[发明专利]城市排水系统中废气排放量的模拟测算装置及测算方法

说明书

技术领域

本发明属于环保领域，具体涉及一种废气监测的装置和方法，特别涉及一种城市污水排水系统中废气排放量的模拟测算装置及测算方法。

背景技术

城市污水在排水管道中长时间、长距离输送的过程中既是有机物持续降解的过程也是城市污水排水系统中废气产生的过程。有机物的厌氧或好氧生物降解都会产生温室气体CO₂。在厌氧的下水道中，含有硫蛋白质的污水被硫酸盐还原菌(SRB)分解产生H₂S气体，H₂S不仅会腐蚀污水管道设施或其他污水处理设备，还会产生恶臭。污水中其他有机物在厌氧条件下经甲烷菌和氨化菌作用会产生CH₄、NH₃等气体，这些气体在下水道中长期累积达到临界浓度时极易引起爆炸、产生恶臭，CH₄气体的爆炸极限为5%。同时在有机质分解过程中还会产生一些挥发性有机气体如碳氢化合物、含氧烃类等。

目前国内外很多学者对城市污水排水系统污水的厌氧降解产气过程、机理和控制技术进行了大量研究，且控制技术研究主要集中在通过化学或生物技术控制城市污水排水系统中H₂S或CH₄等有害气体的产生。而对城市排水系统中特征废气如H₂S、CH₄、CO₂、NH₃的排放情况研究甚少。城市排水系统不仅存在水污染，同时，城市排水系统产生的酸性废气一方面腐蚀污水管道设施和污水输送、处理设备，缩短其使用寿命，造成严重的经济损失；另一方面在运行和维护过程中的爆炸或是中毒伤亡事故时有发生；再者有些温室气体如CH₄、CO₂通过检查井等半封闭节点扩散到空气中，增加温室气体贡献，同时对城市大气环境质量和影响城市居民的人体健康造成影响。

但是，目前针对下水道气体逸散到城市空气中的研究还是空白。同时，下水道属半封闭空间，对于其中扩散到大气中的废气量的测定，目前尚无规范的方法可以采用。

发明内容

为了填补现有技术的空白，本发明的首要目的在于提供一种城市污水排水系统中废气排放量的模拟测算装置。

本发明的另一目的在于提供一种城市污水排水系统中废气排放量的测算方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种城市污水排水系统中废气排放量的模拟测算装置，包括氮气瓶、反应器、气体收集罐和气体检测仪；氮气瓶分别连通到反应器底部和气体收集罐底部，氮气的比重比空气大，将氮气瓶连通至反应器底部是为了在反应开始前排空反应器中的空气，以更好地模拟下水道的厌氧环境，而将氮气瓶连通至气体收集罐底部则是为了在收集待测废气前排空空气，以免干扰待测废气的检测；反应器与气体收集罐连接、气体收集罐与气体检测仪连接；反应器顶部密封，密封是为了保证反应器的气密性，以提高检测结果的准确性和更好地模拟厌氧环境；

反应器顶部可以用塑料泡沫密封，塑料泡沫上可以加压重物，以保证密封；

反应器中还装有搅拌器，使反应后的废气可以充分排出；

反应器底部装有恒温器，以模拟下水道的恒温环境；

所述的气体收集罐还与尾气处理装置连接，以吸收有毒有害气体；

所述的气体检测仪为现有技术公知公用的仪器，比如可以是美国iBiRDMX6便携式下水道多气体检测仪。

各个连接管道上设有阀门。

一种基于上述装置的测算废气排放量的方法，包括以下步骤：

（1）向反应器中装入污水和污泥的混合物，然后向反应器中通入氮气，排空反应器中的空气；向气体收集罐中通入氮气，排空其中的空气；

（2）设定恒温器的温度后污水和污泥进行反应，反应30~50min后打开搅拌器，搅拌5~10min；然后打开阀门，反应器内产生的废气通入到气体收集罐，通气时间为5~10min，然后用气体检测仪检测特征废气的浓度；所述的特征废气为H₂S、NH₃、CH₄和CO₂；

（3）根据检测到的特征废气浓度和气体收集罐的体积来计算单位体积的污水和污泥的混合物的废气排放量；

重复步骤（2），每隔1h检测一次特征废气浓度；

步骤（1）所述污水和污泥的混合物占反应器体积的三分之二以上；

步骤（1）所述污水和污泥的混合物中污泥占5~10%（体积比）；

步骤（2）所述恒温器的温度设定为15~30℃。