的需要，支持国家新排放标准的完善与实施，提高除臭设备的处理效率及运维水平，节能降耗，研究开发了一种集低温等离子法、预洗和生物滤池为一体的联合除臭系统及云智能控制技术。

以生物滤池为处理主体，为了稳定达到更严格的排放标准，一方面需减轻生物滤池的处理负荷，即增加一级预洗工艺，根据所收集臭气的成分和浓度，投加化学药剂或针对性生物菌剂对臭气进行预处理；另一方面，生物法对VOCs等臭气的处理效果不佳，且设备检修等非常规工况下臭气成分较复杂，浓度较高，因此前置等离子除臭工艺。通过有机结合离子法的全面性（对各种臭气均有效）和生物滤池的稳定性（对中低浓度臭气处理效果好且运行维护简单），保障系统稳定处理达标。联合工艺的流程图如图1所示。

以某垃圾处理厂臭气为例，对联合除臭工艺的参数进行优化研究。

离子设备对甲硫醇等VOCs具有良好的氧化降解作用[2]。按每根离子管处理风量约400m3/h的理论值进行设置，考察离子设备对VOCs的作用强度，去除效果如图2所示。结果表明，在此条件下，离子设备对VOCs的去除率达到了较高水平，约为70～80%，对于常规百富策略白菜网和垃圾处理厂的臭气处理可达到要求，与后续工艺结合时处理效果更佳。

实践经验表明，预洗池换水频率对除臭效率的影响较显著。分别在高、低进气浓度氨气条件下检验换水频率对氨气去除的影响，其中高浓度为60～80mg/m3，低浓度为10～20mg/m3，结果图3所示。

由图3可知，换水频率对高浓度氨气的去除影响较大，换水频率越低，去除率下降越快；换水频率对于低浓度氨气的去除影响相对较小，去除率维持在80%以上。综合考虑运行成本，实际运行时应根据实际进气浓度及排放标准选择适宜的换水频率。

停留时间是影响臭气成分去除效果的核心要素，同时决定了反应器的大小。分别在氨气高、低进气浓度下，检验预洗池停留时间对氨气的去除程度，其中高浓度氨气为60～80mg/m3，低浓度氨气为10～20mg/m3，结果图4所示。结果表明，氨气的去除率与停留时间成正相关关系，即停留时间越长，去除率越高，数值在65%～85%之间。综合考虑设备制造成本，预洗池取停留时间2s为最佳设计参数。

停留时间是影响生物滤池处理效果的重要参数之一，同时影响设备成本[3]。选取硫化氢为典型指标，分别在高、低进气浓度下，检验不同停留时间下生物滤池对硫化氢的去除程度，其中高浓度为4～8mg/m3，低浓度为0.1～2mg/m3，结果如图5所示。结果表明，停留时间在20.0s以下时，硫化氢的去除率与停留时间成正相关关系，大于20.0s以后，去除率趋缓。综合考虑设备制造成本，生物滤池取停留时间20.0s为最佳设计参数。

在以上参数优化的基础上，对90000m3/h处理规模的垃圾处理工程项目的除臭工艺进行设计，主要参数如表1所示。

对于整个除臭系统而言，风机是最主要且最耗电的机电设备，对除臭效果也起到至关重要的作用[4]。恶臭气体动态多变，采用行业内普遍的时间控制等方法对风机进行控制，难以同时达到处理效果达标和降低运行费用两个目标。模糊控制能以微处理器构成的模糊控制器为核心，模拟人脑的思维方式，不需要对控制对象进行准确建模，就能很好地解决非线性、大滞后环节和变参数对象等控制问题[5]。同时结合技术人员丰富的经验来建立合理的控制算法，从而达到良好的控制效果。

以进气臭气组分——硫化氢作为控制依据，采用模糊控制技术，制定风机的控制策略，以达到节能降耗的目的。

整体控制系统控制架构如图6所示。

整体控制系统由现场检测仪表、根据模糊控制策略生成风机运行频率控制指令的PLC控制器、对风机进行变频调速的变频器以及对运行过程进行监控的上位机控制系统等几大模块组成。整个控制系统通过标准通信协议与百富策略白菜网或垃圾处理厂控制系统连接，执行步骤包括数据收集、数据处理、策略选取、策略输出和执行等。进气硫化氢浓度通过在线检测仪表测量，经过滤波和计算后，作为系统控制策略的输入，由PLC对不同的控制策略进行分析选择，再反馈回风机等执行的设备。

在该系统中，风机运行频率为控制变量。整个系统包括风机运行频率控制系统和报警系统。

在风机运行频率控制系统中，风机运行频率控制采用反馈控制方式。根据进气浓度的检测结果及变化趋势进行判断，并选择相应的控制策略，确定风机的运行频率。风机运行频率采取模糊控制的方式获得。

报警系统是整个控制系统的重要保障，当进气硫化氢浓度超过除臭系统菌种生存环境界限时，或当处理后浓度超过排放标准时，控制系统发出报警信号，提醒运维人员采取相应的控制措施。

风机本身的运行不适合连续多变的频率变化，但硫化氢进气浓度具有不可预测及变化速度快的特点，因此引入模糊控制技术，制定专家决策系统，妥善解决了控制规则的制定问题。

风机运行频率是风机控制的被控制变量，下面对其进行模糊规则的制定。

对于风机运行频率的设定，采用进气硫化氢浓度为控制参数，采用模糊化处理，使之变换为模糊数据。同时通过大量实验数据形成模糊数据库，对输入的数据进行模糊推理，从而获得模糊控制量。模糊控制量再经过模糊判断，转化为精确的控制量作为输出。以此来达到对风机运行频率的监测和反馈控制，调节风机运行。

模糊控制器的结构对整个控制系统的性能影响较大，因此须根据对象的具体情况来合理选择。模糊控制器的结构主要分为“单输入-单输出（SISO）”结构和“多输入-多输出（MIMO）”结构[6]。对于风机运行频率，由于采用了单个控制对象，因此选用“单输入-单输出”二维模糊控制器，输入变量为进气硫化氢浓度，输出变量为风机运行频率。

模糊规则是由若干语言变量构成的模糊条件语句。在确定模糊变量时，首先确定基本语言值，再根据需要生成若干个语言子值[6]。

本控制系统输入量和输出量的模糊子集如下：

进气硫化氢浓度={低限(NB)，较低(NM)，正常(NS)，较高(ZO)，高限(PS)}

风机运行频率={低流量(NM)，中流量(NS)，高流量(ZO)，不排(NB)}

硫化氢浓度要根据实际项目的情况测得后再进一步划分各子集的范围，同时需要考虑变频器及风机电机的承受能力。

模糊控制规则的选取和可调整性，将对直接影响模糊控制器的性能高低。本系统采用较适宜的经验归纳法，通过大量的运行数据，积累运行经验，对进气硫化氢浓度和风机运行频率控制的规则进行总结，其形式为：

IF进气硫化氢浓度=…，then风机运行频率=…

据此规则计算分析，获得以下模糊控制器输出，从而形成相应的控制规则，实现风机变频的控制，如表2所示。

将物联网技术与除臭技术有机结合，开发了“新之地环保大数据平台”云管理系统，实现对除臭设备的远程管理和控制，以提高运维水平，降低安全事故发生率，保障设备稳定达标运行，减少居民投诉。

本系统是集监测硬件、软件和网络于一体的综合性联网管理系统，实现了除臭系统中机电设备的运行状态、臭气指标和水泵状态等参数的远程反馈和控制，同时具备数据记录统计及报警预警信号等功能。系统架构如图7所示。

本除臭物联网技术从结构上分，可以分为三个子系统：

(1）数据采集系统：即感知层，实现对臭气收集和处理设备状态的感知。采用传感器和智能仪表等手段自动采集风机的频率和风量等运行参数、氨气和硫化氢等臭气浓度、喷淋水泵水量等运行数据，作为运行管理的基础数据输入。

(2）数据传输系统：包括网络层和数据层，可实现采集数据的传输，一般分为有线传输和无线传输两种方式，可结合现场实际情况选取适合客户使用的传输方式。

(3）数据百富策略白菜网系统：建立了“新之地环保大数据平台”云管理系统，远程监控设备运行状态，保障设备正常运行，减少人员现场巡检，同时通过数据分析，优化臭气治理设计的工艺运行条件。

本系统在工业云平台super cloud的基础上建立，经过对比筛选，系统采用施耐德PLC模块和DT210 4G通信模块，其他继电器、断路器和交流接触器等均采用施耐德品牌。PLC采用以太网接口，通过HINET智能网关/HINET数据网关连接互联网，从而实现数据的云端传输。环保数据的发布采用WEB或APP显示和控制，从而实现设备的远程监控、云端服务以及环保大数据百富策略白菜网。

云管理系统在除臭设备和农村污水处理设备中配套使用，加装系统后，除臭设备的巡检频率从原来的2天一次降低至7天一次，有效节省了人力成本。

分别在某垃圾处理厂和某百富策略白菜网对本联合工艺除臭设备进行测试，检测部位为处理设备排放口，排气筒高度为15m，检测结果见表3。结果表明，经本设备处理后，臭气主要指标不仅达到《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93），还满足了《恶臭污染物排放标准（征求意见稿）》（GB14554-201X）的排放要求，处理效果较佳。

除臭设备电耗的降低是基于对核心机电设备进行动态化、精细化的智能控制来实现设备按需运行，引入的模糊控制系统对系统进行模糊控制。

以风机运行为例，某项目换气频率设计值为2次/小时。在硫化氢低浓度时，通过自动调节风机运行频率，调整换气频率为1-1.5次/小时；在高浓度时，调整换气频率为原设计值2次/小时，理论计算节能值约为20.8%。经实际对比测试，结果表明，实际运行电耗比传统定频运行降低15%以上。

(1）百富策略白菜网和垃圾处理厂的常规臭气，经“低温等离子+预洗+生物滤池”联合除臭工艺设备处理后，氨气和硫化氢等主要指标可达到拟升级的排放标准——《恶臭污染物排放标准（征求意见稿）》（GB14554-201X）。

(2）通过智能控制系统和云管理平台，可实现风机的动态调节，优化运行，节省电耗15%以上，同时减少巡检的人力成本，达到节能减排的目的，为提高环保行业的运维水平提供了重要参考。对于行业内正在兴起的地下百富策略白菜网，更具备安全性。

(3）未来通过云管理系统可汇总不同客户、不同设备、不同类型臭气的治理运行数据，进行记录和统计分析，通过大数据挖掘来积累运行经验，持续优化，百富策略白菜网于其他除臭系统。