Airsense電子鼻探究污水處理廠還原硫化物和臭氣濃度

   隨著城市化進程的不斷推進，污水處理廠逐漸被新建住宅區(qū)包圍，其排放的惡臭氣體引發(fā)的環(huán)境投訴呈逐年上升趨勢。污水處理廠惡臭氣體成分復雜，其中還原硫化物（如硫化氫、甲硫醇、甲硫醚和二甲等）因揮發(fā)性強、嗅閾值低，成為主要致臭物質(zhì)，且難以實現(xiàn)精準檢測與有效控制。傳統(tǒng)惡臭監(jiān)測方法存在明顯局限：儀器分析法受設備限制無法捕捉低濃度惡臭物質(zhì)，且難以反映人體實際嗅覺感受；感官測試法雖能體現(xiàn)人體感受，卻無法實現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測，難以真實反映惡臭污染的動態(tài)變化。為此，本研究采用德國 PEN 3.5 型電子鼻系統(tǒng)，結(jié)合響應面分析法（RSM）和偏最小二乘法（PLS），構(gòu)建還原硫化物質(zhì)量濃度與臭氣濃度的預測模型，并通過實際樣品驗證，旨在為污水處理廠惡臭污染的高效監(jiān)測與管理提供技術(shù)支持。

01試驗設計

01主要儀器與試劑
儀器：德國Airsense公司PEN 3.5 型電子鼻。

試劑：20g/m3 混合硫化物標準氣（含 H?S、CH?SH、DMS、DMDS）及單標氣，經(jīng) 4-250 倍稀釋為 20 個濃度梯度，其中 80% 用于建模，20% 用于驗證。
02測定條件
電子鼻：清洗時間 100s，測試時間 60s，進樣流量 300mL/min，溫度 25℃，相對濕度 25%，每個樣品重復測定 5 次。
臭氣測定：依據(jù)《空氣質(zhì)量 惡臭測定 三點比較式臭袋法》（GB/T 14675-93），測定混合硫化物臭氣濃度，按稀釋倍數(shù)推算不同濃度對應值。
03數(shù)據(jù)處理
選取 51-60s 穩(wěn)定數(shù)據(jù)進行主成分分析（PCA）、響應面分析（RSM）和偏最小二乘法（PLS）分析。

02結(jié)果與討論

傳感器篩選與 PCA 分析
篩選出W5S、W1W、W2W傳感器，對硫化物靈敏度最高，用于模型構(gòu)建。
PCA 分析顯示，第一主成分貢獻率 86.54%，前兩主成分累計貢獻率 94.08%，可有效區(qū)分不同濃度硫化物（除個別低濃度外）。

還原硫化物預測模型（RSM）

臭氣濃度預測模型（PLS）

將電子鼻響應值與對應臭氣濃度通過 PLS 建模，預測值偏度小。經(jīng)某污水處理廠5個點位（沉砂池、粗格柵等）驗證，預測準確度為85.6%-99.6%，與實測值趨勢吻合。

03結(jié)論

Airsense電子鼻結(jié)合 RSM 和 PLS 可準確預測污水處理廠還原硫化物和臭氣濃度，具備便攜、快速、實時在線監(jiān)測優(yōu)勢，為惡臭污染管理及治理系統(tǒng)開發(fā)提供技術(shù)支持。