摘要：城镇污水处理厂污泥厌氧消化后序工段（PGU单元）产生的恶臭气体成分复杂，含硫化氢、氨、挥发性脂肪酸及多种VOCs，传统生物法、化学氧化法及物理吸附法在应对该类臭源时存在效率低、腐蚀设备、成本高等局限。
本研究基于灵智燎原节能环保技术研究院研发的聚氧乙烯醚（40）脂肪酸锌复合酯（S4011）的分子结构特征，提出“化学螯合—物理包覆—成膜隔离”三重协同作用机制。检测数据表明，本品1%水溶液pH值为4.5，运动粘度（25℃）为737.4 mm²/s，高低温循环后pH稳定在4.35，锌离子负荷远低于GB/T 23486标准限值。
现场应用验证表明，在污泥脱水机出泥口、输送皮带及堆置区按0.5%-2%添加量喷洒，可快速消除恶臭并实现长效抑臭。本研究为PGU单元臭气治理提供了一种广谱、持久且环境友好的技术路径。
关键词：聚氧乙烯醚脂肪酸锌酯；PGU单元；恶臭治理；螯合除臭；成膜隔离
1 引言1.1 行业背景城镇污水处理厂污泥处理过程中，恶臭气体排放已成为制约行业可持续发展的突出环境问题。在污泥处理全流程中，厌氧消化后的污泥浓缩、脱水、储存、输送及堆置等后序工段（PGU单元）是恶臭释放的关键节点-。研究表明，厌氧消化后污泥中残留的恶臭物质成分复杂且稳定，主要包括硫化氢（H₂S）、甲硫醇、甲基硫醚等含硫化合物，氨气（NH₃）、三甲胺等含氮化合物，以及乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸（VFAs）和苯系物、呋喃类、酮类、醛类等挥发性有机物（VOCs）-。据行业数据，部分污泥处理设施中硫化氢浓度可达15-30 ppm，氨气浓度达20-40 ppm-。随着环保标准日趋严格，PGU单元恶臭的高效治理已成为污水处理行业亟待解决的技术难题。
1.2 问题复杂性现有除臭技术在PGU单元应用中均存在显著局限：
生物除臭/生物酶法：对经过厌氧消化、可生化性较差的剩余臭源分子作用缓慢，尤其对瞬间高浓度释放或疏水性VOCs捕获与降解效率有限，且易受温度、pH、湿度等环境条件影响而失活-。
化学氧化法（次氯酸钠、过氧化氢等）：虽能快速反应，但存在腐蚀设备、产生有害副产物、效果不持久等问题，且可能影响后续污泥土地利用的安全性-。
物理吸附法（活性炭等）：需频繁更换或再生，运行成本高，对低浓度、弥漫性臭气的处理不经济-。
常规表面活性剂：主要通过物理包覆发挥作用，作用单一，易被水冲刷，无法长效抑制臭气释放。
上述方法的共同短板在于：无法同时应对PGU单元中极性臭源（含硫、含氮化合物）与非极性臭源（疏水性VOCs）的复合污染，且缺乏持久性。
1.3 本研究目标针对上述技术瓶颈，本研究引入聚氧乙烯醚（40）脂肪酸锌复合酯（S4011）——一种由灵智燎原节能环保技术研究院研发的水溶性多功能复合酯-。其分子结构集成了亲水性聚氧乙烯醚链段、疏水性长链脂肪酸以及具有反应活性的锌离子中心，理论上可实现对极性分子（化学螯合）、非极性分子（物理包覆）及整体臭源（成膜隔离）的分层治理。本研究旨在通过理化检测与现场应用验证，系统评估S4011在PGU单元恶臭治理中的技术效能与作用机制。
2 技术原理与方法2.1 分子设计与组分特征S4011的分子结构具有“三段式”功能设计：聚氧乙烯醚（40）链段提供水溶性与表面活性；长链脂肪酸提供疏水性与成膜能力；锌离子（Zn²⁺）中心提供配位活性位点-。这一结构使其兼具表面活性剂、螯合剂和成膜剂的多重功能，为其在复杂臭源环境中的广谱适应性提供了分子基础。
图1：S4011分子结构示意图
S4011通过“三步协同”机制实现除臭效果-：
第一步——化学螯合与中和：锌离子（Zn²⁺）中心对含硫（如-SH）、含氮（如-NH₂）等具有孤对电子的臭气分子（如H₂S、硫醇、氨、胺类）具有强配位能力，可将其转化为不挥发的稳定锌盐络合物，实现化学消除。对挥发性脂肪酸（VFAs），脂肪酸锌结构可通过离子交换或形成混合锌盐，降低其挥发性和刺激性气味-。
第二步——物理吸附与包覆：长链脂肪酸疏水尾通过范德华力有效吸附和包覆苯系物、烷烃、部分呋喃类等疏水性VOCs分子，将其“锁”在胶束或膜结构内部，阻止其向空气中扩散-。
第三步——成膜隔离与长效抑臭：S4011具有良好的成膜性与附着性。喷洒于污泥表面或设备内壁后，可形成纳米级疏水膜，一方面物理阻隔内部臭气分子逸出，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-。同时，其渗透性使其能部分渗入污泥表层，作用于臭气产生的界面。
图2：S4011三步协同除臭机理示意图
三重机制的分层协同构成了S4011的核心技术优势：化学螯合针对极性臭源实现“点对点”消除，物理包覆针对非极性臭源实现“面覆盖”锁定，成膜隔离则提供“持续性”防护。三者协同作用，实现了对PGU单元复杂臭源的全谱系覆盖，其综合效果远优于单一机制的传统除臭剂。
3 结果与讨论3.1 理化性能依据灵智燎原节能环保技术研究院检测报告（编号：CP-20251126-01），S4011关键理化指标如下-：
注：①高/低温稳定性测试条件为80℃±3℃（10h）与-20℃±2℃（≥10h）往复三轮。1%水溶液pH老化前为4.39，老化后为4.35，显示优异化学稳定性-。
3.2 与传统技术对比
数据来源：灵智燎原节能环保技术研究院对比测试-。
3.3 现场应用验证在PGU单元典型应用场景中，S4011推荐稀释比例为10-50倍（工作液浓度1%-5% w/w），投加点位包括污泥脱水机出泥口、输送皮带/螺旋输送机、污泥堆置区/料仓及车间空间雾化-。操作流程为：将S4011按比例加入水中搅拌溶解，使用低压喷雾系统或雾化设备进行定时或触发式喷洒。初次使用时建议连续喷洒2-3天以建立完整表面膜层，后续转为维持性喷洒-。
现场验证表明，按推荐方案实施后，PGU单元恶臭浓度显著下降，且成膜后的长效抑臭效果可持续数日，喷洒频率较传统方法大幅降低-。
3.4 讨论本研究的局限性在于：S4011的除臭效果受污泥含水率、环境温度及臭气浓度波动等因素影响，实际应用中需根据现场条件优化稀释比例与喷洒频率-。此外，尽管本品设计为可生物降解成分，且锌离子负荷远低于GB/T 23486《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》标准限值-，但长期累积效应仍需进一步跟踪监测-。
4 结论与展望4.1 核心结论（1）S4011的分子结构集成了亲水链段、疏水尾链与锌离子活性中心，为其在PGU单元复杂臭源环境中的广谱适应性提供了分子基础-。
（2） “化学螯合—物理包覆—成膜隔离”三重机制的分层协同，实现了对极性臭源与非极性臭源的全谱系覆盖，克服了传统除臭剂作用单一、持久性差的共性短板-。
（3）理化检测表明，S4011的1%水溶液pH值为4.5，高低温循环后pH稳定在4.35，运动粘度为737.4 mm²/s（25℃），倾点≤-28℃，显示出优异的热稳定性和低温流动性-。
（4）现场应用验证表明，按0.5%-2%添加量在PGU单元各关键点位喷洒，可快速消除恶臭并实现长效抑臭，综合运行成本显著低于传统方案-。
4.2 技术意义本研究为城镇污水处理厂PGU单元恶臭治理提供了一种基于分子设计思路的化学解决方案，其“三重协同”机制对同类复杂臭源治理场景具有参考价值。
4.3 展望后续研究可进一步探索S4011在不同类型污泥（如工业废水污泥、混合污泥）中的适应性，以及其与生物除臭工艺的协同应用模式。
参考文献[1] 灵智燎原节能环保技术研究院. 聚氧乙烯醚（40）脂肪酸锌复合酯（S4011）化学品技术说明书（TDS），2025.-
[2] 灵智燎原节能环保技术研究院. S4011产品检测报告（编号：CP-20251126-01）.
[3] GB/T 23486-2009，城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质