汙泥調理和氣體採集集成裝置及方法與流程
2023-06-04 17:41:06 2
本發明屬於環境保護領域，具體涉及一種汙泥調理和氣體採集集成裝置及方法。
背景技術：
：由於汙泥富集了汙水中的汙染物，含有大量的氮、磷等營養物質；而且有機質含量高，很容易散發惡臭氣體，以及培養出大量的病毒體、微生物、寄生蟲等。如果汙泥不經過有效處理，隨意棄置的話，會對環境產生嚴重危害。城市汙泥中的氮、磷、鉀含量遠高於農家肥，但是城市汙泥中的寄生蟲、病菌等和有機物會使汙泥散發惡臭，還會產生甲烷等溫室氣體，因此城市汙泥不適合直接做肥料，且汙泥引發的惡臭氣體對周圍居民的生活帶來了危害和困擾。汙泥產生的惡臭氣體對周邊居民、環境會產生不良影響,主要表現在：（1）惡臭氣體會滋生大量細菌並快速向周邊擴散傳播，造成環境汙染，影響周邊居民健康；（2）惡臭氣體會對人體的神經、循環、呼吸和內分泌等系統產生強烈的刺激性作用；（3）臭味給人以感官不悅，使工作人員效率低下；（4）惡臭氣體中的揮發性有機汙染物（VOCs）是一大類可產生致畸、致癌、致基因突變作用的有毒有害物質，因此對人體的生理健康造成潛在性和長期性的巨大危害；（5）惡臭氣體中的硫化氫、氨氣等物質不僅散發刺激性氣味，還對設備造成嚴重腐蝕，縮短了設備的使用壽命。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種汙泥調理和氣體採集集成裝置及方法，該裝置和方法能對汙泥中的氣體進行採集，以方便後續對汙泥的研究和處理。本發明所採用的技術方案是：一種汙泥調理和氣體採集集成裝置，包括依次連接的汙泥調理反應瓶、氣體採集裝置、抽氣泵、氣體流量計；所述汙泥調理反應瓶置於磁力攪拌器上；磁力攪拌器、抽氣泵通過控制中樞臺控制。打開電源開關，設定攪拌時間、攪拌速率和氣體流速，開始汙泥調理和採集氣體樣品。打開電源開關，設定攪拌時間、攪拌速率和氣體流速，開始汙泥調理和採集氣體樣品。按上述方案，磁力攪拌器、氣體採集裝置、抽氣泵、氣體流量計置於控制中樞臺上。按上述方案，氣體採集裝置為氣體採集瓶、氣體採集棒或氣體採集管。根據採集氣體的不同而更換氣體採集裝置，以及在氣體採集裝置中設置不同的氣體吸收物質，如活性炭棒、硫化氫吸收液和氨氣吸收液等。按上述方案，所述控制中樞臺上設有總電源開關、磁力攪拌器電源開關、磁力攪拌器定時器、磁力攪拌器調速器、磁力攪拌器溫度控制器、抽氣泵電源開關、抽氣泵定時器；總電源開關控制磁力攪拌器電源開關、抽氣泵電源開關；磁力攪拌器電源開關控制磁力攪拌器的開啟與關閉；磁力攪拌器定時器控制磁力攪拌器的工作時間；磁力攪拌器調速器控制磁力攪拌器的攪拌速度；磁力攪拌器溫度控制器控制磁力攪拌器上汙泥調理反應瓶的溫度；抽氣泵電源開關控制抽氣泵的開啟與關閉；抽氣泵定時器控制抽氣泵的工作時間。按上述方案，控制中樞臺內設有可拆卸電瓶，電瓶可用室內交流電充電，續航時間為8小時。按上述方案，所述磁力攪拌器為小型定時可控速磁力攪拌器，汙泥調理反應瓶可拆卸的安設在小型定時可控速磁力攪拌器上。汙泥調理反應瓶的頂部設有瓶蓋，瓶蓋上設有安全閥和出氣嘴，出氣嘴通過聚四氟乙烯軟管與氣體採集裝置連接，氣體採集裝置的出氣口通過聚四氟乙烯軟管與抽氣泵的抽氣口連接，抽氣泵的排氣口通過聚四氟乙烯軟管與氣體流量計的進氣口連接，尾氣從氣體流量計的排氣口排出。根據採集氣體的不同來設定磁力攪拌器的攪拌時間、攪拌速率、攪拌溫度和抽氣氣體流速。按上述方案，磁力攪拌器可設定時間為0~120min，可設定轉子速率為0~500r/min，溫度控制範圍為0~80℃，具有獨立的電源開關。氣體採集裝置可拆卸的安設在控制中樞臺上。汙泥調理反應瓶的瓶體為聚四氟乙烯材質，耐酸鹼pH=1~13，耐熱範圍為4~80℃。聚四氟乙烯軟管規格為φ5mm。抽氣泵的抽氣流量為0~1.5L/min，可設定時間為0~120min，具有獨立電源開關。氣體流量計可拆卸更換，流量量程為0~1.5L/min。本發明還提供一種採用上述汙泥調理和氣體採集集成裝置進行汙泥調理和氣體採集的方法，具體為：將汙泥和汙泥調理劑置於汙泥調理反應瓶中進行攪拌，釋放的氣體進入氣體採集裝置中；抽氣泵將氣體採集裝置中的氣體抽入氣體流量計中進行計量，經過計量的氣體從氣體流量計的排氣口排出至收集瓶。按上述方案，所述汙泥調理劑為三氯化鐵、三氯化鋁、硫酸亞鐵、氧化鈣、雙氧水、1:1硫酸溶液、鹼度20%的PAC中的一種或幾種。按上述方案，當汙泥調理劑為三氯化鐵時，其投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%；當汙泥調理劑為三氯化鐵和氧化鈣復配時，三氯化鐵的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%，氧化鈣的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的25%~35%；當汙泥調理劑為硫酸亞鐵時，硫酸亞鐵的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%；當汙泥調理劑為1:1硫酸溶液時，使汙泥溶液的pH值為2~3；當汙泥調理劑為鹼度20%的PAC時，聚合氯化鋁的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%；當汙泥調理劑為硫酸亞鐵、雙氧水和1:1硫酸溶液復配時，先用1:1硫酸溶液使汙泥溶液的pH為2~3，快速攪拌10分鐘後投加硫酸亞鐵，硫酸亞鐵的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%，快速攪拌5分鐘後滴加2ml雙氧水/100ml汙泥。按上述方案，無機惡臭氣體硫化氫和氨氣使用裝有吸收液的氣體採集管採集。按上述方案，當採集的氣體為有機揮發性氣體VOCs時，採用活性炭吸附棒採集。所述的有機揮發性氣體VOCs包括1,2-二溴苯、1,1,2-三氯乙烷、一氯二溴甲烷、四氯乙烯、1,2-二溴乙烷、氯苯、1,1,1,2-四氯乙烷、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、三溴甲烷、1,1,2,2-四氯乙烷、異丙苯、1,2,3-三氯丙烷、溴苯、鄰氯甲苯、丙基苯、對氯甲苯、1,3,5-三甲苯、叔丁基苯、1,2,4-三甲苯、1,2-二氯苯、仲丁基苯、1,4-二氯苯、4-異丙甲苯、1,3-二氯苯、丁苯、1,2-二溴-3-氯丙烷、1,2,3-三氯丙烷、萘、1,2,4-三氯苯、六氯丁二烯等。本發明的有益效果在於：本裝置結構簡單、使用方便、便於攜帶和現場試驗；部件易於更換、安裝維護方便；使用本裝置便於準確及時採集惡臭氣體樣本；本裝置可用於汙泥調理和氣體採集，可單獨實現其中一個功能，也可實現這兩個功能；採用可拆卸方式連接，便於清洗和更換；本方法簡單，便於實現，能準確採集氣體樣品及調理汙泥。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：圖1是本發明汙泥調理和氣體採集集成裝置的結構示意圖。其中：1、磁力攪拌器；2、氣體採集裝置；3、抽氣泵；4、氣體流量計；5、汙泥調理反應瓶；6、控制中樞臺；7、安全閥。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。參見圖1，一種汙泥調理和氣體採集集成裝置，包括控制中樞臺6、磁力攪拌器1、汙泥調理反應瓶5、氣體採集裝置2、抽氣泵3、氣體流量計4；汙泥調理反應瓶5可拆卸的安設在磁力攪拌器1上，其頂部設有瓶蓋，瓶蓋上設有安全閥7和出氣嘴，出氣嘴通過聚四氟乙烯軟管與氣體採集裝置2的進氣口連接，氣體採集裝置2的出氣口通過聚四氟乙烯軟管與抽氣泵3的抽氣口連接，抽氣泵3的排氣口通過聚四氟乙烯軟管與氣體流量計4的進氣口連接，尾氣從氣體流量計4的排氣口排出。磁力攪拌器1、氣體採集裝置2、抽氣泵3、氣體流量計4可拆卸的安設在控制中樞臺6上。控制中樞臺6控制磁力攪拌器1、抽氣泵3工作，既控制中樞臺6上設有總電源開關、磁力攪拌器電源開關、磁力攪拌器定時器、磁力攪拌器調速器、磁力攪拌器溫度控制器、抽氣泵電源開關、抽氣泵定時器；總電源開關控制磁力攪拌器電源開關、抽氣泵電源開關；磁力攪拌器電源開關控制磁力攪拌器工作；磁力攪拌器定時器控制磁力攪拌器的工作時間；磁力攪拌器調速器控制磁力攪拌器的攪拌速度；磁力攪拌器溫度控制器控制磁力攪拌器上汙泥調理反應瓶的溫度；抽氣泵電源開關控制抽氣泵工作；抽氣泵定時器控制抽氣泵的工作時間。控制中樞臺6內設有可拆卸電瓶，電瓶可用室內交流電充電，續航時間為8小時。氣體採集裝置2為氣體採集瓶、氣體採集棒或氣體採集管，根據採集氣體的不同而更換氣體採集裝置2，以及在氣體採集裝置中設置不同的氣體吸收物質，如活性炭棒、硫化氫吸收液和氨氣吸收液等。本發明中，磁力攪拌器1可設定時間為0~120min，可設定轉子速率為0~500r/min，溫度控制範圍為0~80℃，具有獨立的電源開關。氣體採集裝置2可拆卸的安設在控制中樞臺上。汙泥調理反應瓶5的瓶體為聚四氟乙烯材質，耐酸鹼pH=1~13，耐熱範圍為4~80℃。聚四氟乙烯軟管規格為φ5mm。抽氣泵的抽氣流量為0~1.5L/min，可設定時間為0~120min，具有獨立電源開關。氣體流量計4可拆卸更換，流量量程為0~1.5L/min。打開總電源開關，關閉安全閥，根據採集氣體的不同設定攪拌時間、攪拌速率、攪拌溫度和抽氣氣體流速；將汙泥置於汙泥調理反應瓶5中進行攪拌，根據汙泥特性而確定汙泥調理劑及其投加量，開始汙泥調理和採集氣體樣品。一種採用上述汙泥調理和氣體採集集成裝置進行汙泥調理和氣體採集的方法，具體為：將汙泥和汙泥調理劑置於汙泥調理反應瓶中進行攪拌，釋放的氣體進入氣體採集裝置中；抽氣泵將氣體採集裝置中的氣體抽入氣體流量計中進行計量，經過計量的氣體從氣體流量計的排氣口排出至收集瓶。汙泥調理劑為三氯化鐵、三氯化鋁、硫酸亞鐵、氧化鈣、雙氧水、1:1硫酸溶液、鹼度20%的PAC等化學藥劑中的一種或幾種，汙泥調理劑的最佳投加量根據汙泥調後的最小汙泥比阻和脫水泥餅的最小含水率來確定。當汙泥調理劑為三氯化鐵時，其投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%；當汙泥調理劑為三氯化鐵和氧化鈣復配時，三氯化鐵的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%，氧化鈣的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的25%~35%；當汙泥調理劑為硫酸亞鐵時，硫酸亞鐵的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%；當汙泥調理劑為1:1硫酸溶液時，使汙泥溶液的pH值為2~3；當汙泥調理劑為鹼度20%的PAC時，聚合氯化鋁的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%；當汙泥調理劑為硫酸亞鐵、雙氧水和1:1硫酸溶液復配時，先用1:1硫酸溶液使汙泥溶液的pH為2~3，快速攪拌10分鐘後投加硫酸亞鐵，硫酸亞鐵的投加量（質量）為待測汙泥中幹汙泥含量（質量）的5%~15%，快速攪拌5分鐘後滴加2ml雙氧水/100ml汙泥。當採集的氣體為無機惡臭氣體硫化氫和氨氣時，使用裝有吸收液的氣體採集管採集。當採集的氣體為有機揮發性氣體VOCs時，採用活性炭吸附棒採集。所述的有機揮發性氣體VOCs包括1,2-二溴苯、1,1,2-三氯乙烷、一氯二溴甲烷、四氯乙烯、1,2-二溴乙烷、氯苯、1,1,1,2-四氯乙烷、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、三溴甲烷、1,1,2,2-四氯乙烷、異丙苯、1,2,3-三氯丙烷、溴苯、鄰氯甲苯、丙基苯、對氯甲苯、1,3,5-三甲苯、叔丁基苯、1,2,4-三甲苯、1,2-二氯苯、仲丁基苯、1,4-二氯苯、4-異丙甲苯、1,3-二氯苯、丁苯、1,2-二溴-3-氯丙烷、1,2,3-三氯丙烷、萘、1,2,4-三氯苯、六氯丁二烯等。以採集於北京市小紅門再生水廠初沉池汙泥為例，其汙泥特徵如表1所示。表1汙泥特徵含水率(%)pHZeta電位(mV)TOC(mg/L)汙泥比阻(×1012m/kg)98.697.01-15.0767.2937.21實施例1：稱取100g汙泥置於汙泥調理反應瓶中，再稱取0.2gPAC放入汙泥調理反應瓶中，封口，連接好氣體採集裝置，打開總電源開關、磁力攪拌器電源開關和抽氣泵電源開關，調節磁力攪拌速度為400r/min，設定攪拌時間為30min，調節氣體流量計流量為1.0L/min。調理後的汙泥脫水，得到的泥餅含水率為77.17%，汙泥比阻為3.39×1011m/kg，採集的硫化氫氣體濃度為5.74mg/m3，氨氣濃度為2.75mg/m3，VOCs濃度為36.7mg/m3。實施例2：稱取100g汙泥置於汙泥調理反應瓶中，再稱取0.4g三氯化鐵放入汙泥調理反應瓶中，封口，連接好氣體採集裝置，打開總電源開關、磁力攪拌器電源開關和抽氣泵電源開關，調節磁力攪拌速度為450r/min，設定攪拌時間為60min，調節氣體流量計流量為1.1L/min，攪拌5min後稱取0.5g氧化鈣投加到汙泥中。調理後的汙泥脫水，得到的泥餅含水率為80.21%，汙泥比阻為2.67×1012m/kg，採集硫化氫氣體濃度為0.12mg/m3，氨氣濃度為2.4mg/m3，VOCs濃度為41.22mg/m3。實施例3：稱取100g汙泥置於汙泥調理反應瓶中，使用1:1硫酸溶液調節汙泥pH為2.5，封口，連接好氣體採集裝置，打開總電源開關、磁力攪拌器電源開關和抽氣泵電源開關，調節磁力攪拌速度為350r/min，設定攪拌時間為50min，調節氣體流量計流量為0.9L/min。調理後的汙泥脫水，得到的泥餅含水率為79.58%，汙泥比阻為3.2×1011m/kg，採集硫化氫氣體濃度為14.05mg/m3，氨氣濃度為1.72mg/m3，VOCs濃度為38.24mg/m3。實施例4：一種汙泥調理和惡臭氣體採集集成裝置及方法，包括以下步驟：稱取100g汙泥置於汙泥調理反應瓶中，使用1:1硫酸溶液調節汙泥pH為2，封口，連接好氣體採集裝置，打開總電源開關、磁力攪拌器電源開關和抽氣泵電源開關，調節磁力攪拌速度為380r/min，設定攪拌時間為40min，調節氣體流量計流量為1.0L/min。攪拌7min後稱取0.8g硫酸亞鐵投加，再攪拌5min後滴加2mL雙氧水。調理後的汙泥脫水，得到的泥餅含水率為63.04%，汙泥比阻為2.09×1011m/kg，採集硫化氫氣體濃度為29.70mg/m3，氨氣濃度為1.88mg/m3，VOCs濃度為38.3mg/m3。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。當前第1頁1 2 3