CN111323540A - 一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统，包括光离子化检测器（PID）连续监控器和自动罐采样器，PID连续监控器包括PID传感器、数据采集处理单元、控制单元以及声光报警单元；本发明采用PID连续监控器实现对挥发性有机物排放企业的无组织排的连续监测和报警，同时利用自动罐采样器进行自动采样留样，确保实现了对污染源的不间断在线监测和采样的及时性、准确性和代表性。
Description
技术领域
本发明属于环境监测领域，具体是一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统，适用于工业企业厂界和厂内挥发性有机物（VOCS）污染物无组织超标排放监控。
背景技术
挥发性有机物VOCs（volatile organic compounds）是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的具有挥发性能参与大气光化学反应的有机化合物。通常分为非甲烷碳氢化合物（简称NMHCs）、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。VOCs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影响。大多数VOCs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。VOCs也是是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。
VOCs已成为我国主要大气污染物，据统计，在2013年我国VOCs排放量达到了3000万吨以上，超过了SO2、NOx、PM的排放量，而且也已远远超过其他国家和地区的VOCs排放量。为了控制VOCs污染世界各国都制定了相应的控制政策并且取得了一定成效，尤其美国和欧盟等一些发达国家推出的政策标准较为成熟，而在中国，针对VOCs的污染系统防治工作才起步晚，在借鉴国外经验基础上，也在努力寻找和完善新的治理和监控方法，加大对VOCs的治理监控力度。
因VOCs易挥发的特性，决定了VOCs容易产生无组织排放。无组织排放是指工艺操作中不经排气筒的污染物无组织逸散，包括设备与管线组件泄漏、挥发性有机液体储存和装载、废水收集、处理和储存设施的逸散以及挥发性有机物料输送、分离、精制等工艺过程中的逸散。在开放式生产环境，装载过程、废气收集、废气处理等环节，很容易造成VOCs废气的无组织排放。在石化等一些行业，70%以上的VOCs排放来自无组织逸散。对工业污染源无组织Vocs排放进行监控对VOC治理有重要意义。
我国于1996年颁布并实施的《大气污染综合排放标准》GB16297-1996，限定33种污染物的有组织和无组织排放限值，其中就包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物。2015年，国家发布了《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015、《石油化学工业污染物排放标准》GB 31571-2015、《合成树脂工业污染物排放标准》GB31572-2015。北京、天津、河北又先后出台了《炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》DB11/447-2015、《有机化学品制造业大气污染物排放标准》DB11/1385-2017、《工业企业挥发性有机物排放控制标准》DB12/ 524-2014，《工业企业挥发性有机物排放控制标准》DB13/2322-2016。这些标准都对设备管线泄漏、有机液体储存和装载等 VOCs 无组织排放源提出了排放和监控要求。
2019年,国家生态环境部与国家市场监督管理总局联合颁布《挥发性有机物无组织排放控制标准》( GB37822-2019 )，《涂料、油墨及胶粘剂工业大气污染物排放标准》(GB37824-2019 )和《制药工业大气污染物排放标准》( GB37823-2019 )两项国家环保标准也颁布实施，这三项标准对VOCs无组织排放监控给出了具体详细的技术要求。标准规定企业边界及周边VOCs监测按《大气污染物无组织排放技术导则》HJ55的规定执行。根据导则要求，对厂区内VOCs无组织排放监测时,在厂房门窗或通风口、其他开口(孔)等排放口外1m,距离地面1.5m以上位置处进行监测。若厂房不完整(如有顶无围墙),则在操作工位下风向1m,距离地面1.5m以上位置处进行监测。另外厂区内NMHC任何1h平均浓度的监测采用《环境空气总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定直接进样-气相色谱法》HJ604、《环境空气和废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测仪技术要求及检测方法》HJ1012规定的方法,以连续1h采样获取平均值,或在1h内以等时间间隔采集3-4个样品计平均值。厂区内NMHC任意一次浓度值的监测,按便携式监测仪器相关规定执行。
针对固定污染源 VOCs 监测，国家先后发布了《固定污染源排气中非甲烷总烃的测定 气相色谱法》 HJ/T 38-1999、《固定污染源废气 挥发性有机物的测定固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法》HJ 734-2014、和《环境空气挥发性有机物的测定罐采样气相色谱-质谱法》HJ759-2015实验室监测方法。 2018年国家发布了《固定污染源废气非甲烷总烃连续监测系统技术要求及检测方法》HJ 1013-2018、《环境空气和废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃便携式监测似技术要求及检测方法》HJ 1012-2018和《环境空气和废气 挥发性有机物组分便携式傅里叶红外监测仪技术要求及检测方法》HJ 1011-2018等在线和现场检测方法。
但目前实施的VOCS污染物无组织排放现场采样实验室分析测试的国家监控标准在实施中存在一定的技术缺陷和实际操作困难。现行检测标准需人工现场采样，标准规定至少采取1小时样品，但监测值也只能代表采样时排放值，而无法代表企业整个生产时间内排放的总体情况，无法实现异常排放、超标排放时时监控和生产全过程监控。而在线监控仪可以实现上面的要求，但在线监测仪器昂贵，一次性投资大、运营维护技术经济成本高不适于大范围应用的问题。这些限制了企业VOCS污染物无组织排放有效监控。
光离子化检测器(PID)是一种能够在污染现场检测VOCS的仪器，它的原理是使用紫外灯光源将有机物打成可被检测器检测到的正负离子，检测器测量离子化了的气体的电荷并将其转化为电流信号，电流被放大并显示出“PPM”浓度值。光离子化检测器(PID)有结构简单、方便携带、投资小、响应速度快、测量灵敏度高等优点，适用于现场连续检测，目前被广泛应用在挥发性有机物（VOCS）污染物无组织排放监测。然而光离子化检测器(PID)检测结果是多种污染物混合响应的结果，不能给出国家标准方法规定的非甲烷总烃和确切有机物浓度。监测结果和国家标准方法要求不一致，检测结果值不能用于环境管理污染源监控执法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统，用于工业VOCS污染物超标排放监控与超标排放判定，使超标预警采集的样本具有留样功能且更具有时效性和代表性，使挥发性有机物（VOCS）污染物排放监控过程更加高效、经济、便捷。
本发明所采用的技术方案是：一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统，其包括PID连续监控器以及与PID连续监控器信号连接的自动罐采样器；
所述PID连续监控器包括：
PID传感器，用于对挥发性有机物产生相应，输出电流值；
数据采集处理单元，用于收集PID传感器输出的电流值并进行信号放大和过滤掉信号中的干扰信号；
控制单元，用于设定污染物检测信号报警值；以及
声光报警单元，用于当检测到气体浓度超出预设的报警值时，发出声光报警，并对自动罐采样器输出采样信号，使自动罐采样器进行自动采集样品。
进一步的，所述声光报警单元包括发光二极管以及蜂鸣器。
进一步的，所述自动罐采样器为苏马罐自动采样装置。
进一步的，所述苏马罐自动采样装置包括采样苏玛罐、限流采样阀以及自动采样驱动单元；
采样苏玛罐与限流采样阀连接；
自动采样驱动单元用于接收PID连续监控器的采样信号，驱动打开和关闭限流采样阀。
本发明的积极效果为：本发明采用PID连续监控器实现对挥发性有机物排放企业的无组织排的连续监测和报警，同时利用自动罐采样器进行自动采样留样，确保实现了对污染源的不间断在线监测和采样的及时性、准确性和代表性。
设备精巧价廉，维护简便，操控简单，安装设置后，一般环保监管人员即可操作，适用于各种类型企业挥发性有机物无组织排放环保监管。
附图说明
图1为本发明结构原理图。
具体实施方式
如附图1所示，本发明包括PID连续监控器和自动罐采样器两大部分，当PID连续监控器监测到的挥发性有机物（VOCS）污染物达到一定数值时，给出预警信号，驱动自动罐采样器采集样品。采集到的样品用国家标准方法分析，即可判定企业是否有超标排放行为。
PID连续监控器的主要功能为基于PID传感器检测挥发性有机物，并输出检测信号。其包括PID传感器、数据采集处理单元、控制单元以及声光报警单元。PID传感器对挥发性有机物产生响应，输出电流值，电流进入数据采集处理单元进行信号放大和过滤掉信号中的干扰信号。控制单元根据需要，设定污染物检测信号报警值。当数据采集处理单元输出的检测值超过了报警设定值时，系统发出报警信号，报警系统报警并给出采样信号，采样信号传输到苏玛罐自动采样部分驱动苏玛罐自动采样部分进行自动采集样品。声光报警单元由发光二极管+小蜂鸣器组成，这样在检测到气体浓度超出预设值时，发出声光报警，并输出采样信号。
预警信号值的设定是根据被监控企业类型，确定企业排放的特征挥发性污染物，查找这类企业污染物国家标准控制浓度值，进一步依据这类污染物国家标准控制浓度在PID检测器上的响应值，确定系统报警给出采样信号的响应值。当企业有多种挥发性有机物污染物排放时，按非甲烷总烃国家标准限值在PID检测器上的响应值设定PID检测器预警采样信号值。
所述自动罐采样器为苏马罐自动采样装置，包括采样苏玛罐、限流采样阀以及自动采样驱动单元。
采样苏马罐抽真空后与限流采样阀连接组成采样器，采样流采样阀主要用来限制苏玛罐采集气体的速度、确定一次采样的时间。自动采样驱动单元负责接收声光报警单元输出的采样信号驱动采样器采样和采样结束后关闭采样阀 。当PID连续监控器给出报警和采样信号后，自动采样驱动单元接收采样信号驱动打开采样阀门，利用罐内的真空负压使所需采集的样品进入罐中，采集完毕后，关闭采样阀。采样结束后将采样苏玛罐从采样系统中取下运送到实验室检测，在采样系统中可安装另外一个采样苏马罐进行下一次采样。
本发明适用于监测企业的挥发性有机物无组织排放监控，使用时按国家相关监测标准的要求可安装在厂区内或厂界外。
安装好通电后开始运行，PID连续监控器连续检测挥发性有机物，根据污染物浓度大小给出检测信号，在常规监测时间内记录PID传感器检测数值。当PID传感器达到设定的检测值时，系统报警，输出报警信号采样苏马罐开始采样，样品采集结束后关闭采样阀。取下采集好的采样苏马罐，将采集好的样品送实验室分析。可在系统上安装另一个采样罐进行下一次采样。
按国家标准方法对罐采样器采集的样品进行分析测试，对照适用的国家排放标准判定企业是否有超标排放行为。
本发明通过PID连续监控器和自动罐采样器实现了对挥发性有机物排放企业的无组织排放连续监测、报警和采样留样，确保实现对污染源的不间断在线监测和实时采样，使超标预警采集的样本具有留样功能且更具有时效性和代表性，使挥发性有机物（VOCS）污染物排放监控过程更加高效、经济、便捷。
克服了挥发性有机物（VOCS）污染物在线检测系统仪器投资大，维护经济技术成本高不适于大范围应用和单纯PID检测器挥发性有机物（VOCS）污染物预警装置检测结果没有适用国家适用标准，无法对报警指示企业执法的技术问题。本发明适用挥发性有机物（VOCS）污染物厂界和厂内无组织排放在线监控。
本发明设备精巧价廉，维护简便，操控简单，安装设置后，一般环保监管人员即可操作，适用于各种类型企业挥发性有机物无组织排放环保监管。
Claims (4)
1.一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统，其特征在于其包括PID连续监控器以及与PID连续监控器信号连接的自动罐采样器；
所述PID连续监控器包括：
PID传感器，用于对挥发性有机物产生响应，输出电流值；
数据采集处理单元，用于收集PID传感器输出的电流值并进行信号放大和过滤掉信号中的干扰信号；
控制单元，用于设定污染物检测信号报警值；以及
声光报警单元，用于当检测到气体浓度超出预设的报警值时，发出声光报警，并对自动罐采样器输出采样信号，使自动罐采样器进行自动采集样品。
2.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统，其特征在于所述声光报警单元包括发光二极管以及蜂鸣器。
3.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统，其特征在于所述自动罐采样器为苏马罐自动采样装置。
4.根据权利要求3所述的一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统，其特征在于所述苏马罐自动采样装置包括采样苏玛罐、限流采样阀以及自动采样驱动单元；
采样苏玛罐与限流采样阀连接；
自动采样驱动单元用于接收PID连续监控器的采样信号，驱动打开和关闭限流采样阀。
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| CN202010193840.XA Pending CN111323540A (zh) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111323540A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112000055A (zh) * | 2020-08-30 | 2020-11-27 | 上海市环境科学研究院 | 挥发性有机污染物总量控制系统及方法 |
| CN114183697A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-15 | 华中科技大学鄂州工业技术研究院 | 一种石油输油管道巡护系统及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104898719A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-09-09 | 王晓利 | 污染源voc浓度及排放总量实时监控系统 |
| CN204679877U (zh) * | 2015-06-19 | 2015-09-30 | 王晓利 | 污染源voc浓度及排放总量实时监控系统 |
| CN205139118U (zh) * | 2015-11-12 | 2016-04-06 | 上海市环境监测中心 | 恶臭气体污染自动在线监测预警及留样系统 |
| CN208313928U (zh) * | 2018-04-24 | 2019-01-01 | 河北先河环保科技股份有限公司 | 挥发性有机物在线监控系统 |
| CN212111313U (zh) * | 2020-03-19 | 2020-12-08 | 河北科技大学 | 一种挥发性有机物污染物无组织超标排放预警与留样系统 |
-
2020
- 2020-03-19 CN CN202010193840.XA patent/CN111323540A/zh active Pending
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