CN106769270A - 一种静态水面大气污染气体采样装置及其采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种静态水面大气污染气体采样装置及其采样方法，其特征在于：设有主体箱，该主体箱的顶部设置有气压计、温度计，补气口、主体箱的固定器；主体箱的上部设有采气管与污染气体吸收瓶连通，在主体箱内部设有气体搅拌器；主体箱外部设有使主体箱漂浮在污水水面的浮力装置；在所述补气口的外面设有臭气净化器；与补气口相对的主体箱的另一侧设有向主体箱外抽气的换气管和抽风扇；在换气管上设有气体流量计；在污染气体吸收瓶设有抽气口、抽气管(10)和开关。本发明适用于静态水面大气污染气体采样，为污染气体净化工程的设计提供数据，大大简化了设计工程，节约了设备投资和运行成本，并且大大提高了除污净化、节能环保的效果。本发明的装置和方法结构简单，操作方便，还可以实现全自动化运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体采样装置及其采样方法，更具体地说，是一种静态水面大气污染气体采样装置及其采样方法。
背景技术
随着环保法规日益严格，市政污水处理厂进行全厂封闭，配以除臭设备，以防止大气环境的污染。进行除臭工程设计的重要设计资料来源之一就是对污水水面大气污染气体的采集。
现有的几种常用的气体采集方法有：吸附管采样：体积小，重量轻，便于携带；吸附剂选择范围大，可以匹配不同的目标物；但易受人为污染，采样过程中与目标化合物发生反应造成采集损失。不锈钢罐采样：可采集全空气样品，采集和分析方便，一次采样可重复分析，样品易于保存；但极性较高化合物在储存过程中会发生衰减。气袋采样：可采集全空气样品；便于携带；一次采样可重复分析，但储存期较短，采集量比较小。
现有的污水处理工艺中，以及大多数大气污染气体产生的设施如常见的平流式沉淀池、活性污泥法的厌缺氧段的特点是水面向环境空气完全开敞，属于静态水面。且水面位于人走道板之下半米至一米。不易取到水体表面的大气污染物。如果在人走道板上取大气污染物，又会受到环境气流的影响，检测数值不能代表水面的真实值。
另外，上面提到的气体采样器仅关注采样器具如气袋、吸附管、不锈钢罐内气体的收集和对采样气体的分析。但是，除臭系统，特别是大型静态水面污染气体的除臭净化系统都是将水面封闭，除臭设备运行的时候，是由风机提供动力，将封闭系统内部的大气污染物直接抽吸到除臭反应器内部，而环境中洁净的空气通过补风口进入到封闭系统内部，以起到平衡压力的作用。因此，封闭系统内存在气体的流动，而流动量既影响大气污染物的成分和组成，也影响除臭系统的处理气量。要更加科学的阐述封闭高度-封闭内部气体流动量(换气次数)-恶臭气体成份和流量之间的关系，更合理地设计污染物净化处理系统，就对这种静态水面大气污染气体的采样与一般意义上的采样有着不同的要求，它要为整个除臭系统的设计提供更多的数据，因此，需要提出一种新的采样装置及其采样方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷和实现本发明的目的，本发明提供一种静态水面大气污染气体采样装置及其采样方法，更加科学的阐述污染水体的封闭高度-封闭内部气体流动数据-大气污染物成分之间的关系，从而保证空气除臭净化系统的合理设计和运行，节约成本，改善环境，实现达标的环保治理效果。
为实现上述技术目的，本发明的具体技术方案为：
一种静态水面大气污染气体采样装置，其特征在于：设有依靠浮力漂浮在静止水面上，下部为开口的筒状主体箱，该主体箱的顶部设置有气压计、温度计，补气口、固定主体箱位置的固定器；在该主体箱的上部通过设置的采气管与污染气体吸收瓶连通，在该主体箱内部的上部，设置有气体搅拌器；该主体箱外部设有使主体箱漂浮在污水水面的浮力装置；在所述补气口的外面设有臭气净化器；与补气口相对的主体箱的另一侧设有向主体箱外抽气的换气管和抽风扇；在换气管上设有气体流量计；在污染气体吸收瓶设有抽气口、抽气管和开关。
本发明进一步完善和实施的补充方案是：
所述浮力装置为一个平衡板和一个圆环形漂浮翼，该平衡板和漂浮翼固定在主体箱的外面。
在主体箱内部的上部，设置有气体搅拌器；
所述采气连接管和吸收瓶的外部设置有控温部件的套管和外套，以保证采气管内的水蒸气不凝结在采样管壁和吸收瓶壁上。
所述污染气体吸收瓶设有与其连通的污染气体分析仪，该分析仪用于分析吸收瓶收集的污染气体的种类和含量或浓度；污染气体分析仪与污染气体吸收瓶之间设有方便插接和拆卸的连接管、接口和开关。
所述固定器为一个设置在主体箱顶部的把手和一条拴在污水池边的拉绳，或者是一条设置在主体箱底部的一条带有配重的固定绳。
上述的静态水面大气污染气体采样装置的采样方法，其特征在于设有以下步骤：
1)将上述污染气体采样装置放置在污染水面上，并通过定器将其固定在水面上；
2)计算主体箱内的污水水面以上的空间体积；
3)设置抽风扇的变频变速控制器控制的设置抽风扇的抽风流量；
4)打开主体箱内的空气搅拌器，开启采气连接管和吸收瓶的套管和外套的温控部件；
5)打开抽气扇，运行0.5－3分钟；
6)通过污染气体吸收瓶的抽气管将吸收瓶内的原有空气抽空；
7)关闭污染气体吸收瓶的抽气管和开关，停留1－15分钟，取走污染气体吸收瓶进行污染气体的含量和浓度的检测；
8)根据主体箱内污染气体空间的体积和抽风扇的抽气流量，计算出主体箱内污染气体空间的单位时间：每分钟——每10分钟的换气率，记录污染气体吸收瓶内污染气体的种类和含量和浓度，并且记录每次操作时的主体箱内的气压和温度；
9)每隔1－5小时进行一次上述步骤3)－8)的操作，根据主体箱内污染气体所占空间体积的大小，和达到每次主体箱内的换气率为每单位时间换气率为10－100％；调整抽风扇的抽风流量和每次抽风时长；
10)每次记录的数据：除了8)步中的数据外还要记录每次操作间隔的时间；
本发明进一步优化的设计方案是：另外设有控制器，该控制器与所述抽风扇设置的变频变速控制器的可控开关、换气管上的气体流量计、主体箱上的温度计、气压计、主体箱内的气体搅拌器开关和污染气体分析仪进行信号和控制连接；所述控制器设有人机交互操作界面、运算模块和数据输出部件。
本发明的进一步优化的污染气体采样方法是：在上述采样方法的第一步后，通过人机交互操作界面，在控制器里输入：主体箱内污染气体的横载面积和高度、每次操作的间隔时间、起始时间、抽风扇抽风流量、运行时间、停留时间，然后启动控制器，控制器自动完成上述采气方法中的第2)－10)的操作。
本发明的有益效果：
通过本发明的气体采样装置和采样方法，可以准确地获得：所实施的静态水面进行封闭的空间大小、在这种封闭空间大小的情况下确定多大的换气率、也就是确定多大的污染气体换气流量、它所排放的污染气体主要成份和其含量和浓度，从而可进而确定实施除污净化工程的水面进行多大空间的封闭、使用多大流量的换气设备、设置多大除污净化污染空气的设备以及哪种污染气体的净化功能设备，使得复杂的污染气体净化工程的设计变得有据可循，有的放矢。大大简化了设计工程，缩短了工期，节约了设备投资和运行成本，并且大大提高了除污净化、节能环保的效果。而且本发明的装置和方法结构简单，操作方便，还可以实现全自动化运行，获得的数据精确可靠。
附图说明
图1是本发明的采样装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1：参见附图1，一种静态水面大气污染气体采样装置，设有依靠浮力漂浮在污水处理池静止水面上，下部为开口的圆筒状主体箱11，该主体箱的顶部设置有气压计2、温度计2，补气口1、固定主体箱位置的固定器，该固定器是用一根固定绳7将主体箱顶上的一个把手5和池边的一个栏杆拴在一起；在该主体箱的上部通过设置的采气管6与污染气体吸收瓶9连通，在该主体箱内部的上部设置有气体搅拌风扇；该主体箱外部设有使主体箱漂浮在污水水面的浮力装置：一块平衡板3和一个充气轮胎12；在所述补气口的外面设有臭气净化器，使补气口进入的气体为净化空气；与补气口相对的主体箱的另一侧设有向主体箱外抽气的换气管和抽风扇；在换气管上设有气体流量计；在污染气体吸收瓶设有抽气口、向外单向抽气的抽气管10和开关。所述采气连接管和吸收瓶的外部设置有控温部件的套管和外套，以保证采气管内的水蒸气不凝结在采样管壁和吸收瓶壁上。所述污染气体吸收瓶设有与其连通的污染气体分析仪，臭气的成份比较复杂，如有：SO2、H2S、NH3、HC、有机酸、醛类、硫醇、碳氢化合物、醛类等等，一般可根据实际取样检测来确定需要设置什么类型的气体分析仪。本实施例中污染气体主要是硫化氢，故只设置了硫化氢气体分析仪。该分析仪用于分析吸收瓶收集的污染气体的硫化氢含量和浓度；污染气体分析仪与污染气体吸收瓶之间设有方便插接和拆卸的连接管、接口和开关，便于分开使用和连接在一起进行自动控制时使用。
上述的污染气体采样装置的采样方法，使用以下步骤：
1)将上述污染气体采样装置放置在污染水面上，并通过定器将其固定在水面上；
2)计算主体箱内的污水水面以上的空间体积，本实施例的主体箱内污水水面以上的空间体积为2.5米3；
3)设置抽风扇的变频变速控制器控制的设置抽风扇的抽风流量：每份钟1米3；
4)打开主体箱内的空气搅拌器，开启采气连接管和吸收瓶的套管和外套的温控部件；
5)打开抽气扇，运行2分钟；
6)通过污染气体吸收瓶的抽气管将吸收瓶内的原有空气抽空；
7)关闭污染气体吸收瓶的抽气管和开关，停留5分钟，取走污染气体吸收瓶进行污染气体硫化氢的含量和浓度的检测：含量结果为0.1mg/m3；
8)根据主体箱内污染气体空间的体积和抽风扇的抽气流量，计算出主体箱内污染气体空间的单位时间：每分钟分钟的换气率：1/2.5，记录污染气体吸收瓶内污染气体的种类和含量和浓度，并且记录每次操作时的主体箱内的气压和温度；
9)每隔5小时进行一次上述步骤3)－8)的操作，进行了3次，通过调整抽风扇的抽风流量和每次抽风时长，调整换气率分别为：每分钟换气率为1/2.5,1.5/2.5,2.5/2.5；
10)每次记录的数据：除了8)步中的数据外还要记录每次操作间隔的时间；
实施例2：参见附图1，一种静态水面大气污染气体采样装置，在前述污染气体采样装置的基础上，另外设有控制器8，该控制器与所述抽风扇设置的变频变速控制器的可控开关、换气管上的气体流量计、主体箱上的温度计、气压计、主体箱内的气体搅拌器开关和污染气体分析仪进行信号和控制连接；所述控制器设有人机交互操作界面、运算模块和数据输出部件。
上述的污染气体采样装置的采样方法，采用下面的步骤：在上述的采样方法的第一步后，通过人机交互操作界面，在控制器里输入：主体箱内污染气体的横载面积和高度、每次操作的间隔时间、起始时间、抽风扇抽风流量、运行时间、停留时间，然后启动控制器，控制器自动完成上述采气方法中的第2)－10)的操作。具体步骤过程不再赘述。
应该指出：在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种静态水面大气污染气体采样装置，其特征在于：设有依靠浮力漂浮在静止水面上，下部为开口的筒状主体箱(11)，该主体箱的顶部设置有气压计(2)、温度计(4)，补气口(1)、固定主体箱位置的固定器；在该主体箱的上部通过设置的采气管(6)与污染气体吸收瓶(9)连通，在该主体箱内部的上部设置有气体搅拌器；该主体箱外部设有使主体箱漂浮在污水水面的浮力装置(12、3)；在所述补气口的外面设有臭气净化器；与补气口相对的主体箱的另一侧设有向主体箱外抽气的换气管和抽风扇；在换气管上设有气体流量计；在污染气体吸收瓶设有抽气口、抽气管(10)和开关。
2.根据权利要求1所述的污染气体采样装置，其特征是：所述浮力装置为一个平衡板(3)和一个圆环形漂浮翼(12)，该平衡板和漂浮翼固定在主体箱的外面。
3.根据权利要求1所述的污染气体采样装置，其特征是：在主体箱内的上部设置有气体搅拌器。
4.根据权利要求1所述的污染气体采样装置，其特征是：所述采气连接管和吸收瓶的外部设置有控温部件的套管和外套，以保证采气管内的水蒸气不凝结在采样管壁和吸收瓶壁上。
5.根据权利要求1所述的污染气体采样装置，其特征是：所述固定器为一个设置在主体箱顶部的把手(5)和一条拴在污水池边的拉绳(7)，或者是一条设置在主体箱底部的一条带有配重的固定绳。
6.根据权利要求1－5中之一所述的污染气体采样装置，其特征是：所述污染气体吸收瓶设有与其连通的污染气体分析仪，该分析仪用于分析吸收瓶收集的污染气体的种类和含量和浓度；污染气体分析仪与污染气体吸收瓶之间设有方便插接和拆卸的连接管、接口和开关。
7.根据权利要求6所述的污染气体采样装置的采样方法，其特征在于设有以下步骤：
1)将上述污染气体采样装置放置在污染水面上，并通过定器将其固定在水面上；
2)计算主体箱内的污水水面以上的空间体积；
3)设置抽风扇的变频变速控制器控制的设置抽风扇的抽风流量；
4)打开主体箱内的空气搅拌器，开启采气连接管和吸收瓶的套管和外套的温控部件；
5)打开抽气扇，运行0.5－3分钟；
6)通过污染气体吸收瓶的抽气管将吸收瓶内的原有空气抽空；
7)关闭污染气体吸收瓶的抽气管和开关，停留1－15分钟，取走污染气体吸收瓶进行污染气体的含量和浓度的检测；
8)根据主体箱内污染气体空间的体积和抽风扇的抽气流量，计算出主体箱内污染气体空间的单位时间：每分钟——每10分钟的换气率，记录污染气体吸收瓶内污染气体的种类和含量和浓度，并且记录每次操作时的主体箱内的气压和温度。
9)每隔1－5小时进行一次上述步骤3)－8)的操作，根据主体箱内污染气体所占空间体积的大小，和达到每次主体箱内的换气率为每单位时间换气率为10－100％；调整抽风扇的抽风流量和每次抽风时长。
10)每次记录的数据：除了8)步中的数据外还要记录每次操作间隔的时间；
8.根据权利要求6所述的污染气体采样装置，其特征是：另外设有控制器(8)，该控制器与所述抽风扇设置的变频变速控制器的可控开关、换气管上的气体流量计、主体箱上的温度计、气压计、主体箱内的气体搅拌器开关和污染气体分析仪进行信号和控制连接；所述控制器设有人机交互操作界面、运算模块和数据输出部件。
9.根据权利要求8所述的污染气体采样方法，其特征是：在上述权利要求7所述的采样方法的第一步后，通过人机交互操作界面，在控制器里输入：主体箱内污染气体的横载面积和高度、每次操作的间隔时间、起始时间、抽风扇抽风流量、运行时间、停留时间，然后启动控制器，控制器自动完成上述采气方法中的第2)－10)的操作。
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