CN110187055A - 一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界型监测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界型监测仪，属于气体检测设备技术领域，包括箱体、设置在箱体上的主控制器、检测室和与检测室连接的采样头，检测室内设置有与主控制器连接的检测单元，检测室的第一排气口与取样泵连通，取样泵的受控端与主控制器的控制端连接，箱体上方还设置有风向风速仪，检测室内设置有恒温气体池，检测单元包括设置在恒温气体池内的传感器阵列、设置于采样头内部的温湿压传感器和半导体传感器，传感器阵列包括PID气体传感器、电化学气体传感器，检测室与取样泵之间设置有流量计，能够代替人工，精准地监测恶臭气体的种类和强度，实现不同恶臭源厂家的精确定位。

Description

一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界型监测仪

技术领域

本发明属于气体检测设备技术领域，涉及一种恶臭监测仪，具体地说的一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界型监测仪。

背景技术

恶臭是指一切刺激嗅觉感官，引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质，近几年，随着经济的快速发展，诸多化工、石化、焦化、污水处理厂、垃圾处理厂、制药厂、酿酒厂、水泥厂等项目相继建设投运，与此同时所伴生的恶臭污染日益成为环保投诉的热点话题。然而恶臭污染是个非常复杂的问题,找到一个合适的恶臭污染控制和治理技术也很困难,但首先必须面对的都是恶臭污染监测和评价的问题。

恶臭作为一种扰民和危害人体健康的污染已成为比较突出的环境公害问题。随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，一些国家或地区的恶臭污染投诉占环境投诉的比例越来越高。据不完全统计，恶臭投诉占环境投诉的比例，美国50％以上，澳大利亚高达91.3％，日本每年数万件。据***报道，2017年全国环保举报平台共接到618856件举报。其中，涉大气污染举报最多，占56.7％；而恶臭/异味污染举报占涉气举报的30.6％，又是最多。这就是说，恶臭/异味污染举报占2017年环保举报数的17.35％。

恶臭物质种类众多，目前已知的恶臭气体大约有4500多种，产生恶臭的污染源有工业污染源，生活污染源和体泌污染物等，这些污染源不断产生醇类，醛类和脂类等不完全氧化的恶臭物质及大量难闻的臭气。因此，开展大气恶臭的定量监测，为环境管理、恶臭治理与评价提供详尽准确的数据十分必要。

化工、制药、食品加工、垃圾处理等行业排放的恶臭物质少则十几种，多达上百种，远远超过现行国标GB14554-93的控制范围,其中部分恶臭气体的浓度和嗅阈值极低，目前我国评价综合臭气强度的国标方法是GB14675-93三点比较式嗅袋法(一种人工官能法)。这种方法依赖于气体稀释和人工嗅辨,做一次试验成本很高，特别不适于低浓度和有毒物质的检测；而且这种测定方法由于涉及到采样、运输、保存、稀释和闻嗅等诸多环节，所以其操作性较差。

“臭气浓度”是指现场采集的臭气样品在实验室用无臭清洁空气连续稀释至嗅辨员嗅觉阈值的稀释倍数，欧盟标准EN17325-2003用OU(odor unit)值度量。目前，臭气浓度的标准鉴别方法主要靠嗅辨员的鼻子！我国、欧美、日韩等国家和地区均是如此。实施已25年的国标GB/T14675-93《环境空气-恶臭的测定-三点比较式臭袋法》规范了嗅辨员选拔、恶臭气体样品采集和样品人工稀释与嗅辨测定等三个环节。欧美、澳大利亚、新西兰等国家用动态嗅觉仪稀释臭气样品。

三点比较式嗅袋法在实际应用中遇到的问题：

由于是在标准化实验室来完成的，而且样品是人工配气及人工判定，所以主观因素影响较大；整个检测的流程过程设计器材设备较多，故引入误差的地方也较多；同样的样品在不同实验室同一个嗅辨员所做结果都会不同，同一个样品不同的嗅辨员所测结果也不一样，其结果存在较大的误差；由于样品都是采集空气中的臭源体，故其中含有大量的有毒有害气体，经常嗅辨会对嗅辨员的呼吸道和器官造成伤害，甚至有生命危险；整个样品检测过程比较繁琐、周期比较长；由于很多发生臭味的源体浓度很低，且臭气源具有流动性，常规的采样装置并没有真正意义上采集到原始样品。这种方法只能适合于环保专业执法人员抽样检测，而对于某些重点区域或单位的恶臭污染的实时监测控制却很难操作。目前针对特定区域各个单位中所排放的恶

臭气体没有特别有效的监控和分析手段，也不清楚恶臭强度和给周围环境造成的污染程度。“选对选错全靠嗅辨员嗅闻后的主观判断”。尽管GB/T14675已施行25年，但现状是，许多恶臭物质要么没有嗅阈值，要么不同国家或组织给出的嗅阈值差别很大。2015年，天津环科院国家环境保护恶臭污染控制重点实验室从更具有统计意义的期望出发，组织30名嗅辨员(男13人，女17人)对40种恶臭物质进行了嗅觉阈值测定，表1为其中10种恶臭物质嗅辨结果与日本嗅辨值的比较。根据表1，NH3嗅觉阈值与日本相差5倍，H2S相差近3倍，三甲胺相差28.12倍，正戊酸相差65.67倍，等等。上述结果至少说明两个问题：(1)确定臭气浓度的嗅辨过程很复杂，嗅评一次代价很大；(2)各国各单位给出的恶臭物质嗅觉阈值本身不客观，不具备重复性。

表1，中国和日本对几种典型恶臭物质的嗅觉阈值测定结果(V/V，ppm)[4]

发生恶臭污染事故时，不容易分析溯源，无法追查和确认排污单位。亟需一种实时在线的有效的监控手段，可以直观的反应恶臭污染情况和及时有效的追查溯源。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界型监测仪，能够代替人工，精准地监测恶臭气体的种类和强度，实现不同恶臭源厂家的精确定位。

本发明采用的技术方案是：

一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，包括箱体、设置在箱体上的主控制器、检测室和与检测室连接的采样头，检测室内设置有与主控制器连接的检测单元，检测室的第一排气口与取样泵连通，取样泵的受控端与主控制器的控制端连接，关键在于，所述的箱体上方还设置有风向风速仪，所述的检测室内设置有恒温气体池，所述的检测单元包括设置在恒温气体池内的传感器阵列、设置于采样头内部的温湿压传感器和半导体传感器，传感器阵列包括PID气体传感器、电化学气体传感器，检测室与取样泵之间设置有流量计，采样头与检测室之间设置有气路开关。

所述的恒温气体池包括气体池本体、下方设置有借助固定片安装于检测室底部、其上带有半导体制冷片的隔离支架，隔离支架下方设置有位于检测室外部的散热片及散热风扇。

所述的采样头的采样口设置有防蚊虫滤网。

所述的箱体两侧分别设置有位于检测室下方的换热口、位于换热口内侧的换热风扇。

所述的监测仪还包括取样预处理***，取样预处理***包括设置在采样头与气路开关之间的待测气体过滤器。

所述的监测仪还包括零气预处理***，零气预处理***包括沿进气方向依次连接、位于检测室下方的零气电磁阀和活性炭过滤器，活性炭过滤器的出口借助气路开关与检测室内部连通。

所述的箱体上还设置有报警器、采样泵，采样泵的进口与检测室的第二排气口连通，采样泵的出口借助阀岛与采样袋连通，报警器、采样泵和阀岛的受控端均与主控制器的控制端连接。

所述的箱体内设置有无线通讯模块，主控制器借助无线通讯模块与远程控制中心信号连接。

所述的箱体上还设置有标气校准***，所述的标气校准***包括借助气路开关与检测室连接的标气气瓶。

本发明的有益效果是：采样传感器恒温和温湿度修正技术，去除温湿度干扰，配套风向风速等气象五参数(风向、风速、温度、湿度、气压)信息，适合用于低温区域及市电供电的厂界区域，仪器选用PID+电化学+半导体传感器的组合的复合式多传感器阵列,这样既可以对于有效监测国标中8种气体，也可以覆盖部分特殊特征气体(特殊气体指的是其它恶臭气体，比如氯气、氯化氢等等，不在国家要求的8种气体名单内，但是也有恶臭气味或者有毒有害的)。取样采用两级过滤***，防腐蚀、防尘、除湿，采样管路保温设计，防止气体吸附；仪器配置了两种校准方式：标气自动校准和传递校准，对于有标气的现场，可以启动自动校准功能，可以定期定时通过标气现场自动校零校跨；同时也可以使用传递校准方式进行远程校；设备配置超标留样***，超标报警后，自动采集气体保存，以供后续执法检测使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是箱体内部的结构示意图。

图3是恒温气体池与传感器阵列之间连接关系的***示意图。

图4是本发明的原理框架图。

附图中，1、箱体，2、检测室，3、采样头，4、取样泵，5、风向风速仪，6、温湿压传感器，7、半导体传感器，8、恒温气体池，9、PID气体传感器，10、电化学气体传感器，11、流量计，12、隔离支架，13、固定片，14、散热片，15、散热风扇，16、半导体制冷片，17、换热口，18、换热风扇，19、待测气体过滤器，20、气路开关，22、零气电磁阀，23、活性炭过滤器，24、气体池本体，25、报警器，26、采样泵，27、采样袋，29、标气气瓶,30、触控屏，31、电源，32、电源插座，33、继电器。

具体实施方式

本发明涉及一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，包括箱体1、设置在箱体1上的主控制器、检测室2和与检测室2连接的采样头3，检测室2内设置有与主控制器连接的检测单元，检测室2的第一排气口与取样泵4连通，取样泵4的受控端与主控制器的控制端连接，关键是，所述的箱体1上方还设置有风向风速仪5，所述的检测室2内设置有恒温气体池8，所述的检测单元包括设置在恒温气体池8内的传感器阵列、设置于采样头3内部的温湿压传感器6和半导体传感器7，传感器阵列包括PID气体传感器9、电化学气体传感器10，检测室2与取样泵4之间设置有流量计11，采样头3与检测室2之间设置有气路开关20。

下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步说明。

具体实施例，如图1-4所示，所述的恒温气体池8包括气体池本体24和下方设置有借助固定片13安装于检测室2底部、其上带有半导体制冷片16的隔离支架12，传感器阵列设置在气体池本体24内部，隔离支架12下方设置有位于检测室2外部的散热片14及散热风扇15，隔离支架12将气体池本体24与检测室2下方的空间隔离，防止检测室2下方空间与气体池本体24内的气体产生热交换，半导体制冷片16可以制冷、制热，工作时一面发热，一面发冷；固定片13、散热片14及散热风扇15用于散热使用。恒温气体池8上还安装有温度传感器，温度传感器在气体池本体24的中心位置，用于实时监测气体池8内气体的温度变化，恒温气体池8下方的半导体制冷片16用于随时调整恒温气体池8的温度，半导体制冷片16工作时，一共上下两面，当控制供电电流方向为正向时，其上面制热，下面制冷；当电流方向翻转时，上面制冷下面制热。通过温度传感器感应恒温气体池8内的温度的变化，主控制器根据PID算法，控制半导体制冷片16的供电方向和功率，以实现恒温气体池8恒温的目的。

所述的采样头3的采样口设置有防蚊虫滤网，防蚊虫滤网对外界空气进行初步过滤，提高空气的洁净度，进而提高检测的准确度。

取样泵4为隔膜泵，温湿压传感器6为大气温湿压一体传感器。

所述的箱体1两侧分别设置有位于检测室2下方的换热口17、位于换热口17内侧的换热风扇18，用于对箱体1中位于检测室2下方的空间进行换热，防止箱体1中的温度过高，影响各电子元件的正常使用。箱体1内位于检测室2下方还设置有电源31、电源插座32以及连接在电源31与电源插座32之间的继电器33，电源插座32的设置使得检测室2内的各个部件接线更加方便，继电器33可以起到保护整个电路的作用。

所述的监测仪还包括取样预处理***，取样预处理***包括设置在采样头3与气路开关20之间的待测气体过滤器19，待测气体经取样泵4抽取，由采样头3进入，经过待测气体过滤器19，主控制器控制气路开关20打开，经待测气体过滤器19过滤后的待测气体进入检测室2内，由传感器阵列进行检测，提高检测的准确度。气路开关20的受控端与控制器的控制端连接。

所述的监测仪还包括零气预处理***，零气预处理***包括沿进气方向依次连接、位于检测室2下方的零气电磁阀22和活性炭过滤器23，活性炭过滤器23的出口借助气路开关20与检测室2内部连通。打开气路开关20、零气电磁阀22，利用取样泵4抽取环境空气，使环境空气依次经过零气电磁阀22、活性炭过滤器23及气路开关20后进入到检测室2内，进行校准零点使用。

所述的箱体1上还设置有报警器25、采样泵26，采样泵26的进口与检测室2的第二排气口连通，采样泵26的出口借助阀岛与采样袋27连通，报警器25、采样泵26和阀岛的受控端均与主控制器的控制端连接。报警器25为声光报警器，如果检测到的数据超出限定值，则主控制器发出信号使报警器25发出报警信号，同时使阀岛自动切换至对应的采样袋27，控制采样泵26进行定时工作，将检测室2内的一部分超标气体送入采样袋27，以实现自动采集气体保存、供后续执法检测使用的目的，剩余的气体仍通过第一排气口排出。

所述的箱体1内设置有无线通讯模块，主控制器借助无线通讯模块与远程控制中心信号连接，可实现远程监控的目的。

所述的箱体1上还设置有标气校准***，所述的标气校准***包括与借助气路开关20与检测室2连接的标气气瓶29，关闭零气电磁阀22，打开气路开关20、标气气瓶29，使标准气体进入到检测室2内，进行定期定时标气校准，提高传感器阵列的检测精度。

气路开关是由2个两位三通电磁阀(电磁阀A和电磁阀B)组成的电磁阀岛，其中电磁阀A的两个输入端分别与采样头3、标气气瓶29连接，电磁阀B的两个输入端分别与电磁阀A的输出端、零气预处理***中活性炭过滤器23的出口连接，电磁阀B的输出端与检测室2内恒温气体池8贯通。

本发明在使用时，如图1所示，检测室2前端面设置有与主控制器电连接的触控屏30，利用触控屏30可以进行简单操作，控制各个电磁阀的开关状态；箱体1的前端面与触控屏30相对应的位置设置有观察窗口。报警器25设置在箱体1的左侧，风向风速仪5、采样头3分别设置在箱体1的上端的左、右两侧；流量计11位于检测室2下方的箱体1中的左前侧；活性炭过滤器23、取样泵4均位于箱体1的下端，零气电磁阀22位于活性炭过滤器23与检测室2之间；待测气体过滤器19、气路开关20分别位于检测室2内的右侧，且待测气体过滤器19位于气路开关20和传感器阵列的上方，气路开关20靠近检测室2的前端；传感器阵列包括呈矩形阵列的3个电化学气体传感器10和一个PID气体传感器9，其中PID气体传感器9位于矩形阵列的左后方，PID气体传感器9属于破坏性传感器，将发出的紫外光会将物质进行光电离，将其放置在检测阵列的末端，是为了避免其破坏被检测气体成分导致后续传感器检测不准。

工作时，关闭零气电磁阀22，打开气路开关20中电磁阀A与采样头3连接的输入端及电磁阀A的输出端，打开电磁阀B与电磁阀A的输出端连接的输入端及电磁阀B的输出端，外界空气(待测气体)在取样泵4的作用下进入采样头3，首先经过采样头3中设置防蚊虫滤网，随后经过半导体传感器7和温湿压传感器6，再依次经过待测气体过滤器19、气路开关20后，进入检测室2中的恒温气体池8与PID气体传感器9、电化学气体传感器10接触，随后由取样泵4抽取，待测气体经过检测室2上设置的第一排气口后经过流量计11排出检测室2外；半导体传感器7、PID气体传感器9及电化学气体传感器10分别将所测得的数据发送至主控制器，当检测到的数据超出限定值时，主控制器发出信号使报警器25发出报警信号，同时使阀岛自动切换至对应的采样袋27，控制采样泵26进行定时工作，检测室2内的一部分超标气体通过第二排气口和采样泵26进入采样袋27内，以实现自动采集气体保存、供后续执法检测使用的目的，剩余的气体仍然通过第一排气口排出；风向风速仪5随时测定风向及风速，温湿压传感器6测定温度、湿度和气压，并将信号发送至主控制器，主控制器根据通过对上述信息的综合处理，可以对恶臭气体的排放来源进行定位分析，并判定恶臭污染源离监测点的距离，提高了气体监测准确性的同时，可以进一步确定恶臭气体的具***置。

PID气体传感器可以检测到ppb级别(百万分之一)甚至ppb级别(十亿分之一)的有机气体，它在将气体吸入后将其电离，而气体分子形成的离子在放电后又形成了原先的气体分子，对原气体分子无破坏性，而且响应速度快、寿命长。

电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流，得出对象气体浓度的探测器。

半导体传感器是指利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器，所采用的半导体材料多数是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族元素化合物，优点是灵敏度高、响应速度快、体积小、重量轻、便于集成化、智能化，能使检测转换一体化。

采样头3是借助采样管路与检测室2连接的，采样管路上缠绕有高温伴热管，避免待测气体中的物质吸附在采样管路上干扰测量的精准度，高温伴热管可将待测气体加热到120℃。

本发明将PID气体传感器、电化学气体传感器和半导体传感器相结合形成复合式的传感器阵列，再加上风向风速仪，既可以有效监测国标GB14554-93《恶臭污染物排放标准》中规定的氨气、硫化氢、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯八种气体，同时还可以覆盖上述八种气体以外的其它气体，例如氯气、氯化氢等。也可以通过扩展传感器，检测其它有恶臭气味或者有毒有害的气体。而且，该监测仪通过对风向风速仪测定的气象信息数据、以及传感器阵列测定的信息进行综合处理，可以进一步对恶臭气体的排放来源进行定位分析，并判定恶臭污染源离监测点的距离，提高了气体监测准确性的同时，可以进一步确定恶臭气体的具***置。

Claims (9)

1.一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，包括箱体(1)、设置在箱体(1)上的主控制器、检测室(2)和与检测室(2)连接的采样头(3)，检测室(2)内设置有与主控制器连接的检测单元，检测室(2)的第一排气口与取样泵(4)连通，取样泵(4)的受控端与主控制器的控制端连接，其特征在于：所述的箱体(1)上方还设置有风向风速仪(5)，所述的检测室(2)内设置有恒温气体池(8)，所述的检测单元包括设置在恒温气体池(8)内的传感器阵列、设置于采样头(3)内部的温湿压传感器(6)和半导体传感器(7)，传感器阵列包括PID气体传感器(9)、电化学气体传感器(10)，检测室(2)与取样泵(4)之间设置有流量计(11)，采样头(3)与检测室(2)之间设置有气路开关(20)。

2.根据权利要求1所述的一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，其特征在于：所述的恒温气体池(8)包括气体池本体(24)、下方设置有借助固定片(13)安装于检测室(2)底部、其上带有半导体制冷片(16)的隔离支架(12)，隔离支架(12)下方设置有位于检测室(2)外部的散热片(14)及散热风扇(15)。

3.根据权利要求1所述的一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，其特征在于：所述的采样头(3)的采样口设置有防蚊虫滤网。

4.根据权利要求1所述的一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，其特征在于：所述的箱体(1)两侧分别设置有位于检测室(2)下方的换热口(17)、位于换热口(17)内侧的换热风扇(18)。

5.根据权利要求1所述的一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，其特征在于：所述的监测仪还包括取样预处理***，取样预处理***包括设置在采样头(3)与气路开关(20)之间的待测气体过滤器(19)。

6.根据权利要求1所述的一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，其特征在于：所述的监测仪还包括零气预处理***，零气预处理***包括沿进气方向依次连接、位于检测室(2)下方的零气电磁阀(22)和活性炭过滤器(23)，活性炭过滤器(23)的出口借助气路开关(20)与检测室(2)内部连通。

7.根据权利要求1所述的一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，其特征在于：所述的箱体(1)上还设置有报警器(25)、采样泵(26)，采样泵(26)的进口与检测室(2)的第二排气口连通，采样泵(26)的出口借助阀岛与采样袋(27)连通，报警器(25)、采样泵(26)和阀岛的受控端均与主控制器的控制端连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，其特征在于：所述的箱体(1)内设置有无线通讯模块，主控制器借助无线通讯模块与远程控制中心信号连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于不同恶臭源厂家之间的厂界监测仪，其特征在于：所述的箱体(1)上还设置有标气校准***，所述的标气校准***包括借助气路开关(20)与检测室(2)连接的标气气瓶(29)。