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化製場的臭味,光看去除率為什麼不夠?

2023年屏東化製場實測研究:戊醛的嗅覺閾值僅0.41 ppb,高斯擴散模擬指出排放率要壓到0.01 g/s以下,周界居民才真的聞不到

很多業者在面對陳情時,第一個反應是問:「我們的除臭設備去除率夠不夠高?」但2023年一篇以屏東某化製場為對象、發表於《Aerosol and Air Quality Research》的台灣研究指出,這個問題問錯了方向。研究團隊實際做完氧化實驗後,再以高斯擴散模式推算——真正決定周界居民聞不聞得到的關鍵指標,是每秒排放幾公克的「排放率」,而不是設備銘牌上的百分比。這中間的差距,足以讓兩座去除率相同的工廠,一座風平浪靜,一座陳情不斷。

一、化製場的臭味主角是醛類,而且閾值低得驚人

我們先前談過畜牧場的氨氣、水產加工的三甲基胺、堆肥廠的硫化物。動物副產品化製場(rendering plant)——處理死亡禽畜屍體,產出油脂與肉骨粉供飼料與寵物食品原料使用——臭味結構卻不太一樣。研究對象是位於屏東縣的一座化製場,2022年屍體處理量達每年18,000公噸,排氣量6,000至15,000 m³/h。研究指出,化製場的臭味主要產生於蒸煮與乾燥兩道製程,而過去多項研究都顯示,化製場排氣中被檢出最多的揮發性有機物(VOC)類別就是醛類。

其中最關鍵的兩支是戊醛(pentanal)與己醛(hexanal)。戊醛的氣味被描述為強烈刺鼻的醚樣氣味,格外令人難以忍受。而真正的問題在於嗅覺閾值:戊醛僅 0.41 ppb、己醛僅 0.28 ppb。作為對照,研究團隊在該廠所有氣體樣本中都檢出了乙醇,卻沒有把它列為處理標的——因為乙醇的嗅覺閾值高達 10 ppm,約為戊醛的兩萬四千倍。「檢出濃度高」與「聞起來臭」是兩件完全不同的事,這是化製場臭味管理最容易被誤判的第一步。

二、批次進料,讓生物濾床先出局

研究也點出一個台灣化製場特有的結構性難題:國內化製場多採批次進料處理屍體,導致排氣中的VOC濃度極不穩定;加上進廠屍體的死亡時間與保存條件不一,新鮮度差異本身就會影響空氣污染防制設備的處理效率。該廠每日操作時間為12至18小時,單一批次的蒸煮與乾燥合計約需11小時。

這個操作型態直接排除了一個常見選項:生物濾床(bio-filter)需要穩定的有機負荷才能維持菌相,並不適合這種時開時停、負荷大幅起伏的批次操作。文獻中的洗滌塔數據也不理想——美國喬治亞州一座化製場的洗滌塔實測顯示,醛類的整體去除表現極不穩定,落在20%至80%的寬幅區間。正是在這個前提下,研究團隊才轉向測試臭氧與過氧化氫這兩種低成本氧化劑。

三、臭氧看似有效,代價卻更高

臭氧的表現相當耐人尋味。在臭氧濃度250至300 ppm、停留時間68秒的條件下,甲苯、戊醛、己醛的去除率分別只有3.4%、4.5%與4.68%——幾乎等於沒作用。要把戊醛與己醛拉到96%與89%,臭氧濃度必須加到 1,700 ppm、停留時間拉長至200秒;而甲苯的去除率則始終低於40%

研究團隊的結論相當保留:1,700 ppm的臭氧劑量缺乏經濟可行性,且殘留於排氣中的臭氧本身刺鼻,會造成二次污染問題並刺激人體呼吸道。這正呼應我們在〈為什麼沒有一種除臭技術能解決所有問題?〉一文提過的「本末倒置」風險。相較之下,以1,000 mg/L過氧化氫水溶液進行接觸氧化,可將戊醛自 36.23 ppm 降至 0.68 至 2 ppm;在批次加藥、10分鐘接觸時間的條件下,去除率可穩定維持在80%以上。

四、關鍵數字:0.01 g/s

但研究最有價值的部分在最後。團隊沒有停在「去除率多少」,而是把處理後的殘留濃度換算成排放率,再以高斯擴散模式模擬周邊 4.5 公里 × 3.5 公里範圍的落地濃度,判準設為戊醛的嗅覺閾值 0.41 ppb(模擬採用2020年高雄氣象站資料,煙囪高度18.84公尺、出口內徑60公分、排氣溫度80°C)。結果呈現一道清楚的階梯:

戊醛排放率 vs 周界落地濃度是否超過嗅覺閾值 判準:0.41 ppb / 模擬範圍 4.5 km × 3.5 km 戊醛排放率 年平均最大值 日平均最大值 小時平均最大值 1 g/s 低於閾值 ✗ 超過閾值 ✗ 超過閾值 0.1 g/s 低於閾值 低於閾值 ✗ 超過閾值 0.01 g/s ✓ 低於閾值 ✓ 低於閾值 ✓ 低於閾值 「小時平均最大值」永遠是最先破線的那一格——峰值時段,才是陳情的真正觸發點 資料來源:Cheng et al.(2023)表2高斯擴散模擬結果
圖1:同一座工廠、同一套設備,排放率從 1 g/s 降到 0.01 g/s,周界落地濃度才會在年平均、日平均、小時平均三個尺度上同時低於嗅覺閾值。
研究發現:當戊醛排放率為 1 g/s 時,日平均與小時平均最大值皆超過嗅覺閾值;降至 0.1 g/s 時,仍有小時平均最大值超標;唯有降到 0.01 g/s 以下,年平均、日平均、小時平均三者才全數低於 0.41 ppb——研究據此判定,周邊 4.5 km × 3.5 km 範圍內不會再聞到戊醛氣味。換句話說,「去除率」只是手段,「排放率」才是真正該被管理的目標值。

這道階梯還藏著一個對現場管理極重要的訊息:最先破線的永遠是「小時平均最大值」。年平均可能一路漂亮,但只要某個時段的瞬間排放衝高,陳情電話就會進來。對採批次進料、負荷本來就大幅起伏的化製場而言,這正說明了為什麼「平均去除率」這個數字往往安撫不了鄰居——真正要壓的是峰值,不是平均。

我們在〈如何設計一套不會被檢舉的除臭系統?〉一文中曾主張,除臭工程真正的目標不是「降低濃度」,而是「在外部環境中聞不到」,並提醒倒料、清理、發酵高峰這類瞬間高濃度時段才是關鍵。這項屏東研究,等於把當時那句話換算成了可管理的具體數字——目標值 0.01 g/s,以及一個會最先破線的指標:小時平均最大值。

科學提醒:本研究測試的氧化劑為過氧化氫與臭氧,並未測試植物萃取除臭劑,兩者作用機制不同;本文引用其數據是為了說明排放率與落地濃度的關係,而非比較產品優劣。此外須留意三點:氧化實驗係以採樣袋配製氣體、於實驗室級反應器中進行,並非煙道全尺度實測;「不會再造成陳情」為高斯擴散模式的模擬推估結果,而非設備裝設後的實地驗證;且研究對象為單一化製場的煙道點源,廠區周界、卸料區等逸散源的氣味行為與煙道並不相同,數據不可直接互相套用。
📚 資料來源:Cheng, W.H., Lin, C.H., Yuan, C.S., & Chang, K.L. (2023). VOC Emissions from a Rendering Plant and Evaluation for Removal of Pentanal by Oxidization Using Hydrogen Peroxide. Aerosol and Air Quality Research, 23(4), 220440. DOI: 10.4209/aaqr.220440

煙道之外,還有一整座廠區

化製場、寵物食品原料廠的陳情來源,往往不只是煙道,還包括卸料區、原料暫存區、廢水處理槽等難以集氣的逸散源——這些位置裝不了洗滌塔或氧化反應器,卻常是氣味最先飄出圍牆的地方,也是「排放率」最難被量化管理的一環。NXT SH200 工業除臭系統以植物萃取分子直接噴灑中和,適合作為煙道處理設備之外的周界與逸散源補強方案,並可針對醛類、硫化物、胺類等不同氣味分子調整配方比例。

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