申请日2014.09.19
公开(公告)日2014.12.24
IPC分类号G01N1/22; G01N1/10
摘要
污水处理厂处理单元水面N2O的收集装置和采样方法，属于污水采样技术领域。收集通量箱上部为半球顶型，下部为圆筒型，其连接处设有一挡板，挡板下部可套入浮板中，顶部设有一小型风扇，装置将气体采样系统和液体采样系统的相关传感器和泵分别集成在两个小型设备箱中，密封性良好。装置还设有箱内气压计、气体温度计、液体温度计，可以实时测定相关参数，并在在线监测及控制系统上的文本显示器中显示，同时可以通过在线监测及控制系统的控制面板开启和设定气体采样泵和液体采样泵的流量。本发明提供的装置，结构简单，集成性好，便于携带，操作简便。可实现对污水处理单元释放性和溶解性N2O的收集和测定。
权利要求书
1.污水处理厂处理单元水面N2O的收集装置，其特征在于，该装置包括通量箱体 系统、气体收集系统、液体收集系统、在线监测及控制系统;所述的N2O收集装置的 通量箱体系统主要由通量箱体(12)、浮板(11)组成;气体收集系统由气体取样管(3)、 气体采样袋(1)、气体温度计(4)、箱内气压计(5)和第一设备箱(2)组成，其中 第一设备箱(2)包括气体温度传感器、气体取样泵、气体流量传感器和气体压力传感 器;液体收集系统由液体取样管(6)、液体收集瓶(7)、液体温度计(9)和第二设备 箱(8)组成，其中第二设备箱(8)包括液体温度传感器、液体取样泵、液体流量传 感器;
在线监测及控制系统(14)主要由文本显示器、控制面板、开关电源、PLC构成;
通量箱体(12)的顶盖是半球体，顶盖下面是圆筒，连接构成空腔;圆筒底部的 外面设有一挡板，挡板下部套入浮板(11)中，保证通量箱体在水面上能漂浮，同时 浮板中的有孔与通量箱体(12)的空腔相通;
所述的气体温度计(4)、箱内气压计(5)、第一设备箱(2)中的气体采样泵分别 与第一设备箱(2)中的气体温度传感器、气体压力传感器和气体流量传感器连接，并 将数据传输至在线监测及控制系统(14)，在其文本显示器上显示，气体温度计(4)、 箱内气压计(5)位于通量箱体(12)内;
通量箱体(12)中的液体温度计(9)、第二设备箱(8)中的液体取样泵分别与第 二设备箱(8)中的液体温度传感器、液体流量传感器连接，并将数据传输至在线监测 及控制系统(14)，在其文本显示器上显示;
气体采样袋(1)通过气体采样管(3)和第一设备箱(2)中的气体取样泵与通量 箱体(12)相连通;液体收集瓶(7)通过液体取样管(6)和第二设备箱(8)中的液 体取样泵与通量箱体(12)相连通。
2.按照权利要求1的收集装置，其特征在于，所述的通量箱体半球体顶盖设有 小型风扇(13)，取样时开启以保证箱内气体均匀。
3.按照权利要求1的收集装置，其特征在于，通量箱体上设有固定环10，用于 捆绑固定通量箱体。
4.按照权利要求1的收集装置，其特征在于，所述的浮板(11)采用轻质材料泡 沫板。
5.利用权利要求1-4的任一装置进行采样的方法，其特征在于，包括步骤如下：
第一步：收集装置的安装，将装置各部分管路连接好;
第二步：收集装置的固定，将收集装置套入所述浮板中，放置在选取好的监测点 中，并固定在池边;
第三步：样品的收集，接通电源，打开气体采样泵和液体采样泵，连接气体采样 袋和液体采样瓶，记录气体流量和液体流量，并记录采样时间，同时记录相关的环境 参数，收集完成后，将气体采样袋和液体采样瓶密封;
第四步：样品的测定，将收集好的样品通过带有电子捕获器的气相色谱测定。
说明书
污水处理厂处理单元水面N2O的收集装置和采样方法
技术领域
本发明涉及污水处理厂处理单元水面释放性N2O以及溶解性N2O的 收集装置及采样方法，适用于监测污水处理厂N2O温室气体排放，属于污 水采样技术领域。
背景技术
N2O是一种强力的温室气体，其温室效应约是CO2的310倍，并且会 对臭氧层造成强有力的破坏。近年来，人类活动导致的N2O温室气体排放 逐年增大，其中污水处理厂脱氮过程中排放的N2O值得引起注意。到目前 为止，全世界对N2O的源和汇进行了大量的试验研究工作，但由于研究方 法和研究条件的限制，对污水处理系统中N2O的排放仍缺乏细致、定量的 研究。目前，对于实验室及中试反应器污水处理过程产生的N2O收集和测 定已有一定的研究基础，但对于实际规模的污水处理厂排放的N2O还缺少 深入研究。
对污水处理厂排放的N2O进行收集与测定，不仅具有一定的研究意 义，而且具有重要的实际意义，它为污水处理厂温室气体减排技术的开发 奠定了基础。
发明内容
本发明的目的在于，通过对现有通量箱的改进，利用便携式通量箱体 进行释放性和溶解性N2O的同时采集，并记录相关参数。
本发明是采用以下技术手段实现的：
(1)水面N2O收集装置：
污水处理厂处理单元水面N2O收集装置，该装置包括通量箱体系统、 气体收集系统、液体收集系统、在线监测及控制系统;所述的N2O收集装 置的通量箱体系统主要由通量箱体(12)、小型风扇(13)、固定环(10)、 浮板(11)组成;气体收集系统由气体取样管(3)、气体采样袋(1)、气 体温度计(4)、箱内气压计(5)和第一设备箱(2)组成，其中第一设备 箱(2)包括气体温度传感器、气体取样泵、气体流量传感器和气体压力 传感器;液体收集系统由液体取样管(6)、液体收集瓶(7)、液体温度计 (9)和第二设备箱(8)组成，其中第二设备箱(8)包括液体温度传感 器、液体取样泵、液体流量传感器;
在线监测及控制系统(14)主要由文本显示器、控制面板、开关电源、 PLC构成。
所述的通量箱体(12)由有机玻璃材质制作，质量相对较轻，便于携 带，同时能保证箱体内外温度一致。通量箱体(12)的顶盖是半球体，顶 盖下面是圆筒，连接构成空腔;圆筒底部的外面设有一挡板，挡板下部套 入浮板(11)中，保证通量箱体在水面上能漂浮，不使用时可将浮板拆除， 方便携带，同时浮板中的有孔与通量箱体(12)的空腔相通。
所述的通量箱半球体顶盖设有小型风扇(13)，取样时开启以保证箱 内气体均匀。
所述的通量箱体上设有固定环10，用于捆绑固定通量箱体。
所述的浮板(11)采用轻质材料泡沫板，易于携带，形状可随意调整。
所述的第一设备箱(2)内集成了气体采样系统相关的气体温度传感 器、气体取样泵、气体流量传感器和气体压力传感器，设备箱密封性良好， 可防止液体溅入，便于管理和维护。
所述的第二设备箱(8)集成了液体采样系统相关的液体温度传感器、 液体取样泵、液体流量传感器，设备箱密封性良好，可防止液体溅入，便 于管理和维护。
所述的第一设备箱(2)中的气体采样泵和第二设备箱(8)中的液体 取样泵可同时开启，保证数据的准确性和一致性，也可以根据环境条件的 需要单独启动。
所述的气体温度计(4)、箱内气压计(5)、第一设备箱(2)中的气 体采样泵分别与第一设备箱(2)中的气体温度传感器、气体压力传感器 和气体流量传感器连接，并将数据传输至在线监测及控制系统(14)，在 其文本显示器上显示，气体温度计(4)、箱内气压计(5)位于通量箱体 (12)内。
通量箱体(12)中的液体温度计(9)、第二设备箱(8)中的液体取 样泵分别与第二设备箱(8)中的液体温度传感器、液体流量传感器连接， 并将数据传输至在线监测及控制系统(14)，在其文本显示器上显示。
气体采样袋(1)通过气体采样管(3)和第一设备箱(2)中的气体 取样泵与通量箱体(12)相连通;液体收集瓶(7)通过液体取样管(6) 和第二设备箱(8)中的液体取样泵与通量箱体(12)相连通。
所述的在线监测及控制系统有文本显示器，可以实时读出通量箱内的 气体温度、气体压力以及液体温度以及显示气体流量和液体流量。
所述的在线监测及控制系统有控制面板，可以根据环境条件的需要调 整气体采样泵和液体采样泵的流量，对于其他生态系统也有很好的适用 性。
(2)采用本发明所属的污水处理厂处理单元水面N2O的收集装置的 采样方法，其特征步骤如下：
第一步：收集装置的安装，将装置各部分管路连接好。
第二步：收集装置的固定，将收集装置套入所述浮板中，放置在选取 好的监测点中，并固定在池边;
第三步：样品的收集，接通电源，打开气体采样泵和液体采样泵，连 接气体采样袋和液体采样瓶，记录气体流量和液体流量，并记录采样时间， 同时记录相关的环境参数，收集完成后，将气体采样袋和液体采样瓶密封;
第四步：样品的测定，将收集好的样品通过带有电子捕获器的气相色 谱测定。
本发明设计的装置和方法与现有发明相比，具有以下明显的优势和有 益效果：
装置的两个设备箱，分别集成了气体取样系统和液体取样系统的相关 设备和传感器，方便维护;在线监测及控制系统可以随时监测采样条件， 实时读数，保证了采样的准确性。气体采样泵和液体采样泵分开控制，并 可以调整流量，适用于多种环境条件下的温室气体采集。
本发明提供的装置，结构简单，集成性好，便于携带，操作简便。其 中采样方法：将装置各部分管路连接好后，套入浮板中，在选择好的监测 点放入并固定，连接气体采样袋和液体采样瓶，开启气体采样泵和液体采 样泵后收集样品并用带有电子捕获器的气相色谱测定。运用本发明提供的 采样方法，可实现对污水处理单元释放性和溶解性N2O的收集和测定。