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異味物質之來源判定與管制
紀凱獻 助理教授
異味物質之來源判定與管制
紀凱獻 助理教授
環境與職業衛生研究所環境與職業衛生研究所環境與職業衛生研究所環境與職業衛生研究所
1
內容內容內容內容
壹 異味特徵壹 異味特徵壹、異味特徵壹、異味特徵
貳、異味物質之量測與管制貳、異味物質之量測與管制
参、異味來源與判定参、異味來源與判定
肆、異味防制技術肆、異味防制技術
2
壹 異味特徵壹 異味特徵
廣義之異味定義廣義之異味定義
壹、異味特徵壹、異味特徵
廣義之異味定義:廣義之異味定義:
當人體嗅覺某種「氣味」而「感覺厭惡」,該氣當人體嗅覺某種「氣味」而「感覺厭惡」,該氣當人體嗅覺某種 氣味」而 感覺厭惡」,該氣當人體嗅覺某種 氣味」而 感覺厭惡」,該氣
味即為一般認知之異味味即為一般認知之異味。。
法條定義法條定義((空氣污染防治法施行細則空氣污染防治法施行細則(92/7/23)(92/7/23)第第2828條條))::
所所稱惡臭稱惡臭,,
指指足以引起厭惡或足以引起厭惡或其其
他他情緒不良反應之氣味。情緒不良反應之氣味。他他情緒不良反應之氣味。情緒不良反應之氣味。
http://www.libertytimes.com.tw/2011/new/aug/16/today-center9.htm3
異味物質異味物質
異味物質之化學結構特性異味物質之化學結構特性
異味物質之分子多因具剩餘電子,而異味物質之分子多因具剩餘電子,而有刺激人類嗅覺特性。有刺激人類嗅覺特性。有刺激人類嗅覺特性。有刺激人類嗅覺特性。
具剩餘電子對之具剩餘電子對之不飽合、含氧、含還不飽合、含氧、含還原態氮、含還原態硫、含鹵素等碳氫化合原態氮、含還原態硫、含鹵素等碳氫化合物物具特殊味道具特殊味道物物具特殊味道。具特殊味道。
組成臭味之主要化學元素組成臭味之主要化學元素組成臭味之主要化學元素組成臭味之主要化學元素
碳、氫、碳、氫、氧、氮、硫、鹵素氧、氮、硫、鹵素碳 氫碳 氫 氧 氮 硫 鹵素氧 氮 硫 鹵素4
空氣污染防制法施行細則空氣污染防制法施行細則((中華民國九十二年七月二十三日中華民國九十二年七月二十三日))規定空氣污染物質中與異味有關之規定空氣污染物質中與異味有關之物質物質
法定惡臭物質法定惡臭物質法定惡臭物質法定惡臭物質
5
常見異味物質及其官能基常見異味物質及其官能基(1)(1)常見異味物質及其官能基常見異味物質及其官能基(1) (1)
分類 名稱 分子式或結構式
(箭頭指發臭官能基)
發臭官能基 味道
( )
脂肪烴 1,3-丁二烯 CH2=CH-CH=CH2 烯基 瓦斯味
芳香烴 苯乙烯 CH = CH2 苯環、烯基 塑膠味
含鹵烴 氯仿 HCCl3 碳氯團 醚味
6
常見異味物質及其官能基常見異味物質及其官能基(2) (2)
分類 名稱 分子式或結構式 發臭官能基 味道
(箭頭指發臭官能基)
含氧烴 乙醛 O 碳氧基 刺鼻味含氧烴 乙醛CH3 C H
碳氧基 刺鼻味
丙酮 O 碳氧基 刺激性甜丙酮
CH3 CO
CH3
碳氧基 刺激性甜
味
乙酸乙酯
CH3 CO
C2H5O酯基 鳳梨香
3 2 5
乙酸 CH C
OOH
有基酸基 醋酸味 CH3 C OH
7
常見異味物質及其官能基常見異味物質及其官能基(3) (3) 分類 名稱 分子式或結構式
(箭頭指發臭官能基)
發臭官能基 味道
含還原態
氮化物
氨 N HHH
還原態氮
(負三價)
氨味
氮化物 (負三價)
甲胺
NHH
CH3(同上) 氨味
H
三甲胺 N CH3CH3
CH3
(同上) 魚腥味
3
糞臭素
(Indole) N
(同上) 糞便味
(Indole)H
甲基糞臭素 CH3 (同上) 糞便味
(Skatole) NH
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常見臭味物質及其官能基常見臭味物質及其官能基 (4) (4)
分類 名稱 分子式或結構式 發臭官能基 味道
(箭頭指發臭官能基)
含還原態 硫化氫 S HH
還原態硫 腐蛋、陰溝
硫化物 S HH
(負二價) 味
甲硫醇 同上 瓦斯 腐菜甲硫醇S HCH3
(同上) 瓦斯、腐菜
味
二甲基硫
S CH3CH3(同上) 腐菜味
二甲基二硫
S SCH3 CH3還原態硫 洋蔥味
3 3 (負一價)
9
異味異味之判定之判定
日本將異味強弱分成日本將異味強弱分成66階段,以區分其強弱。階段,以區分其強弱。第一階段第一階段::代表可感知異味之程度代表可感知異味之程度((檢知閥值檢知閥值));;第一階段第一階段::代表可感知異味之程度代表可感知異味之程度((檢知閥值檢知閥值));;第二階段第二階段::代表可認知是何種異味之程度代表可認知是何種異味之程度((認知閥值認知閥值));;第三階段以上第三階段以上::即易感知有顯著異味 若屬不愉快臭味而持即易感知有顯著異味 若屬不愉快臭味而持第三階段以上第三階段以上::即易感知有顯著異味,若屬不愉快臭味而持即易感知有顯著異味,若屬不愉快臭味而持
續一段時間,或雖延時短暫但出現頻率高,即可續一段時間,或雖延時短暫但出現頻率高,即可能造成抱怨或陳請事件。能造成抱怨或陳請事件。能造成抱怨或陳請事件能造成抱怨或陳請事件
6 階段臭氣強度表示法 0 無臭0 無臭1 勉強可感知的臭氣(檢知閥值) 2 知道臭氣成分的弱臭氣(認知閥值)2 知道臭氣成分的弱臭氣(認知閥值)3 容易感知的臭氣 4 強臭氣5 強烈臭氣
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異味物質濃度異味物質濃度(X)(X)與臭氣強度與臭氣強度(Y)(Y)有有異味物質濃度異味物質濃度(X)(X)與臭氣強度與臭氣強度(Y)(Y)有有
WeberWeber--FechnerFechner關係關係WeberWeber FechnerFechner關係關係
YY==kk ××log Xlog X++aaYY kk ××log Xlog X++aa
kk 與與 為常數 與臭味物質之檢知及認知閥值為常數 與臭味物質之檢知及認知閥值k k 與與 a a 為常數,與臭味物質之檢知及認知閥值為常數,與臭味物質之檢知及認知閥值有關。有關。
上式意為臭氣強度上式意為臭氣強度YY非與臭味物質濃度非與臭味物質濃度XX成正比,成正比,而是臭味物質濃度增而是臭味物質濃度增1010倍時 異味強度增加倍時 異味強度增加kk值值而是臭味物質濃度增而是臭味物質濃度增1010倍時,異味強度增加倍時,異味強度增加kk值。值。
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6 階段異味強度(Y)表示法中,一些主要臭味物質Weber-Fechner關係式(Y=k×logX+a)之k、a、及檢知閥值關係式(Y=k×logX+a)之k、a、及檢知閥值
X=臭味物質濃度(ppm),檢知閥值為當Y=1 時之X值
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貳、異味物質之量測與管制貳、異味物質之量測與管制貳、異味物質之量測與管制貳、異味物質之量測與管制
異味異味污染物之量測污染物之量測異味異味污染物之量測污染物之量測
((1)1)官能法官能法((1)1)官能法官能法、、
(2)(2)儀器法、儀器法、
(3)(3)檢知管法等三種。檢知管法等三種。
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常用之大氣、周界及排放管道中異味污染物檢測方法
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2 1 12 1 1異味污染物官能測定法異味污染物官能測定法2.1.12.1.1異味污染物官能測定法異味污染物官能測定法
官能官能測定法源自日本測定法源自日本,,其原理乃將臭氣樣品其原理乃將臭氣樣品用無臭用無臭空氣稀空氣稀官能官能測定法源自日本測定法源自日本 其原理乃將臭氣樣品其原理乃將臭氣樣品用無臭用無臭空氣稀空氣稀
釋至不感覺有臭時釋至不感覺有臭時,,以以「「臭味稀釋倍數臭味稀釋倍數」」作為表達臭味作為表達臭味
物質濃淡程度之指標物質濃淡程度之指標。。物質濃淡程度之指標物質濃淡程度之指標。。
目前我國異味目前我國異味污染物官能測定依循污染物官能測定依循「「異味污染物官能測定異味污染物官能測定
法:三點比較式嗅袋法法:三點比較式嗅袋法(NIEA(NIEA AA201201..1313AA,,民國民國9797 年年1111 月月))」」作為作為固定固定
空氣污染源臭味判斷之標準方法空氣污染源臭味判斷之標準方法,,其執行程序:其執行程序:
1.1. 將試樣氣體以無臭空氣稀釋至適當倍數後將試樣氣體以無臭空氣稀釋至適當倍數後,,置於三個嗅袋中置於三個嗅袋中1.1. 將試樣氣體以無臭空氣稀釋至適當倍數後將試樣氣體以無臭空氣稀釋至適當倍數後 置於三個嗅袋中置於三個嗅袋中之一之一,,餘二袋則裝無臭空氣;餘二袋則裝無臭空氣;
22 由六名合格判定員分別以嗅覺判定那個袋中有臭氣樣;由六名合格判定員分別以嗅覺判定那個袋中有臭氣樣;2.2. 由六名合格判定員分別以嗅覺判定那個袋中有臭氣樣;由六名合格判定員分別以嗅覺判定那個袋中有臭氣樣;3.3. 依判定員可聞出之稀釋倍數依判定員可聞出之稀釋倍數,,算出該試樣之算出該試樣之「「臭氣濃度臭氣濃度」」。。15
異味之官能測定法:樣品稀釋異味之官能測定法:樣品稀釋//判定判定
1.1. 排放管道中樣品一般由稀釋排放管道中樣品一般由稀釋3030倍開始實施測定,隨倍開始實施測定,隨後為後為100100、、300300、、1,0001,000、、3,000......3,000......倍稀釋;倍稀釋;周界及環周界及環境大氣試樣一般由稀釋境大氣試樣一般由稀釋1010倍開始實施測定,隨後為倍開始實施測定,隨後為3030、、100100、、300300、、1,000......1,000......倍稀釋。倍稀釋。
22 稀釋倍數稀釋倍數1010萬倍以上時,須作二段稀釋,通常先稀萬倍以上時,須作二段稀釋,通常先稀2.2. 稀釋倍數稀釋倍數1010萬倍以上時,須作二段稀釋,通常先稀萬倍以上時,須作二段稀釋,通常先稀釋釋1,0001,000倍,再作第倍,再作第22次稀釋至所須倍數。次稀釋至所須倍數。
3.3. 一個試樣氣體官能測定時間約為一個試樣氣體官能測定時間約為3030--4545分鐘。分鐘。
44 嗅覺判定員解答「正確」時,測定主持人於記錄紙嗅覺判定員解答「正確」時,測定主持人於記錄紙4.4. 嗅覺判定員解答 正確」時,測定主持人於記錄紙嗅覺判定員解答 正確」時,測定主持人於記錄紙上判定「○」;解答「不正確」或無法確定時,均上判定「○」;解答「不正確」或無法確定時,均
判定為「判定為「XX判定為「判定為「XX」。」。16
異味之官能測定法:樣品稀釋異味之官能測定法:樣品稀釋
乾淨空氣 乾淨空氣 臭氣樣1/30濃度
乾淨空氣 乾淨空氣 臭氣樣1/100濃度
乾淨空氣 乾淨空氣
1/100濃度
臭氣樣1/300濃度
乾淨空氣 乾淨空氣
1/300濃度
臭氣樣乾淨空氣 乾淨空氣
乾淨空氣 乾淨空氣
1/1000濃度
臭氣樣乾淨空氣 乾淨空氣
乾淨空氣 乾淨空氣
臭氣樣1/3000濃度
臭氣樣乾淨空氣 乾淨空氣 臭氣樣1/10000濃度
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異味之官能測定法:結果計算異味之官能測定法:結果計算((管道管道) )
1. 1. 先依下式求出各個人閾值先依下式求出各個人閾值((對數值對數值))YY==(log(log aa11 + log+ log aa22)/2)/2YYii (log (log aa11 + log + log aa22)/2)/2
YYii::嗅覺判定員個人閾值嗅覺判定員個人閾值((對數值對數值))嗅覺判定員解答正確之最大稀釋倍數嗅覺判定員解答正確之最大稀釋倍數aa11::嗅覺判定員解答正確之最大稀釋倍數嗅覺判定員解答正確之最大稀釋倍數
aa22::嗅覺判定員解答錯誤或無法確定之稀釋倍數嗅覺判定員解答錯誤或無法確定之稀釋倍數2. 2. 將嗅覺判定員個人閾值最大與最小值各捨去一個,將嗅覺判定員個人閾值最大與最小值各捨去一個,求取其他嗅覺判定員個人閾值之平均值,即為嗅覺求取其他嗅覺判定員個人閾值之平均值,即為嗅覺判定員全體閾值判定員全體閾值((對數值對數值) ) YY。。
3.3. 臭氣濃度臭氣濃度XX依下列公式求出:依下列公式求出:3. 3. 臭氣濃度臭氣濃度XX依下列公式求出:依下列公式求出:XX==1010YY
YY::嗅覺判定員全體閾值嗅覺判定員全體閾值YY::嗅覺判定員全體閾值嗅覺判定員全體閾值XX::臭氣濃度臭氣濃度18
異味之官能測定法:結果計算例異味之官能測定法:結果計算例((管道管道))異味之官能測定法:結果計算例異味之官能測定法:結果計算例((管道管道) )
74224.324.274.274.2 嗅覺判定員全體閥值嗅覺判定員全體閥值 YY == 74.24
嗅覺判定員全體閥值嗅覺判定員全體閥值 YY
臭氣濃度臭氣濃度 XX == 1010 2.742.74 = 550= 550臭氣濃度臭氣濃度 XX 10 10 550 55019
異味之官能測定法:結果計算異味之官能測定法:結果計算((周界周界) ) AA11:同一稀釋倍數:同一稀釋倍數1212次測定,正解數為次測定,正解數為77以上之最大稀釋倍數。以上之最大稀釋倍數。AA22:同一稀釋倍數:同一稀釋倍數1212次測定,正解數為次測定,正解數為66以下之稀釋倍數。以下之稀釋倍數。M M :稀釋倍數為:稀釋倍數為AA11時之正解數。時之正解數。N N :稀釋倍數為:稀釋倍數為AA22時之正解數。時之正解數。 )log(log
71210
AANM
M
A
XX ==
1 10 NMA XX ==
)48.100.2(77 == )48.100.2(471030 ==
稀釋稀釋1010倍,第一次測定倍,第一次測定66名嗅覺名嗅覺判定員均為正解;即進行判定員均為正解;即進行3030倍倍稀釋測定稀釋測定1212次,測定正解為次,測定正解為77;;稀釋測定稀釋測定1212次,測定正解為次,測定正解為77;;續進行稀釋續進行稀釋100100倍之測定,倍之測定,1212次次之正解數為之正解數為44 即停止測定即停止測定之正解數為之正解數為44,即停止測定。,即停止測定。
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異味之官能測定法:異味之官能測定法:優缺點優缺點
缺點:缺點:(1)(1)猜選猜選(1)(1)猜選,猜選,(2)(2)高濃度異味污染物判定為無臭高濃度異味污染物判定為無臭((硫化物強度與硫化物強度與
濃度成反比濃度成反比))濃度成反比濃度成反比)),,(3)(3)低濃度異味污染物判定為無臭低濃度異味污染物判定為無臭((判定員由濃聞判定員由濃聞
至稀嗅覺易疲勞至稀嗅覺易疲勞));;至稀嗅覺易疲勞至稀嗅覺易疲勞));;
優點:優點:為對綜合性異味問題評定比較便捷,而且執行程為對綜合性異味問題評定比較便捷,而且執行程
序十分明確。序十分明確。序十分明確序十分明確
官能測定法為現階段異味管制工作之重要官能測定法為現階段異味管制工作之重要評定方法評定方法評定方法。評定方法。
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異味異味污染物之儀器測定法污染物之儀器測定法
檢測方法概分:檢測方法概分:
1.1. 吸收法吸收法::將氣體中污染物以溶有反應性藥品吸將氣體中污染物以溶有反應性藥品吸收,再加其他試劑呈色或反應加以計量;收,再加其他試劑呈色或反應加以計量;收,再加其他試劑呈色或反應加以計量;收,再加其他試劑呈色或反應加以計量;
2.2. 層析法層析法::將氣樣注入層析儀,利用層析管柱將將氣樣注入層析儀,利用層析管柱將氣樣中化學物質成分單離後,再以適當儀器檢氣樣中化學物質成分單離後,再以適當儀器檢
知知知。知。
3.3. 檢知管法檢知管法::一般為半定量篩檢用,藉導入之臭一般為半定量篩檢用,藉導入之臭味成分與管中化學物質之呈色反應刻度,可立味成分與管中化學物質之呈色反應刻度,可立
即知悉特定臭味之濃度即知悉特定臭味之濃度即知悉特定臭味之濃度。即知悉特定臭味之濃度。22
氣體吸收及採樣裝置氣體吸收及採樣裝置
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層析法基本原理層析法基本原理分析時,分析時,將臭氣成分加熱氣化,藉惰性之氮、氦等載流氣將臭氣成分加熱氣化,藉惰性之氮、氦等載流氣
體將其一定量氣體注入層析管中,層析管內填有微細樹脂粒或體將其一定量氣體注入層析管中,層析管內填有微細樹脂粒或其內表面被覆樹脂層 藉臭味分子與樹脂間吸附力之強弱不同其內表面被覆樹脂層 藉臭味分子與樹脂間吸附力之強弱不同其內表面被覆樹脂層,藉臭味分子與樹脂間吸附力之強弱不同,其內表面被覆樹脂層,藉臭味分子與樹脂間吸附力之強弱不同,可將混合諸臭味分子分離可將混合諸臭味分子分離。。
通常通常,,分子量較小或極性較小者吸附力較弱,將先由管柱分子量較小或極性較小者吸附力較弱,將先由管柱出口流出出口流出,因而使各種化學物質被分批送至檢出器,以測定其,因而使各種化學物質被分批送至檢出器,以測定其含量。含量。含量。含量。
臭氣試樣
時間
訊號強度氣化室
流量 時間
分離管柱
流量計
載流氣體 溫控加熱箱 檢出器 分離圖譜儀24
標定時 可使用一定濃度之欲測成分 另行在相標定時 可使用一定濃度之欲測成分 另行在相標定時,可使用一定濃度之欲測成分,另行在相標定時,可使用一定濃度之欲測成分,另行在相
同條件下分析,以偵知其經管中之停留時間,未知成同條件下分析,以偵知其經管中之停留時間,未知成
分如與該標定成分之停留時間接近,則可判定其為該分如與該標定成分之停留時間接近,則可判定其為該
標定成分之可能性極高標定成分之可能性極高標定成分之可能性極高。標定成分之可能性極高。
另外,檢知器電子訊號強度通常與臭味物質質量另外,檢知器電子訊號強度通常與臭味物質質量另外 檢知器電子訊號強度通常與臭味物質質量另外 檢知器電子訊號強度通常與臭味物質質量
成一定關係,可藉此作定量分析。成一定關係,可藉此作定量分析。
25
層析儀檢出器層析儀檢出器
+ 電流計
定電壓
氫氣空氣 氫焰
定電壓
圖譜儀
載流氣體及有機物
氫氣
氫焰離子化檢出器及有機物
氫焰離子化檢出器氫焰離子化檢出器(flame ionization detector(flame ionization detector,,FIDFID
在氫燄中燃燒有機物時,隨在氫燄中燃燒有機物時,隨CC--HH鍵之斷裂產生之正離子鍵之斷裂產生之正離子CHCH++使離開火焰之氣流帶電,當帶正離子之氣流通過具電壓差使離開火焰之氣流帶電,當帶正離子之氣流通過具電壓差CHCH 使離開火焰之氣流帶電 當帶正離子之氣流通過具電壓差使離開火焰之氣流帶電 當帶正離子之氣流通過具電壓差之極板間時,正離子使電壓降低,電流升高之信號被偵知。之極板間時,正離子使電壓降低,電流升高之信號被偵知。
適於碳氫或含氧碳氫化合物之檢出 無法偵測甲醛適於碳氫或含氧碳氫化合物之檢出 無法偵測甲醛FIDFID適於碳氫或含氧碳氫化合物之檢出,無法偵測甲醛適於碳氫或含氧碳氫化合物之檢出,無法偵測甲醛。。26
焰光光度檢出器焰光光度檢出器(flame photometric detector(flame photometric detector,,FPD)FPD)
硫或磷化物在氫燄中分解時會放射固定波長之光,硫或磷化物在氫燄中分解時會放射固定波長之光,
可將其通過濾波器可將其通過濾波器((硫硫392 nm392 nm、磷、磷526 nm)526 nm)轉變為電子轉變為電子可將其通過濾波器可將其通過濾波器((硫硫392 nm392 nm 磷磷526 nm)526 nm)轉變為電子轉變為電子信號而被偵測。信號而被偵測。
FPDFPD對含硫臭味之感度約為對含硫臭味之感度約為FIDFID之之1,0001,000倍倍。。27
熱傳導度檢出器熱傳導度檢出器(thermal conductivity detector(thermal conductivity detector,,TCD)TCD)
含被檢出物之氫或氦之載體氣流之熱傳導度較氫含被檢出物之氫或氦之載體氣流之熱傳導度較氫
或氦為低,當其通過一條被一定電流加熱之電阻線時,或氦為低,當其通過一條被一定電流加熱之電阻線時,或氦為低 當其通過一條被一定電流加熱之電阻線時或氦為低 當其通過一條被一定電流加熱之電阻線時
電阻線溫度將增高,藉此可檢出異味物質。電阻線溫度將增高,藉此可檢出異味物質。
TCDTCD適於無機氣體、硫化氫、氨等之檢出適於無機氣體、硫化氫、氨等之檢出。。28
熱離子化檢出器熱離子化檢出器(flame thermionic detector(flame thermionic detector,,FTD)FTD)熱離子化檢出器熱離子化檢出器( a e t e o c detecto( a e t e o c detecto ))
在氫焰電漿中加熱產生之鹼金屬鹽熱離子與含氮異味在氫焰電漿中加熱產生之鹼金屬鹽熱離子與含氮異味
成分接觸時,氮化物將轉化為成分接觸時,氮化物將轉化為CNCN--離子,該離子氣流通過離子,該離子氣流通過具電壓差之極板間時,可得電流信號而被偵知。具電壓差之極板間時,可得電流信號而被偵知。
FTDFTD適於含氮臭味之檢出,其感度為檢驗碳氫化合物適於含氮臭味之檢出,其感度為檢驗碳氫化合物時之時之 倍以上倍以上時之時之10,00010,000倍以上倍以上。。
29
電子捕捉檢出器電子捕捉檢出器(electron capture detector(electron capture detector,,ECD)ECD)電子捕捉檢出器電子捕捉檢出器(e ect o captu e detecto(e ect o captu e detecto C )C )
在氮載體氣流流經通電子流之極板間時,親電子元素在氮載體氣流流經通電子流之極板間時,親電子元素
將吸收電子而成負離子,致使其移動速度小於自由電子而將吸收電子而成負離子,致使其移動速度小於自由電子而
延長其到達極板之時間,極板間電流之降低將被偵知。延長其到達極板之時間,極板間電流之降低將被偵知。
ECDECD對含氯臭味之感度靈敏,但對氯乙烯對含氯臭味之感度靈敏,但對氯乙烯(vinyl (vinyl 無特別感度無特別感度chloridechloride,,CHCH22=CHCl)=CHCl)無特別感度。無特別感度。
30
質譜儀檢出器質譜儀檢出器(mass (mass spectrochromatographyspectrochromatography detectordetector,,MSD) MSD)
在載體氣流中待測物經電子衝擊離子化後,待測物將在載體氣流中待測物經電子衝擊離子化後,待測物將在載體氣流中待測物經電子衝擊離子化後 待測物將在載體氣流中待測物經電子衝擊離子化後 待測物將
解離成特定「質量解離成特定「質量//電荷數電荷數(m/z)(m/z)」之離子束,經過磁場偏」之離子束,經過磁場偏向後 各不同向後 各不同 // 比離子可以比離子可以UVUV檢出器偵知檢出器偵知 吾人可利用吾人可利用向後,各不同向後,各不同m/zm/z比離子可以比離子可以UVUV檢出器偵知,檢出器偵知,吾人可利用吾人可利用m/zm/z圖譜推測可能成分圖譜推測可能成分。。
31
常用檢知管呈色反應常用檢知管呈色反應檢知管法一般為半定量篩檢用,藉導入之臭味成分與管中化學物質之呈色反應刻度,可立即知悉特定異味之濃度。一些成分之檢知呈色反應如下表所示,此法經常用於含還原態硫(硫醇、硫化氫)、氮化物(氨、胺)之檢出。
臭味之檢知管呈色反應
臭味物質 呈色反應 顏色變化 偵測濃度下
此法經常用於含還原態硫(硫醇 硫化氫) 氮化物(氨 胺)之檢出
臭味物質 呈色反應 顏色變化 偵測濃度下限(ppm)
酚 C H OH+Ce4+(黃) C H O+Ce3+(黃 黃黃棕 1 0酚 C6H5OH+Ce (黃) C6H5O+Ce (黃棕)
黃黃棕 1.0
氨、胺 氨、胺+酸+溴酚藍 銨錯化物 黃藍 2 0氨、胺 氨、胺+酸+溴酚藍 銨錯化物 黃藍 2.0
硫化氫 H2S+Hg2+化合物 HgS (褐) 白褐 0.5
2+化合物 褐 H2S+Pb2+化合物 PbS (褐)
硫醇 2 RSH+Pd2+ Pd(RS)2+2 H+ 淡灰黃 0.5
烷基硫 RSR’+KMnO4 黃棕色反應物R(SO2)R’
紫黃棕 1.0 32
2.22.2異味之管制異味之管制空氣污染防制法(民國95 年5 月30 日)及施行細則空氣污染防制法(民國95 年5 月30 日)及施行細則
(中華民國九十二年七月二十三日)對異味之管制事項
空氣污染防制 第二條第一項:空氣污染物,指空氣中足以直接或間接妨害國民健空氣污染防制
法
第二條第一項 空氣污染物 指空氣中足以直接或間接妨害國民健
康或生活環境之物質。
第三十一條第一項:在各級防制區內,不得有下列行為:
三、棄置、混合、攪拌、加熱、烘烤物質,致產生惡臭或有毒氣
體。
四、使用、輸送或貯放有機溶劑或其他揮發性物質,致產生惡臭
或有毒氣體。。
五、餐飲業從事烹飪,致散布油煙或惡臭。
第六十條:違反第三十一條第一項各款情形之一者 處新臺幣五千第六十條:違反第三十一條第一項各款情形之一者,處新臺幣五千
元以上十萬元以下罰鍰;其違反者為工商廠、場,處新臺幣十萬
元以上一百萬元以下罰鍰。
依前項處罰鍰者,並通知限期改善,屆期仍未完成改善者,按日
連續處罰;情節重大者,得命其停止作為或污染源之操作,或命
停工或停業,必要時,並得撤銷其操作許可證或勒令歇業。
空氣污染防制
法施行細則
第二十六條:本法第三十一條第一項第三款至第五款所稱惡臭,指
足以引起厭惡或其他不良情緒反應之氣味。 33
異味污染物排放標準 (固定污染源空氣污染物排放標準,中華民國96年9月環保署修正發布第二條附表)
排放標準 空氣污染物 周界 管道 工業區
及農業區 工業區及 農業區以外
高度 h (公尺)
異味濃度
(1) 50 h18 1,000(1) 50 h18 1,000異味污染物(稀釋倍數) (2) 30 (3) 10 18h50 2,000 h50 4,000 苯 (ppm) 0 5 依第七條所列方法計量苯 (ppm) 0.5 依第七條所列方法計量甲苯/二甲苯 (ppm) 2.0 (同上) 甲醛 (ppm) 0.2 (同上) 氨氣 (ppm) 1 0 (同上)氨氣 (ppm) 1.0 (同上)一、二、三甲胺 (ppm) 0.02 (同上) 硫化氫 (ppm) 0.1 100 硫醇(以甲硫醇計) ( ) 0 01 依第七條所列方法計量硫醇(以甲硫醇計) (ppm) 0.01 依第七條所列方法計量二甲基硫 (ppm) 0.2 (同上) 二硫化甲基 (ppm) 0.1 (同上) 二硫化碳 (ppm) 0.4 (同上)氯乙烯 (ppm) 0.2 10
34
参、異味來源與判定参、異味來源與判定
產生機制產生機制
異味異味污染物來源污染物來源
產生機制:產生機制:
生物分解生物分解(1)(1)生物分解生物分解
化學反應化學反應(2)(2)化學反應化學反應
(3)(3)物理物理作用作用
人類活動人類活動人類活動:人類活動:
生活生活 農業農業 工業工業 商業商業(1)(1)生活、生活、(2)(2)農業、農業、(3)(3)工業、工業、(4)(4)商業商業35
有機物之生物分解主要藉微生物及其產生之酵素有機物之生物分解主要藉微生物及其產生之酵素,,一般在缺氧一般在缺氧狀況狀況下下,,有機物將分解為有機酸有機物將分解為有機酸、、醇醇、、酮及含還原態硫酮及含還原態硫、、氮等氮等狀況狀況下下,,有機物將分解為有機酸有機物將分解為有機酸、、醇醇、、酮及含還原態硫酮及含還原態硫、、氮等氮等異味物質異味物質。。列舉列舉重要之生物分解反應重要之生物分解反應如下:如下:
36
化學反應為工業臭味產生主要機制化學反應為工業臭味產生主要機制,,例如石油的加氫脫硫反應例如石油的加氫脫硫反應產生產生硫醇及硫化氫硫醇及硫化氫、、加氫脫氮反應產生氨加氫脫氮反應產生氨,,樹脂之熱裂解產生樹脂之熱裂解產生產生產生硫醇及硫化氫硫醇及硫化氫 加氫脫氮反應產生氨加氫脫氮反應產生氨 樹脂之熱裂解產生樹脂之熱裂解產生醇醇、、酮酮、、胺胺::
物理作用主要為異味物質之相轉移,例如油漆溶劑物理作用主要為異味物質之相轉移,例如油漆溶劑((甲苯、甲苯、二甲苯二甲苯、、異丙醇、丁醇、丁酮、戊酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等異丙醇、丁醇、丁酮、戊酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等))之之蒸發、下蒸發、下異丙醇、丁醇、丁酮、戊酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等異丙醇、丁醇、丁酮、戊酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等))之之蒸發、下蒸發、下水道水道氣味之逸出、油煙中揮發性有機物之逸出氣味之逸出、油煙中揮發性有機物之逸出等。等。37
人類活動有關之異味物質來源人類活動有關之異味物質來源((生活、農業、商業生活、農業、商業))
38
人類人類活動有關之異味物質來源活動有關之異味物質來源((工業工業))
39
肆、異味防制技術肆、異味防制技術
基本方法:基本方法:
(1)(1)製程改善與管理製程改善與管理、、((2)2)臭氣之抽除臭氣之抽除、、
設控制設備設控制設備((3)3)設控制設備;設控制設備;
輔助方法:輔助方法:
擴散或遮擴散或遮飾飾
40
製程製程改善與管理改善與管理
「防止臭味物質排放產生 為解決臭味問題之最佳方法 達「防止臭味物質排放產生 為解決臭味問題之最佳方法 達「防止臭味物質排放產生」為解決臭味問題之最佳方法,達「防止臭味物質排放產生」為解決臭味問題之最佳方法,達
成方式為製程改善與管理,主要包括成方式為製程改善與管理,主要包括::
41
22.圍.圍封及異味氣體抽除封及異味氣體抽除含異味氣體抽除須藉由適當型式圍封或氣罩配合抽氣設備及管線,將其抽送至含異味氣體抽除須藉由適當型式圍封或氣罩配合抽氣設備及管線,將其抽送至處理設備。抽除效率則與氣罩型式大小、氣罩排放源之關係位置、抽氣量(或捕集速度)等因素有關。
42
3 41 2 5 3 42 5A B
外門
內門
門固定污染源揮發固定污染源揮發
性有機物製程集性有機物製程集圍封空間內之污染排放區域符合負壓操作並設有壓力監測儀表
人員或物料進出口處符合負壓操作並設有壓力監測儀表
圍封空間內之污染排放區域符合負壓操作並設有壓力監測儀表
性有機物製程集性有機物製程集
氣設施控制效率氣設施控制效率
34 3434C D E
污染源設包圍型氣罩者
污染源設置一般氣罩者
污染源設置一般型氣罩且有圍幕設施者
A 集氣效率100% B 集氣效率90% C 集氣效率80%A 集氣效率100% B 集氣效率90% C 集氣效率80%D E 集氣效率60%
1 2應設壓力監測儀表 3 應紀錄用電量及抽風量
集氣效率80%
應設壓力監測儀表1 2應設壓力監測儀表 34 應測定及記錄風速 5 應測定及記錄風速
43
氣罩型式與所須抽氣量之關係
氣罩型式 圖例 所須抽氣量 Q(m3/min)
1. 房間型(走 Q Q= 60×A×Vc(入型、包圍
式) A
Vc
Q
Q c
2. 喇叭型(無法蘭) A
X
dQ
VcW
L
A
W/L>0.2
Q= 60×(A+10X2)×Vc [註:d 或 L (2/3)X]
3. 喇叭型(附法蘭) A A
Q= 60×(A+10X2)×0.75 Vc [註:d 或 L (2/3)X]
4. 桌上喇叭型(附法蘭)
A
Q= 60×(A+10X2)×0.5 Vc [註:L (2/3)X]
A:開口截面積氣罩(m2)
Vc:捕集速度或氣罩入口控制風速(m/s)
X:臭味飛散點與氣罩口最大間距(m)
44
臭氣逸出型式與所須捕集速度之關係
污染物逸散狀況 例 捕集速度(Vc,m/s)
在靜止狀態下逸散 溶劑之蒸發 廢水池臭味逸散 0 25 0 50在靜止狀態下逸散 溶劑之蒸發、廢水池臭味逸散 0.25-0.50
在緩慢氣流中飛散 噴漆(走入型)、裝卸、低速輸送機、 0.50-1.00
電鍍、酸洗
在快速氣流中飛散 噴漆(罩型)、破碎機、輸送機卸出口 1.00-2.50
45
氣罩兩側未氣罩兩側未
圍封圍封 與圍與圍圍封圍封(A)(A)與圍與圍封封(B)(B)之抽氣之抽氣量比較量比較
46
一般氣罩設計原則一般氣罩設計原則一般氣罩設計原則:一般氣罩設計原則:
11 應充分瞭解異味氣體發生之性質及狀況;應充分瞭解異味氣體發生之性質及狀況;1.1. 應充分瞭解異味氣體發生之性質及狀況;應充分瞭解異味氣體發生之性質及狀況;
2.2. 每個異味氣體發生源都要設氣罩;每個異味氣體發生源都要設氣罩;
3.3. 氣罩儘量接近發生源;氣罩儘量接近發生源;
44 氣罩形式儘量做成包圍式;氣罩形式儘量做成包圍式;4.4. 氣罩形式儘量做成包圍式;氣罩形式儘量做成包圍式;
5.5. 集氣方向和異味氣體流動方向儘量使之一致;集氣方向和異味氣體流動方向儘量使之一致;
6.6. 避免在氣罩周圍引起擾流,即氣罩旁避免設有走避免在氣罩周圍引起擾流,即氣罩旁避免設有走道或輸送帶式生產線,以免人 物移動時吸出臭道或輸送帶式生產線,以免人 物移動時吸出臭道或輸送帶式生產線,以免人、物移動時吸出臭道或輸送帶式生產線,以免人、物移動時吸出臭
氣流。氣流。
47
考量因素考量因素::
33.異味.異味處理技術處理技術
考量因素考量因素::
1.1. 製程改善與管理是否已充份考量並實施?製程改善與管理是否已充份考量並實施?2.2. 廢氣抽除系統是否完善廢氣抽除系統是否完善??3.3. 廢氣抽除量是否可再減少?廢氣抽除量是否可再減少?3.3. 廢氣抽除量是否可再減少?廢氣抽除量是否可再減少?
處理技術或設備選擇基本資料處理技術或設備選擇基本資料::
排氣流量排氣流量1.1. 排氣流量排氣流量;;2.2. 排氣異味成分、濃度、溫度;排氣異味成分、濃度、溫度;3.3. 上述資料之隨時變化情形;上述資料之隨時變化情形;44 異味去除效率;異味去除效率;4.4. 異味去除效率;異味去除效率;5.5. 其他配合設施,例如有無既有排氣處理設施、污其他配合設施,例如有無既有排氣處理設施、污
水處理設施、管理人力及其素質、水電供應、建水處理設施、管理人力及其素質、水電供應、建水處理設施、管理人力及其素質、水電供應、建水處理設施、管理人力及其素質、水電供應、建物或土地空間等。物或土地空間等。48
異味處理技術異味處理技術::
1.1. 分物理、化學、生物等三大類分物理、化學、生物等三大類;;
22 一般可以單一技術或二種以上技術組合一般可以單一技術或二種以上技術組合((串連串連)) 。。2.2. 一般可以單一技術或二種以上技術組合一般可以單一技術或二種以上技術組合((串連串連) ) 。。
49
50
a. a. 化學化學洗滌洗滌
1.1. 原理及設備原理及設備1)1) 原理:原理:氣相臭味成分轉移至液相氣相臭味成分轉移至液相,,藉中和藉中和、、氧化氧化、、或或
其它化學反應除臭;其它化學反應除臭;
2)2) 設備:設備:填充塔;填充塔;3)3) 吸收液與廢氣流量比例吸收液與廢氣流量比例((液液//氣比氣比)) ::一般為一般為11 33 L/mL/m33;;3)3) 吸收液與廢氣流量比例吸收液與廢氣流量比例((液液//氣比氣比)) ::一般為一般為11--33 L/mL/m33;;4)4) 填料高度:填料高度:22 -- 55 公尺;公尺;5)5) 氣體空塔流速:氣體空塔流速:00..55 -- 11 m/sm/s,,不宜超過不宜超過22 m/sm/s ;;6)6) 酸或鹼之添加:酸或鹼之添加:以以pHpH控制器控制;控制器控制;)) pp7)7) 氧化或還原劑之添加:氧化或還原劑之添加:以氧化還原電位器以氧化還原電位器(ORP)(ORP)控制控制。。
51
氧化或還原劑之添加:以氧化還原電位器控制氧化或還原劑之添加:以氧化還原電位器控制
aa [Ox][Ox]++nn ee-- bb [Re][Re]ORPORP== (E(Eoo--EErefref) ) ++(RT/(RT/nnF) ln ([Ox]F) ln ([Ox]aa / [Re]/ [Re]bb))
氧化劑濃度氧化劑濃度[Ox][Ox]降低降低時,時,ORPORP降低,系統即降低,系統即自動加氧化劑,使自動加氧化劑,使ORPORP維持在一定值以上。維持在一定值以上。
52
「次氯酸鈉溶液氧化及硫代硫酸鈉溶液還原」異味處理系統「次氯酸鈉溶液氧化及硫代硫酸鈉溶液還原」異味處理系統」」
對飼料、化製、石油樹脂、金屬熱處理、塑膠熱熔回收、對飼料、化製、石油樹脂、金屬熱處理、塑膠熱熔回收、
橡膠煉製、煤焦油竹木材防腐、生活廢水處理、部分事業廢水橡膠煉製、煤焦油竹木材防腐、生活廢水處理、部分事業廢水
處理、禽畜糞堆肥場、廚餘堆肥場等事業排氣中,硫化物處理、禽畜糞堆肥場、廚餘堆肥場等事業排氣中,硫化物((硫硫化氫、硫醇、二甲基硫、二甲基二硫化氫、硫醇、二甲基硫、二甲基二硫))、氮化物、氮化物((胺、甲胺胺、甲胺))、不、不飽和碳氫化合物、醛類飽和碳氫化合物、醛類((乙醛乙醛))等均可以本法有效減除排氣異味等均可以本法有效減除排氣異味。。
53
化學洗滌經濟評估化學洗滌經濟評估
1)1) 一般以每一般以每mm33/min/min (CMM)(CMM)排氣量作洗滌塔費用排氣量作洗滌塔費用1)1) 一般以每一般以每mm33/min/min (CMM)(CMM)排氣量作洗滌塔費用排氣量作洗滌塔費用估算基礎;估算基礎;
2)2) 另加另加pHpH、、ORPORP、、加藥等儀控設備;加藥等儀控設備;
3)3) 平均設備投資為平均設備投資為NTNT$$ 55 000000--1010 000000/CMM/CMM;;3)3) 平均設備投資為平均設備投資為NTNT$$ 55,,000000--1010,,000000/CMM/CMM;;
4)4) 操作費用以抽風機用電操作費用以抽風機用電、、藥劑藥劑、、補充水費為主;補充水費為主;
5)5) 藥劑使用種類及用量隨排氣成分濃度變動,一藥劑使用種類及用量隨排氣成分濃度變動,一般佔甚高比例。般佔甚高比例。般佔甚高比例般佔甚高比例
54
b. b. 臭氧臭氧接觸接觸
1.1. 原理及設備原理及設備1)1) 原理:藉氣原理:藉氣--氣氣、、或氣或氣--液接觸液接觸,,使氣相中之臭味成分為使氣相中之臭味成分為
臭氧轉化去除;臭氧轉化去除;
2)2) 設備:常用者有與化學洗滌合併者或單獨氣相接觸者設備:常用者有與化學洗滌合併者或單獨氣相接觸者。。
2. 2. 適用範圍:適用範圍:1)1) 魚產加工魚產加工、、化製廠化製廠、、食品廠食品廠、、發酵臭發酵臭、、堆肥廠;堆肥廠;2)2) 生活污水處理廠;生活污水處理廠;2)2) 生活污水處理廠;生活污水處理廠;3)3) 化工廠化工廠、、紙廠紙廠、、酚味酚味、、橡膠加工廠;橡膠加工廠;
餐廚排氣餐廚排氣 咖啡烘焙焦臭排氣等咖啡烘焙焦臭排氣等4)4) 餐廚排氣餐廚排氣、、咖啡烘焙焦臭排氣等咖啡烘焙焦臭排氣等。。55
接觸與化學洗滌合併臭氧除臭系統接觸與化學洗滌合併臭氧除臭系統
排氣口
除霧網
活性碳
噴注器
混合器
洗滌塔
臭氧監控器
臭氧
噴注器洗滌塔
填充層
臭氣 給水
空氣
送風機 排水 循環及臭氧溶解槽 幫浦臭氧產生器
乾燥器冷卻器
空壓機
濾網產生器 冷卻器 濾網
56
接觸法臭氧除臭系統圖例接觸法臭氧除臭系統圖例接觸法臭氧除臭系統圖例接觸法臭氧除臭系統圖例
57
臭氧異味去除系統經濟評估臭氧異味去除系統經濟評估
1)1) 設備:設備:包括臭氧產生機供氣前處理系統包括臭氧產生機供氣前處理系統((過濾、壓縮、冷過濾、壓縮、冷卻、乾燥卻、乾燥))、臭氧產生機、接觸槽、儀控設備、臭氧產生機、接觸槽、儀控設備((剩餘臭氧剩餘臭氧偵測器及控制器偵測器及控制器))等等;;
2)2) 以空氣供應之臭氧產生機:以空氣供應之臭氧產生機:每每g Og O33/hr/hr產力機型之購置價產力機型之購置價33格在格在NT$ 6,000NT$ 6,000--9,0009,000間間((例如例如80 g/hr80 g/hr者,者,NT$ 720,000NT$ 720,000;;160 g/hr160 g/hr者,者,NT$ 960,000)NT$ 960,000)。。;;
3)3) 操作費用:操作費用:以臭氧供氣系統用電、抽風機用電、冷卻水以臭氧供氣系統用電、抽風機用電、冷卻水費為主。製造每費為主。製造每kgkg臭氧需電臭氧需電2222--27 kWh27 kWh ;;gg
4)4) 費用例:費用例:處理含異味濃度處理含異味濃度180180--40004000、流量、流量QQ==10,000 10,000 NmNm33/hr /hr 或或167 Nm167 Nm33/min/min之生活污水廠排氣,設臭氧用量之生活污水廠排氣,設臭氧用量或或 之生活污水廠排氣 設臭氧用量之生活污水廠排氣 設臭氧用量為為10 ppm (21 mg/Nm10 ppm (21 mg/Nm33) ) 。。設置費用為設置費用為NT$250NT$250萬,每日萬,每日24 24 hrhr操作電費約操作電費約NT$ 1,000NT$ 1,000,每,每1,000 Nm31,000 Nm3排氣處理費用為排氣處理費用為NT$4.23 (NT$4.23 (接近最經濟之生物法接近最經濟之生物法) ) 。。
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感謝各位聆聽!感謝各位聆聽!感謝各位聆聽!感謝各位聆聽!
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