CN117889924A - 一种曝气水面模拟装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种曝气水面模拟装置及检测方法。曝气水面模拟装置的空气输送单元及待测气体输送单元均与混合管路连通，空气输送单元及待测气体输送单元分别用于向混合管路输送预设参数的空气和待测气体，并且导入空气和待测气体在混合管路中混合形成混合气体；集气单元与混合管路连通，以采集混合管路中的混合气体；曝气单元与混合管路连通，且设置于模拟水桶中的液面下方；连接支架与模拟水桶连接，且用于安装待测的曝气水面气体通量检测装置。该曝气水面模拟装置能够对曝气水面气体通量检测装置进行检测，进而得出曝气水面气体通量检测装置的准确度及可靠性。

Description

一种曝气水面模拟装置及检测方法

技术领域

本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种曝气水面模拟装置及检测方法。

背景技术

目前，二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)是温室气体中占比最高的三种，在污水处理系统中，这三种气体都有明显排放。尤其是生化处理系统中的曝气单元，曝气气泡中通常会有较高浓度的CO₂，部分情况下会有较高浓度的CH₄或N₂O。

由于污水厂中温室气体排放量较为集中，其温室气体直接排放量成为近些年的研究热点。污水厂曝气水面有大量气泡飘出，通常需同时检测气泡中气体的流量和气泡中待测气体的平均浓度两个数据，由两个数据的乘积得出单位水面上待测气体的释放通量。

而在现有技术中，对于现有的检测曝气水面的气体通量的装置并无标准方法对其进行验证，因此，无法验证其准确度和可靠性。

发明内容

本申请提供一种曝气水面模拟装置及检测方法，以改善上述问题。

本发明具体是这样的：

一种曝气水面模拟装置，曝气水面模拟装置包括空气输送单元、待测气体输送单元、混合管路、集气单元、曝气单元、模拟水桶以及连接支架；

空气输送单元及待测气体输送单元均与混合管路连通，空气输送单元及待测气体输送单元分别用于向混合管路输送预设参数的空气和待测气体，并且导入空气和待测气体在混合管路中混合形成混合气体；

集气单元与混合管路连通，以采集混合管路中的混合气体；曝气单元与混合管路连通，且设置于模拟水桶中的液面下方；连接支架与模拟水桶连接，且用于安装待测的曝气水面气体通量检测装置。

在本发明的一种实施例中，空气输送单元包括空气压缩机、水浴箱、气压表及第一浮子流量计，空气压缩机、水浴箱、气压表及第一浮子流量计通过第一导气管路依次连通，且第一导气管路与混合管路连通。

在本发明的一种实施例中，待测气体输送单元包括待测气体气瓶、气体质量流量计及第二浮子流量计，待测气体气瓶、气体质量流量计及第二浮子流量计通过第二导气管路依次连通，且第二导气管路与混合管路连通。

在本发明的一种实施例中，集气单元通过第三导气管路与混合管路连通，由混合管路至集气单元的方向，第三导气管路依次设置有流量调节阀和第三浮子流量计。

在本发明的一种实施例中，模拟水桶中的液体为水或碳酸氢钠溶液。

一种曝气水面模拟检测方法，采用上述的曝气水面模拟装置实现，包括：

将水浴箱中的温度调节至室温，打开空气压缩机至其工作稳定，调节空气压缩机的流量旋钮及第一浮子流量计的旋钮，以将第一导气管路输出的空气流量调节至目标值Q_air，记录气压表读数，即第一导气管路中空气的相对压强p_air；计量室内大气压p₀；

进一步调节待测气体气瓶的输出压力和第二浮子流量计的旋钮，以将第二导气管路输出的待测气体流量调节至目标值并保持稳定，记录质量流量计的读数，质量流量计的读数包括待测气体的体积流量Q、绝对压强p和温度T；

检查模拟水桶内的气泡是否均匀稳定，第一导气管路、第二导气管路和第三导气管路是否有漏气；

通过流量调节阀和第三浮子流量计调节第三导气管路的流量，使其不高于Q_air的10％且可在单次试验中收集到足够量的混合气体，记录读数Q_by；

将待测的曝气水面气体通量检测装置与连接支架连接启动验证测试；

记录曝气水面气体通量检测装置测得的气体流量Q_mea和气体的浓度ρ_mea，相乘得到气体通量Φ_mea；

检测气泡内水蒸气的体积分数ω_mea；

结束验证测试后取下集气单元，检测集气单元内的待测气体的浓度ρ₀以及水蒸气的体积分数ω₀；

重复上述的验证测试，进行平行检测；

通过数据修正计算，得到集气单元的空气流量Q_ref和待测气体的浓度ρ_ref，相乘得到待测气体的通量Φ_ref，将其作为基准值评价曝气水面气体通量检测装置测得的Q_mea、ρ_mea和Φ_mea的准确度。

在本发明的一种实施例中，若曝气水面气体通量检测装置所得的气体流量Q_mea已按标准大气压为101.325kpa和温度20℃进行换算，则空气流量Q_ref和待测气体的浓度ρ_ref的数据修正计算公式如下：

Q_ref的计算过程如下：

当Q_mea为未去除水蒸气的数据时，Q_ref的修正公式如下：

当Q_mea为已去除水蒸气的数据时，Q_ref的修正公式如下：

ρ_ref的计算过程如下：

当ρ_mea为未去除水蒸气的数据时，ρ_mea的修正公式如下：

当ρ_mea为已去除水蒸气的数据时，ρ_mea的修正公式如下：

ρ_ref＝ρ₀·(1-ω₀)。

在本发明的一种实施例中，在两次平行验证试验的Q_ref和ρ_ref的差值均应低于5％。若超过5％应查找原因，包括且不限于检测第一导气管路、第二导气管路和第三导气管路是否有漏气，以及检测所述待测气体气瓶的输出压力是否稳定。

在本发明的一种实施例中，检测集气单元内的待测气体的浓度ρ₁以及水蒸气的体积分数ω₀的方法与曝气水面气体通量检测装置所用方法应相同，以避免因检测方法不同而导致的误差。

在本发明的一种实施例中，在验证测试过程中，若所述第一浮子流量计、所述第二浮子流量计和所述第三浮子流量计的读数发生明显变化，差值大于预设偏差值，应暂停检测，查找原因并重新开始平行检测。

本发明的有益效果是：

该曝气水面模拟装置包括空气输送单元、待测气体输送单元、混合管路、集气单元、曝气单元、模拟水桶以及连接支架；空气输送单元及待测气体输送单元均与混合管路连通，空气输送单元及待测气体输送单元分别用于向混合管路输送预设参数的空气和待测气体，并且导入空气和待测气体在混合管路中混合形成混合气体；集气单元与混合管路连通，以采集混合管路中的混合气体；曝气单元与混合管路连通，且设置于模拟水桶中的液面下方；连接支架与模拟水桶连接，且用于安装待测的曝气水面气体通量检测装置。

该曝气水面模拟装置结构简单，易于搭建，操作简易，其能够模拟出曝气水面，且供曝气水面气体通量检测装置进行检测，同时能够准确得出模拟出的曝气水面的水面气泡的总体积流量和气泡中待测气体的浓度，从而能够根据得到的参数与曝气水面气体通量检测装置测得的参数进行对比，进而对曝气水面气体通量检测装置进行检测，从而得出曝气水面气体通量检测装置的准确度及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请提供的曝气水面模拟装置的结构示意图。

图标：100-曝气水面模拟装置；110-空气输送单元；120-待测气体输送单元；130-混合管路；140-集气单元；150-曝气单元；160-模拟水桶；170-连接支架；111-空气压缩机；112-水浴箱；113-气压表；114-第一浮子流量计；115-第一导气管路；121-待测气体气瓶；122-气体质量流量计；123-第二浮子流量计；124-第二导气管路；180-第三导气管路；191-流量调节阀；192-第三浮子流量计。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种曝气水面模拟装置100，曝气水面模拟装置100包括空气输送单元110、待测气体输送单元120、混合管路130、集气单元140、曝气单元150、模拟水桶160以及连接支架170；

空气输送单元110及待测气体输送单元120均与混合管路130连通，空气输送单元110及待测气体输送单元120分别用于向混合管路130输送预设参数的空气和待测气体，并且导入空气和待测气体在混合管路130中混合形成混合气体；

集气单元140与混合管路130连通，以采集混合管路130中的混合气体；曝气单元150与混合管路130连通，且设置于模拟水桶160中的液面下方；连接支架170与模拟水桶160连接，且用于安装待测的曝气水面气体通量检测装置。

请参照图1，该曝气水面模拟装置100的工作原理是：

该曝气水面模拟装置100用于对现有技术中的曝气水面气体通量检测装置进行检测，以验证其准确性和可靠性，该曝气水面模拟装置100的原理是通过模拟污水厂的曝气水面，使气体流量和待测气体浓度为已知的设定值，进而在模拟条件下利用曝气水面气体通量检测装置进行测量，用测得的气体流量和待测气体浓度分别与设定值进行比较，从而得出现有的检测装置或方法的准确度和可靠性。

具体的，该曝气水面模拟装置100包括空气输送单元110、待测气体输送单元120、混合管路130、集气单元140、曝气单元150、模拟水桶160以及连接支架170；空气输送单元110及待测气体输送单元120均与混合管路130连通，空气输送单元110及待测气体输送单元120分别用于向混合管路130输送预设参数的空气和待测气体，并且导入空气和待测气体在混合管路130中混合形成混合气体；集气单元140与混合管路130连通，以采集混合管路130中的混合气体；曝气单元150与混合管路130连通，且设置于模拟水桶160中的液面下方；连接支架170与模拟水桶160连接，且用于安装待测的曝气水面气体通量检测装置。

该曝气水面模拟装置100结构简单，易于搭建，操作简易其能够模拟出曝气水面，且供曝气水面气体通量检测装置进行检测，同时能够准确得出所模拟的曝气水面的水面气泡的总体积流量和气泡中待测气体的浓度，从而能够根据得到的参数与曝气水面气体通量检测装置测得的参数进行对比，进而对曝气水面气体通量检测装置进行检测，从而得出曝气水面气体通量检测装置的准确度及可靠性。

进一步地，请参照图1，在本实施例中，空气输送单元110包括空气压缩机111、水浴箱112、气压表113及第一浮子流量计114，空气压缩机111、水浴箱112、气压表113及第一浮子流量计114通过第一导气管路115依次连通，且第一导气管路115与混合管路130连通。而待测气体输送单元120包括待测气体气瓶121、气体质量流量计122及第二浮子流量计123，待测气体气瓶121、气体质量流量计122及第二浮子流量计123通过第二导气管路124依次连通，且第二导气管路124与混合管路130连通。

其外，集气单元140通过第三导气管路180与混合管路130连通，由混合管路130至集气单元140的方向，第三导气管路180依次设置有流量调节阀191和第三浮子流量计192。并且模拟水桶160中的液体为水或碳酸氢钠溶液。

请参照图1，在本实施例中，通过空气输送单元110和待测气体输送单元120的设置，能够将一定流量的空气与设定流量的待测气体混合，用气管与曝气单元150的曝气头连接，曝气单元150的曝气头置于模拟水桶160的液面下，空气和待测气体混合后，通过曝气头以气泡的形式进入水中并飘出水面，从而实现对曝气水面的模拟。

可以理解的是，该曝气水面模拟装置100的要点是获取空气和待测气体的混合气总流量和混合气中待测气体浓度的准确数值；如前所述，本装置模拟曝气水面，以验证温室气体排放通量的检测装置。故，本装置首先需确定一种待测气体，因此，宜从CO₂、CH₄、N₂O三种目标气体中选取，N₂O由于价格较高且微溶于的特性，不适于作为待测气体；CH₄为易燃易爆气体，对安全要求较高。因此，在本实施例中，则是以CO₂作为待测气体为例进行说明。

综上，请参照图1，该曝气水面模拟装置100的工作过程如下：

待测气体气瓶121中容纳的是CO₂，即，CO₂通过高纯CO₂气瓶(纯度≥99.9％)提供，其流量由待测气体气瓶121的气瓶减压阀和第一浮子流量计114共同调节，而CO₂气体首先流经CO₂质量流量计(即气体质量流量计122)，读取CO₂的流量值Q_CO2(调整质量流量计模式使其示数为未按标态换算的体积流量，单位为L/min；气体质量流量计122应还可测出CO₂的绝对压强p_CO2和温度T_CO2)。然后流经第一浮子流量计114，其作用除辅助调节CO₂流量外，还可用于快速判断CO₂的大致流量和气流稳定度(以浮子不明显晃动为稳定)。

空气通过空气压缩机111输出，由于压缩机通常会产热，出口的气管首先放入约18℃的水浴箱112进行水浴，目的是将管内空气温度降至 要保证有足够长的气管浸泡在水浴箱112中，或该段气管由塑料软管换为铜盘管。需要说明的是，在本实施例中，是以室温为20℃为例进行说明。

空气经水浴降温后，流经气压表113，读取此处空气压力值p_air(若示数为相对压强，需转换为绝对压强)；然后流经第二浮子流量计123，读取空气流量Q_air，气压表113与第二浮子流量计123紧邻；

CO₂与空气在混合管路130中混合形成混合气体，混合气体通至模拟水桶160中的液面下方的曝气单元150的曝气头，曝气头置于水桶内水面下，形成气泡，从而实现对曝气水面的模拟；在配置曝气单元150的曝气头时，宜采用压力损失较小的陶瓷曝气头，曝气头的尺寸和形状(通常为圆盘式)可根据待验证装置的尺寸而定，确保气泡可全部被待验证的曝气水面气体通量检测装置所收集；曝气头上方可根据需要安装连接支架170，用于支撑待验证的曝气水面气体通量检测装置的气体收集单元。

混合气体流至曝气头前，在气管中设一分支，即设置第三导气管路180，第三导气管路180上首先连接流量调节阀191，然后连接第三浮子流量计192，最后连接集气单元140，本实施例中的集气单元140可以是气袋(气袋容积建议为5L)，气袋用于收集混合气体；收集时的流量由流量调节阀191和第三浮子流量计192上的旋钮共同调节，以尽量减小对其他气管的扰动；经验证，第三浮子流量计192后的气压仅略高于室内气压，可无需连接气压计；而第三导气管路180的混合气体的流量不宜高于空气流量的10％，也不应过低，气袋充满时间宜大于单次验证试验所需时间。

模拟水桶160中的液体宜采用近饱和的碳酸氢钠溶液，以减少CO₂溶解和析出的影响；也可采用自来水，但在每次验证试验前，进行充足时间的曝气，使水中溶解的CO₂处于相对稳定状态，尤其是当空气流量或CO₂浓度改变后，应在准备阶段预留足够曝气时间使CO₂的溶解量处于新的稳定状态。

上述内容中，所采用的浮子流量计的精度等级应不低于1.0级，气体质量流量计122的示值误差应不大于2％；而且浮子流量计宜备有多个不同量程的替换使用，每次试验所选流量计，宜使浮子位于1/3-2/3量程内。

基于上述内容，请参照图1，本实施例还提供一种曝气水面模拟检测方法，曝气水面模拟检测方法是采用上述的曝气水面模拟装置100以实现对待测的曝气水面气体通量检测装置的验证，以验证待测的曝气水面气体通量检测装置的准确度和可靠性，包括：

将水浴箱112中的温度调节至室温，打开空气压缩机111至其工作稳定，调节空气压缩机111的流量旋钮及第一浮子流量计114的旋钮，以将第一导气管路115输出的空气流量调节至目标值Q_air，记录气压表113读数，即第一导气管路中空气的相对压强p_air；计量室内大气压p₀；

进一步调节待测气体气瓶121的输出旋钮和第二浮子流量计123的旋钮，以将第二导气管路124输出的待测气体流量调节至目标值并保持稳定，记录质量流量计的读数，质量流量计的读数包括待测气体的体积流量Q、绝对压强p和温度T；

检查模拟水桶160内的气泡是否均匀稳定，第一导气管路115、第二导气管路124和第三导气管路180管路是否有漏气；

通过流量调节阀191和第三浮子流量计192调节第三导气管路180的流量，使其不高于Q_air的10％且可在单次试验中收集到足够量的混合气体，记录读数Q_by；

将待测的曝气水面气体通量检测装置与连接支架170连接启动验证测试；

记录曝气水面气体通量检测装置测得的气体流量Q_mea和气体的浓度ρ_mea，相乘得到气体通量Φ_mea；

检测气泡内水蒸气的体积分数ω_mea；

结束验证测试后取下集气单元140，检测集气单元140内的待测气体的浓度ρ₀以及水蒸气的体积分数ω₀；

重复上述的验证测试，进行平行检测；

通过数据修正计算，得到集气单元140的空气流量Q_ref和待测气体的浓度ρ_ref，相乘得到待测气体的通量Φ_ref，将其作为基准值评价曝气水面气体通量检测装置测得的Q_mea、ρ_mea和Φ_mea的准确度。

在本发明的一种实施例中，若曝气水面气体通量检测装置所得的气体流量Q_mea已按标准大气压为101.325kpa和室温为温度20℃进行换算，则空气流量Q_ref和待测气体的浓度ρ_ref的数据修正计算公式如下：

Q_ref的计算过程如下：

当Q_mea为未去除水蒸气的数据时，Q_ref的修正公式如下：

当Q_mea为已去除水蒸气的数据时，Q_ref的修正公式如下：

ρ_ref的计算过程如下：

当ρ_mea为未去除水蒸气的数据时，ρ_mea的修正公式如下：

当ρ_mea为已去除水蒸气的数据时，ρ_mea的修正公式如下：

ρ_ref＝ρ₀·(1-ω₀)。

在本实施例中，在两次平行验证试验的Q_ref和ρ_ref的差值均应低于5％。若超过5％应查找原因，包括且不限于检测第一导气管路115、第二导气管路124和第三导气管路180管路是否有漏气，以及检测待测气体气瓶121的输出压力是否稳定。检测集气单元140内的待测气体的浓度ρ₁以及水蒸气的体积分数ω₀的方法与曝气水面气体通量检测装置所用方法应相同，以避免因检测方法不同而导致的误差。在验证测试过程中，若第一浮子流量计114、第二浮子流量计123和第三浮子流量计192的读数发生明显变化，差值大于预设偏差值，应暂停检测，查找原因并重新开始平行检测。

在本实施例中，基于上述内容可知，该曝气水面模拟检测方法是通过模拟曝气水面，以验证温室气体排放通量的检测装置；而曝气水面模拟检测方法中进行验证的待测气体可以是CO₂、CH₄及N₂O中的一种，而在本实施例中，则是以CO₂作为待测气体为例进行说明。

由此，请参照图1，该曝气水面模拟检测方法以CO₂作为待测气体的步骤如下：

准备工作：调节室内温度约为20℃，调节水浴箱112中的水浴温度约为18℃，调节模拟水桶160中内的液体(水或碳酸氢钠溶液)温度为约20℃；打开空气压缩机111至其工作稳定，通过空气压缩机111自带的流量调节功能和第一浮子流量计114的旋钮，共同调节空气流量至目标值Q_air，记录空气的相对压强p_air(单位kpa，以下压强数据相同)；利用气压表113或当地气象部门查询的方式获取当地的大气压力p₀；

打开容纳CO₂的待测气体气瓶121的阀门，通过调节待测气体气瓶121的阀门和第一浮子流量计114的旋钮调节CO₂的流量接近目标值并保持稳定，记录CO₂气体质量流量计122的读数包括CO₂体积流量Q_CO2、绝对压强p_CO2和温度T_CO2；

检查模拟水桶160内的气泡是否均匀稳定，装置中的各个管路是否有漏气；

根据拟验证装置的特点估算验证过程所需时长，通过第三导气管路180上的流量调节阀191和第三浮子流量计192的旋钮调节第三导气管路180的流量，使其不高于Q_air的10％且可在单次试验中收集到足够量的混合气体，记录读数Q_by，连接气袋(连接前确保气袋内无气体)；

放置已准备好的待验证的曝气水面气体通量检测装置，启动验证测试；根据待验证装置的原理和特点，记录其所需数据；根据待验证装置的使用说明，记录检测得的气体流量Q_mea和CO₂的浓度ρ_mea，相乘得到CO₂通量Φ_mea(统称为测量值)；同时，需检测气泡内(即曝气水面气体通量检测装置所收集的气体)水蒸气的体积分数ω_mea，待验证装置(含气体浓度检测环节)应可得出ω_mea，若无法得出需收集气泡后单独检测；

结束验证测试后取下气袋，检测气袋内CO₂的浓度ρ₁以及水蒸气的体积分数ω₀(单位％)；气袋内和空气中CO₂浓度的检测方法应与待验证装置所用方法应相同(通常为便携设备检测或实验室气相色谱检测)。

重复上述的验证测试步骤，进行平行检测；验证试验过程中，应注意观察三个浮子流量计的读数稳定，在不发生明显变化的情况下进行实验，即，若第一浮子流量计114、第二浮子流量计123和第三浮子流量计192的读数差值大于预设偏差值，则暂停检测并查找原因，或重新开始平行检测，预设偏差值可以根据实际需求进行设置；

通过数据修正计算，得到准确的空气流量Q_ref和CO₂的浓度ρ_ref，相乘得到CO₂通量Φ_ref(统称为基准值)，以基准值为基准，评价测量值(Q_mea、ρ_mea和Φ_mea)的准确度。

假设曝气水面气体通量检测装置所得的气体流量Q_mea已按标准大气压(101.325kpa)和室温(20℃)进行修正，则空气流量Q_ref和待测气体的浓度ρ_ref的数据修正计算公式如下：

1)Q_ref的计算过程如下：

当Q_mea为未去除水蒸气的数据时，Q_ref的修正公式如下：

当Q_mea为已去除水蒸气的数据时，Q_ref的修正公式如下：

2)ρ_ref的计算过程如下：

当ρ_mea为未去除水蒸气的数据时，ρ_mea的修正公式如下：

当ρ_mea为已去除水蒸气的数据时，ρ_mea的修正公式如下：

ρ_ref＝ρ₀·(1-ω₀)。

还需要说明的是，在上述内容中，两次平行验证试验的Q_ref和ρ_ref，应分别相差不超过5％，否则需查找原因(如管路漏气或气瓶压力不足等)。根据实际经验和原理分析，各类温室气体检测装置所测浓度(即ρ_mea)通常较为准确，误差较小；但气体流量的检测是难点，易产生较大误差。

对于检测装置的准确度验证，需考察多种气体流量和CO₂浓度的不同组合。根据污水处理厂曝气单元的特点，ρ_ref可选择低浓度和高浓度两种情况，设定的考察值可分别为3000-7000ppm、18000-22000ppm；Q_ref可选择低流量、中流量和高流量三种情况，根据检测装置的气泡收集单元不同，其覆盖水面面积为A，设定的考察值可分别使Q_ref/A为60-80L/(m²·min)、140-160L/(m²·min)、280-320L/(m²·min)。综上，需在6种不同条件下分别对检测装置的准确度进行验证。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种曝气水面模拟装置，其特征在于：

所述曝气水面模拟装置包括空气输送单元、待测气体输送单元、混合管路、集气单元、曝气单元、模拟水桶以及连接支架；

所述空气输送单元及所述待测气体输送单元均与所述混合管路连通，所述空气输送单元及所述待测气体输送单元分别用于向所述混合管路输送预设参数的空气和待测气体，并且导入空气和待测气体在所述混合管路中混合形成混合气体；

所述集气单元与所述混合管路连通，以采集所述混合管路中的混合气体；所述曝气单元与所述混合管路连通，且设置于所述模拟水桶中的液面下方；所述连接支架与所述模拟水桶连接，且用于安装待测的曝气水面气体通量检测装置。

2.根据权利要求1所述的曝气水面模拟装置，其特征在于：

所述空气输送单元包括空气压缩机、水浴箱、气压表及第一浮子流量计，所述空气压缩机、所述水浴箱、所述气压表及所述第一浮子流量计通过第一导气管路依次连通，且所述第一导气管路与所述混合管路连通。

3.根据权利要求1所述的曝气水面模拟装置，其特征在于：

所述待测气体输送单元包括待测气体气瓶、气体质量流量计及第二浮子流量计，所述待测气体气瓶、所述气体质量流量计及所述第二浮子流量计通过第二导气管路依次连通，且所述第二导气管路与所述混合管路连通。

4.根据权利要求1所述的曝气水面模拟装置，其特征在于：

所述集气单元通过第三导气管路与所述混合管路连通，由所述混合管路至所述集气单元的方向，所述第三导气管路依次设置有流量调节阀和第三浮子流量计。

5.根据权利要求1所述的曝气水面模拟装置，其特征在于：

所述模拟水桶中的液体为水或碳酸氢钠溶液。

6.一种曝气水面模拟检测方法，采用如权利要求1-5中任意一项所述的曝气水面模拟装置实现，其特征在于，包括：

将水浴箱中的温度调节至室温，打开空气压缩机至其工作稳定，调节所述空气压缩机的流量旋钮及第一浮子流量计的旋钮，以将第一导气管路输出的空气流量调节至目标值Q_air，记录气压表读数，即第一导气管路中空气的相对压强p_air；计量室内大气压p₀；

进一步调节所述待测气体气瓶的输出压力和第二浮子流量计的旋钮，以将第二导气管路输出的待测气体流量调节至目标值并保持稳定，记录质量流量计的读数，所述质量流量计的读数包括待测气体的体积流量Q、绝对压强p和温度T；

检查模拟水桶内的气泡是否均匀稳定，所述第一导气管路、所述第二导气管路和第三导气管路是否有漏气；

通过流量调节阀和第三浮子流量计调节第三导气管路的流量，使其不高于Q_air的10％且可在单次试验中收集到足够量的混合气体，记录读数Q_by；

将待测的曝气水面气体通量检测装置与所述连接支架连接启动验证测试；

记录曝气水面气体通量检测装置测得的气体流量Q_mea和气体的浓度ρ_mea，相乘得到气体通量Φ_mea；

检测气泡内水蒸气的体积分数_ωmea；

结束验证测试后取下所述集气单元，检测所述集气单元内的待测气体的浓度ρ₀以及水蒸气的体积分数_ω0；

重复上述的验证测试，进行平行检测；

通过数据修正计算，得到所述集气单元的空气流量Q_ref和待测气体的浓度ρ_ref，相乘得到待测气体的通量Φ_ref，将其作为基准值评价所述曝气水面气体通量检测装置测得的Q_mea、ρ_mea和Φ_mea的准确度。

7.根据权利要求6所述的曝气水面模拟检测方法，其特征在于：

若所述曝气水面气体通量检测装置所得的气体流量Q_mea已按标准大气压为101.325kpa和温度20℃进行换算，则空气流量Q_ref和待测气体的浓度ρ_ref的数据修正计算公式如下：

Q_ref的计算过程如下：

当Q_mea为未去除水蒸气的数据时，Q_ref的修正公式如下：

当Q_mea为已去除水蒸气的数据时，Q_ref的修正公式如下：

ρ_ref的计算过程如下：

当ρ_mea为未去除水蒸气的数据时，ρ_mea的修正公式如下：

当ρ_mea为已去除水蒸气的数据时，ρ_mea的修正公式如下：

ρ_ref＝ρ₀·(1-_ω0)。

8.根据权利要求6所述的曝气水面模拟检测方法，其特征在于：在两次平行验证试验的Q_ref和ρ_ref的差值均应低于5％。若超过5％应查找原因，包括且不限于检测第一导气管路、第二导气管路和第三导气管路是否有漏气，以及检测所述待测气体气瓶的输出压力是否稳定。

9.根据权利要求6所述的曝气水面模拟检测方法，其特征在于：

检测所述集气单元内的待测气体的浓度ρ₀以及水蒸气的体积分数_ω0的方法与所述曝气水面气体通量检测装置所用方法应相同，以避免因检测方法不同而导致的误差。

10.根据权利要求6所述的曝气水面模拟检测方法，其特征在于：

在验证测试过程中，若所述第一浮子流量计、所述第二浮子流量计和所述第三浮子流量计的读数发生明显变化，差值大于预设偏差值，应暂停检测，查找原因并重新开始平行检测。