CN109357912A - 一种石化入海污染物高效采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种石化入海污染物高效采集装置，包括：水样采集装置、吹扫装置、浓缩装置、灯光模块、GPS模块、控制器、存储器。本发明的装置对监测区域水源定点、定时监测并采集水样，有效提取水样中石化污染物，安全系数和精准系数高，及时发现污染源、污染状况，实现提前作出污染预警。

Description

一种石化入海污染物高效采集装置
技术领域
本发明属于海洋环境监测技术领域，具体涉及一种石化入海污染物高效采集装置。
背景技术
石化行业大气排放VOCs涉及芳香烃类、卤代烃类、烷烃类、酮类、醇类和酚类8类污染物，其中芳香烃类和卤代烃类物质为石化行业首要的VOCs污染物类别，其中三氯甲烷、对(间)二甲苯、十一烷、苯、苯甲醛、对二氯苯、环己酮、邻二甲苯等检出率较高。
目前，针对石化工业海域排放特征污染物的研究尚不多，尽管现在的石化工业也在进行企业的转型，致力于环保优先、安全第一，环境影响报告书亦对污染物排放做出了严格要求，但项目建成投产后，往往会由于某些原因没有很好的执行排放要求。而对于项目建成投产后对海洋生态环境的影响研究亦极其匮乏。常见的石化工业特征污染物有石油烃、苯系物等，这些污染物排入海洋后，对海洋生物的影响较大，对排污海域生态系统的的浮游生物、底栖生物、鱼卵仔稚鱼和潮间带生物的群落结构和生态多样性均可能产生影响。因此，有必要对石化工业周边海域特征污染物的污染状况及生物毒性进行研究。
石油烃、苯系物易挥发或沉降，在海水中浓度较低，检测存在难点，同时对污染物的总量的评估也有很大偏差。因此发明一种能够有效提取石化污染物的设备具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石化入海污染物高效采集装置，对监测区域水源定点、定时监测并采集水样，有效提取水样中石化污染物，安全系数和精准系数高，及时发现污染源、污染状况，实现提前作出污染预警。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种石化入海污染物高效采集装置，包括：水样采集装置：用于对水源定时和/或定点，进行采集水样；吹扫装置：用于对水样采集装置采集到的水样进行吹扫，并捕集水样中挥发性有机污染物气体；浓缩装置：用于对水样采集装置采集到的水样进行浓缩；灯光模块：用于显示水样采集在装置位于水源上的位置；GPS模块：用于显示水样采集装置的地理位置；控制器：用于设定水样采集装置采集频率、位置、时间，以及将水样采集装置、吹扫装置和浓缩装置定点和/或定时采集的水样数据与存储器内存储的区域水源定点、定时和采集频率设定值进行对比，调整采集装置在不同地理位置的采集频率；存储器：用于存储区域水源定点、定时和采集频率设定值，以及存储各地理位置采集装置采集到的历史数据。
进一步的，水样采集装置分别与GPS模块、吹扫装置、浓缩装置、灯光模块连接。水样采集装置与吹扫装置、浓缩装置连接便于快速获取采集水样中的挥发性有机污染物气体和对水样浓缩获取水样中的污染物，即实现对采集水样中的气体污染物和固态污染物的获取，保证采集水样中污染物总量的精准性，降低检测难度。GPS模块和灯光模块与水样采集装置连接可实现对水样采集装置位于水域中的地理位置进行定位，并将地理位置无限远程传输至控制中心内，由控制中心或控制器控制水样采集装置位于水域中的监测位置，灯光模块在采集装置完成采集任务后，便于工作人员快速在水域中发现采集装置将其从水中取出或拿取采集到的水样。
进一步的，水样采集装置搭载在浮体上，该浮体优选为小体型无线控制船体，可实现在监测区域内进行走航式监测，以便于对监测水域定点采集水样。
进一步的，控制器分别与存储器、水样采集装置、GPS模块、吹扫装置、浓缩装置、灯光模块连接。可实现控制器对采集装置上的各部件进行控制，控制方式为控制器内存储程序根据采集到的水样数据与存储器内存储的区域水源定点、定时和采集频率设定值对比判断后对采集装置上的各部件进行控制，存储器内还存储有根据加温热度评判浓缩液体粘度计算公式，用于评判是否需再次抽入水样，也可通过远程无限控制技术由陆地控制中心向控制器发出控制指令来对采集装置上的各部件进行控制。
浓缩液体粘度计算公式为：η＝K0exp(Ea/RT)；
式中：η为流体的粘度(mPa·s)，T为温度，K0为常数(mPa·s)，Ea为活化能(KJ/kmol)，R为气体常数。
进一步的，浓缩装置包括通过连通管与水样采集装置连接的蒸发瓶，蒸发瓶底部设有通过加热板加热的导热砂，加热板安置在放置台上，蒸发瓶上端通过连接气管连接有冷却器，冷却器出口端连接有收集器。通过水样采集装置获取监测区域内的水样，通过连通管将水样输送至浓缩装置内，进行水样浓缩便于检测水样中的石化污染物，石油烃、苯系物高温挥发后由冷却器处理后收集至收集器内，采用导热砂与加热板配合对蒸发瓶进行加热的方式，加温稳定，加热温和，解决了温度过高爆沸问题，安全系数高，无需人员操作，即无人化操作实现水样浓缩。
进一步的，连通管上分别安装有水泵和流量计，连通管与蒸发瓶瓶口连接处设有进水管。流量计为电子流量计，通过流量计监控抽取水样量，例如设定单次浓缩水样2L，再设定2L加热时间即不会出现水样少干或蒸发瓶烧坏的情况。由于蒸发瓶普遍采用玻璃材质，易碎，因此进水管的设置可缩短进水口与蒸发瓶底部的高度差，避免高度差过高水样进入时冲击导致蒸发瓶破损，保证水样浓缩安全性和浓缩数据精准性。
进一步的，蒸发瓶瓶身上设有刻度线，蒸发瓶瓶底均设有向内凹半球状的导热台，蒸发瓶内的导热台表面环绕设有梯形纹路的导热纹。蒸发瓶上的刻度线可用于显示浓缩水样在蒸发过程的浓缩进度，浓缩采用加热板加热的导热砂对蒸发瓶进行加热可实现温和的加温方式，并且在蒸发瓶的瓶底设置导热台可增大导热砂与蒸发瓶的接触面积，提高浓缩加热效率，在导热台表面设置梯形纹路可实现聚集在梯形纹路状的导热纹路处导热砂之间存在的各种尺度的孔隙得到填充，同时使导热砂表面的的电荷产生均匀分布，提高导热砂与蒸发瓶底部的接触面积及热传导量，实现蒸发瓶在加热过程中内部液体介质无法产生压力分层现象，避免加热过程中出现爆沸即水蒸气爆炸事故出现，保证水样浓缩过程的安全性，也有助于提升水样中石化污染物的检测精准性。
进一步的，放置台侧方设有与蒸发瓶平行设置的滑轨，且滑轨上上配合连接有液位传感器。所选用的液位传感器为非接触式光电液位传感器，通过液位传感器与滑轨的配合可对加热浓缩过程中的水样浓缩体积进行监控，防止水样少干或蒸发瓶烧坏的情况。
进一步的，冷却器侧壁上分别设有进水口和出水口，冷却器为桶状，内置有螺旋状的气体收集管，气体收集管进出口端分别与连接气管、收集器连接。冷却器利用海水从进水口流入出水口流出的方式对气体收集管内高温状态的石油烃、苯系物的挥发物进行冷却使其凝固进入收集器内实现收集石化污染物。
进一步的，水源包括固定水源、流动水源、敏感处水源和/或普通处水源。对不同类型的水源进行水样采集可保证对监测区域内水源污染情况的监测精准性。
进一步的，控制器内设有传递模块，传递模块为无限信号传递装置。用于实现数据采集装置与陆地控制中心的的数据传输及控制指令的发送。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的采集装置可实现采集水样中的挥发性有机污染物气体和对水样浓缩获取水样中的污染物，提取水样中石化污染物的设备安全性高，无需人员操作，有效保证水样中的挥发性有机污染物气体、水样浓缩安全性和浓缩数据精准性。实现对采集水样中的气体污染物和固态污染物的获取，保证采集水样中污染物总量的精准性，降低检测难度。水样采集过程中能将采集的水样数据与存储器内存储的区域水源定点、定时和采集频率设定值进行对比，调整采集装置在不同地理位置的采集频率以便于及时发现污染源、污染状况，实现提前作出污染预警。
本发明采用了上述技术方案提供的一种石化入海污染物高效采集装置，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
图1为本发明一种石化入海污染物高效采集装置的示意图；
图2为本发明浓缩装置结构示意图；
图3为图2中a部放大图。
附图标记说明：100-控制器；200-存储器；300-GPS模块；400-水样采集装置；500-吹扫装置；600-浓缩装置；601-收集器；602-冷却器；602a-进水口；602b-出水口；603-气体收集管；604-连接气管；605-进水管；606-流量计；607-水泵；608-连通管；609-蒸发瓶；609a-导热台；609b-导热纹；610-导热砂；611-加热板；612-放置台；613-滑轨；614-液位传感器；700-灯光模块。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：
实施例1：
如图1-3所示，一种石化入海污染物高效采集装置，包括：水样采集装置400：用于对水源定时和/或定点，进行采集水样；吹扫装置500：用于对水样采集装置400采集到的水样进行吹扫，并捕集水样中挥发性有机污染物气体；浓缩装置600：用于对水样采集装置400采集到的水样进行浓缩；灯光模块700：用于显示水样采集在装置400位于水源上的位置；GPS模块300：用于显示水样采集装置400的地理位置；控制器100：用于设定水样采集装置400采集频率、位置、时间，以及将水样采集装置400、吹扫装置500和浓缩装置600定点和/或定时采集的水样数据与存储器200内存储的区域水源定点、定时和采集频率设定值进行对比，调整采集装置在不同地理位置的采集频率；存储器200：用于存储区域水源定点、定时和采集频率设定值，以及存储各地理位置采集装置采集到的历史数据。
水样采集装置400分别与GPS模块300、吹扫装置500、浓缩装置600、灯光模块700连接。水样采集装置400与吹扫装置500、浓缩装置600连接便于快速获取采集水样中的挥发性有机污染物气体和对水样浓缩获取水样中的污染物，即实现对采集水样中的气体污染物和固态污染物的获取，保证采集水样中污染物总量的精准性，降低检测难度。GPS模块300和灯光模块700与水样采集装置400连接可实现对水样采集装置位于水域中的地理位置进行定位，并将地理位置无限远程传输至控制中心内，由控制中心或控制器100控制水样采集装置400位于水域中的监测位置，灯光模块700在采集装置完成采集任务后，便于工作人员快速在水域中发现采集装置将其从水中取出或拿取采集到的水样。
水样采集装置400搭载在浮体上，该浮体优选为小体型无线控制船体，可实现在监测区域内进行走航式监测，以便于对监测水域定点采集水样。
控制器100分别与存储器200、水样采集装置400、GPS模块300、吹扫装置500、浓缩装置600、灯光模块700连接。可实现控制器100对采集装置上的各部件进行控制，控制方式为控制器100内存储程序根据采集到的水样数据与存储器200内存储的区域水源定点、定时和采集频率设定值对比判断后对采集装置上的各部件进行控制，也可通过远程无限控制技术由陆地控制中心向控制器100发出控制指令来对采集装置上的各部件进行控制。
浓缩装置600包括通过连通管608与水样采集装置400连接的蒸发瓶609，蒸发瓶609底部设有通过加热板611加热的导热砂610，加热板611安置在放置台612上，蒸发瓶609上端通过连接气管604连接有冷却器602，冷却器602出口端连接有收集器601。所用导热砂610为石英砂，通过水样采集装置400获取监测区域内的水样，通过连通管608将水样输送至浓缩装置600内，进行水样浓缩便于检测水样中的石化污染物，石油烃、苯系物高温挥发后由冷却器602处理后收集至收集器601内，采用导热砂610与加热板611配合对蒸发瓶609进行加热的方式，加温稳定，加热温和，解决了温度过高爆沸问题，安全系数高，无需人员操作，即无人化操作实现水样浓缩。
连通管608上分别安装有水泵607和流量计606，连通管608与蒸发瓶609瓶口连接处设有进水管605。流量计606为电子流量计606，通过流量计606监控抽取水样量，例如设定单次浓缩水样2L，再设定2L加热时间即不会出现水样少干或蒸发瓶609烧坏的情况。由于蒸发瓶609普遍采用玻璃材质，易碎，因此进水管605的设置可缩短进水口与蒸发瓶609底部的高度差，避免高度差过高水样进入时冲击导致蒸发瓶609破损，保证水样浓缩安全性和浓缩数据精准性。
蒸发瓶609瓶身上设有刻度线，蒸发瓶609瓶底均设有向内凹半球状的导热台609a，蒸发瓶609内的导热台609a表面环绕设有梯形纹路的导热纹609b。蒸发瓶609上的刻度线可用于显示浓缩水样在蒸发过程的浓缩进度，浓缩采用加热板611加热的导热砂610对蒸发瓶609进行加热可实现温和的加温方式，并且在蒸发瓶609的瓶底设置导热台609a可增大导热砂610与蒸发瓶609的接触面积，提高浓缩加热效率，在导热台609a表面设置梯形纹路可实现聚集在梯形纹路状的导热纹路609a处导热砂610之间存在的各种尺度的孔隙得到填充，同时使导热砂610表面的的电荷产生均匀分布，提高导热砂610与蒸发瓶609底部的接触面积及热传导量，实现蒸发瓶609在加热过程中内部液体介质无法产生压力分层现象，避免加热过程中出现爆沸即水蒸气爆炸事故出现，保证水样浓缩过程的安全性，也有助于提升水样中石化污染物的检测精准性。
放置台612侧方设有与蒸发瓶609平行设置的滑轨613，且滑轨上613上配合连接有液位传感器614。所选用的液位传感器614为非接触式光电液位传感器，通过液位传感器614与滑轨613的配合可对加热浓缩过程中的水样浓缩体积进行监控，防止水样少干或蒸发瓶609烧坏的情况。
冷却器602侧壁上分别设有进水口602a和出水口602b，冷却器602为桶状，内置有螺旋状的气体收集管603，气体收集管603进出口端分别与连接气管604、收集器601连接。冷却器602利用海水从进水口602a流入出水口602b流出的方式对气体收集管603内高温状态的石油烃、苯系物的挥发物进行冷却使其凝固进入收集器601内实现收集石化污染物。
水源包括固定水源、流动水源、敏感处水源和/或普通处水源。对不同类型的水源进行水样采集可保证对监测区域内水源污染情况的监测精准性。
控制器100内设有传递模块，传递模块为无限信号传递装置。用于实现数据采集装置与陆地控制中心的的数据传输及控制指令的发送。
实施例2：
本发明的装置实际使用时：在划定的监测水域内定点和/或定时对某些位置的水源进行采集，将其设定值输入存储器200内，将采集装置放入监测水域中，采用小体型无线控制船体实现水样采集装置400在水域内走航式移动，控制器100通过存储器200内存储的水域定点和/或定时对某些位置的水源进行采集的任务程序控制采集装置进行水样采集操作，并且通过吹扫装置500和浓缩装置600对采集水样中的气体污染物和固态污染物的获取。水样采集过程中控制器100可将水样采集装置400、吹扫装置500和浓缩装置600定点和/或定时采集的水样数据与存储器200内存储的区域水源定点、定时和采集频率设定值进行对比，调整采集装置在不同地理位置的采集频率，也可通过远程无限控制技术由陆地控制中心向控制器100发出控制指令来对采集装置上的各部件进行控制。工作人员定期拿取采集到的水样进行分析及时发现污染源、污染状况，实现提前作出污染预警。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于，包括：
水样采集装置（400）：用于对水源定时和/或定点，进行采集水样；
吹扫装置（500）：用于对水样采集装置（400）采集到的水样进行吹扫，并捕集水样中挥发性有机污染物气体；
浓缩装置（600）：用于对水样采集装置（400）采集到的水样进行浓缩；
控制器（100）： 用于输入水样采集操作指令和调整采集装置在不同地理位置的采集频率；
存储器（200）：用于存储区域水源定点、定时和采集频率设定值，以及存储各地理位置采集装置采集到的历史数据。
2.根据权利要求1所述的一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于：还包括用于显示水样采集在装置（400）位于水源上的位置的灯光模块（700）和用于显示水样采集装置（400）的地理位置GPS模块（300）。
3.根据权利要求2所述的一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于：所述的水样采集装置（400）分别与GPS模块（300）、吹扫装置（500）、浓缩装置（600）、灯光模块（700）连接。
4.根据权利要求2所述的一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于：所述的控制器（100）分别与存储器（200）、水样采集装置（400）、GPS模块（300）、吹扫装置（500）、浓缩装置（600）、灯光模块（700）连接。
5.根据权利要求1所述的一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于：所述的浓缩装置（600）包括通过连通管（608）与水样采集装置（400）连接的蒸发瓶（609），所述的蒸发瓶（609）底部设有通过加热板（611）加热的导热砂（610），所述的加热板（611）安置在放置台（612）上，所述的蒸发瓶（609）上端通过连接气管（604）连接有冷却器（602），所述的冷却器（602）出口端连接有收集器（601）。
6.根据权利要求5所述的一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于：所述的连通管（608）上分别安装有水泵（607）和流量计（606），连通管（608）与蒸发瓶（609）瓶口连接处设有进水管（605）。
7.根据权利要求5所述的一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于：所述的蒸发瓶（609）瓶身上设有刻度线，所述蒸发瓶（609）瓶底均设有向内凹半球状的导热台（609a），蒸发瓶（609）内的导热台（609a）表面环绕设有梯形纹路的导热纹（609b）。
8.根据权利要求5所述的一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于：所述的放置台（612）侧方设有与蒸发瓶（609）平行设置的滑轨（613），且滑轨上（613）上配合连接有液位传感器（614）。
9.根据权利要求5所述的一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于：所述的冷却器（602）侧壁上分别设有进水口（602a）和出水口（602b），所述的冷却器（602）为桶状，内置有螺旋状的气体收集管（603），所述的气体收集管（603）进出口端分别与连接气管（604）、收集器（601）连接。
10.根据权利要求1所述的一种石化入海污染物高效采集装置，其特征在于：所述的控制器（100）内设有传递模块，所述的传递模块为无限信号传递装置。
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