CN209841836U - 一种用于固定恶臭源的监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于固定恶臭源的监测仪，属于环境监测设备技术领域，监测仪包括设置在箱体内的主控制器和检测室，检测室内设置有与主控制器连接的检测单元，检测室的进气口与取样管连接，检测室的第一排气口与外部连通，关键在于：在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和设置在取样管内的半导体传感器，传感器阵列包括光离子化PID气体传感器和电化学气体传感器。可以监测恶臭强度OU值，发生恶臭污染事故时，可以直观的反应恶臭污染情况，及时有效的追查溯源。

Description

一种用于固定恶臭源的监测仪

技术领域

本实用新型属于环境监测设备技术领域，涉及到一种监测仪，特别是一种用于固定恶臭源的监测仪。

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/异味污染举报占涉大气污染举报的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了如下问题：

①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涉及器材设备较多，故引入误差的地方也较多；

②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；

③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自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。亟需一种实时在线有效的监控手段，可以直观的反应恶臭污染情况，及时有效的追查溯源。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术的缺陷，设计了一种用于固定恶臭源的监测仪，可进行复合气体的恶臭强度检验，可以监测恶臭强度OU值，发生恶臭污染事故时，可以直观的反应恶臭污染情况，及时有效的追查溯源。

本实用新型所采取的具体技术方案是：一种用于固定恶臭源的监测仪，包括设置在箱体内的主控制器和检测室，检测室内设置有与主控制器连接的检测单元，检测室的进气口与取样管连接，检测室的第一排气口与取样泵连通，取样泵与主控制器连接，关键在于：在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和设置在取样管内的半导体传感器，传感器阵列包括光离子化PID气体传感器和电化学气体传感器。

在检测室内的底板上固定有隔离支架，隔离支架上方固定有半导体制冷片，恒温气体池固定在隔离支架上且恒温气体池的底面与半导体制冷片紧密接触，检测室内还设置有温湿压传感器，温湿压传感器的输出端与主控制器连接，主控制器的输出端与半导体制冷片连接。

所述的监测仪还包括取样预处理***，取样预处理***包括依次连接在取样管与检测室之间的待测气体过滤器、冷凝器和第一电磁阀，还包括缠绕在取样管上的伴热管，冷凝器的出液口连接有蠕动泵，第一电磁阀与检测室固定连接。

所述的取样预处理***还包括依次连接在冷凝器与检测室之间的第一流量计。

所述的蠕动泵位于箱体内的底部，冷凝器位于蠕动泵与检测室之间，在检测室下端面固定有散热片，在散热片下方固定有散热风扇，在箱体下端的侧壁上与冷凝器相对应的位置开设有散热口，散热口处也固定有散热风扇。

所述的监测仪还包括零气预处理***，零气预处理***包括依次连接的零气电磁阀、零气前置过滤器和活性炭过滤器，活性炭过滤器的出口借助第二电磁阀与检测室内部连通。

所述的监测仪还包括报警器、采样泵和采样袋，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、采样泵和阀岛都与主控制器连接。

所述的箱体内设置有无线通讯模块，主控制器与无线通讯模块连接。

本实用新型的有益效果是：

光离子化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。

光离子化PID气体传感器与电化学气体传感器相结合形成复合式的传感器阵列，传感器阵列设置在恒温气体池内，半导体传感器设置在取样管内，结构简单，便于安装，而且检测结果准确，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。主控制器独有的交叉干扰云算法模型、神经网络算法模型，可进行复合气体的恶臭强度检验，可以监测恶臭强度OU值。发生恶臭污染事故时，可以直观的反应恶臭污染情况，及时有效的追查溯源。

附图说明

图1为本实用新型正面开门的结构示意图。

图2为本实用新型的后面开门的结构示意图。

图3为本实用新型中检测室的内部结构示意图。

图4为图3中恒温气体池与检测室之间连接关系的***图。

图5为本实用新型的原理框图。

附图中，1代表箱体，2代表检测室，3代表恒温气体池，4代表传感器阵列，4-1代表光离子化PID气体传感器，4-2代表电化学气体传感器，5代表隔离支架，6代表温湿压传感器，7代表散热片，8代表散热风扇，9代表半导体制冷片，10代表待测气体过滤器，11代表活性炭过滤器，12代表零气前置过滤器，13代表零气电磁阀，14代表采样泵，15代表蠕动泵，16代表冷凝器，17代表第一电磁阀，18代表第二电磁阀，19代表第一流量计，20代表取样泵，21代表220V-12V电源，22代表电源插座，23代表继电器，24代表触控屏，25代表接口，26代表固定片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细说明：

具体实施例，如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种用于固定恶臭源的监测仪，包括设置在箱体1内的主控制器和检测室2，检测室2内设置有与主控制器连接的检测单元，检测室2的进气口与取样管连接，检测室2的第一排气口与取样泵20连通，取样泵20与主控制器连接，在检测室2内设置有恒温气体池3，检测单元包括设置在恒温气体池3内的传感器阵列4和设置在取样管内的半导体传感器，传感器阵列4包括光离子化PID气体传感器4-1和电化学气体传感器4-2。检测室2为密闭结构，可以避免工业现场可能存在的各种腐蚀性气体侵蚀传感器阵列4。

作为对本实用新型的进一步改进，在检测室2内的底板上固定有隔离支架5，隔离支架5上方固定有半导体制冷片9，恒温气体池3固定在隔离支架5上且恒温气体池3的底面与半导体制冷片9紧密接触，检测室2内还设置有温湿压传感器6，温湿压传感器6的输出端与主控制器连接，主控制器的输出端与半导体制冷片9连接。隔离支架5用于隔离半导体制冷片9和检测室2的底板之间的热量流通。半导体制冷片9有上下两面，如图4所示，当控制供电电流方向为正向时，半导体制冷片9的上面制热、下面制冷；当电流方向翻转时，上面制冷、下面制热，利用温湿压传感器6可以实时监测检测室2内的温度、湿度和压力，主控制器根据PID算法，控制半导体制冷片9的供电方向和功率，以使恒温气体池3内保持恒温。

作为对本实用新型的进一步改进，监测仪还包括取样预处理***，取样预处理***包括依次连接在取样管与检测室2之间的待测气体过滤器10、冷凝器16和第一电磁阀17，还包括缠绕在取样管上的伴热管，冷凝器16的出液口连接有蠕动泵15，第一电磁阀17与检测室2固定连接。待测气体在取样泵20的作用下进入取样管，并依次经过待测气体过滤器10、冷凝器16、第一电磁阀17后进入到检测室2内进行检测，利用伴热管可以将待测气体加热到120℃，防止待测气体吸附在取样管上，利用冷凝器16可以将待测气体温度降低到1.5℃，这种高温取样伴热、深度冷凝除水的技术，既保证了测量的准确性，又有效克服了传感器阵列4容易受温度和水汽污染的缺点，测得的数据更加准确。

作为对本实用新型的进一步改进，取样预处理***还包括依次连接在冷凝器16与检测室2之间的第一流量计19，利用第一流量计19可以对待测气体的流量进行实时监测，便于数据的统计。

作为对本实用新型的进一步改进，蠕动泵15位于箱体1内的底部，冷凝器16位于蠕动泵15与检测室2之间，在检测室2下端面固定有散热片7，在散热片7下方固定有散热风扇8，在箱体1下端的侧壁上与冷凝器16相对应的位置开设有散热口，散热口处也固定有散热风扇8。如图1所示，箱体1的左侧壁和右侧壁上都是同时设置有散热口和散热风扇8，散热片7下方的散热风扇8将蠕动泵15和冷凝器16工作过程中产生的热量向下吹，然后在左右两个散热风扇8的作用下排出到箱体1外部，可以避免热量直接上升而对检测室2内部产生影响。如图1所示，检测室2的侧壁与箱体1侧壁紧密接触，可以有效避免热量上升而通过检测室2侧壁对检测室2内部的温度产生影响，使得热量只能通过箱体1下端的散热口散出。

作为对本实用新型的进一步改进，监测仪还包括零气预处理***，零气预处理***包括依次连接的零气电磁阀13、零气前置过滤器12和活性炭过滤器11，活性炭过滤器11的出口借助第二电磁阀18与检测室2内部连通。关闭第一电磁阀17，打开零气电磁阀13和第二电磁阀18，利用取样泵20抽取环境空气，使环境空气依次经过零气电磁阀13、零气前置过滤器12、活性炭过滤器11和第二电磁阀18后进入到检测室2内，进行校准零点使用，两级过滤的技术，保证了零点的准确性。标准气体通过第二流量计后，可以通过第一电磁阀17或者是第二电磁阀18进入到检测室2内，进行标气校准。定期进行校准，使传感器阵列4测得的数据更加准确。

作为对本实用新型的进一步改进，监测仪还包括报警器、采样泵14和采样袋，采样泵14的进口与检测室2的第二排气口连通，采样泵14的出口借助阀岛与采样袋连通，报警器、采样泵14和阀岛都与主控制器连接。如果检测到的数据超过限定值，则主控制器发出信号使报警器发出报警信号，同时使阀岛自动切换至对应的采样袋，控制采样泵14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。当采样泵14正转时，将排空采样袋。

作为对本实用新型的进一步改进，箱体1内设置有无线通讯模块，主控制器与无线通讯模块连接。利用无线通讯模块与远程控制中心连接，可以实现远程监控的目的。

箱体1内还设置有220V-12V电源21、电源插座22以及连接在220V-12V电源21与电源插座22之间的继电器23，电源插座22的设置使得检测室2内的各个部件接线更加方便，继电器23可以起到保护整个电路的作用。

本实用新型在具体使用时，如图1所示，箱体1的正面设置有对开门，检测室2前端面设置有与主控制器电连接的触控屏24，利用触控屏24可以进行简单操作，控制各个电磁阀的开关状态，箱体1前端面与触控屏24相对应的位置设置有观察窗口。在箱体1内检测室2的下方设置有与箱体1固定连接的定位板，定位板将箱体内部分隔成前后两部分，待测气体过滤器10、冷凝器16和第一流量计19都固定在定位板前方。如图2所示，箱体1的后面也设置有对开门，零气电磁阀13、零气前置过滤器12和活性炭过滤器11都固定在定位板后方，采样泵14、继电器23、220V-12V电源以及电源插座22也都固定在定位板后方，报警器固定在箱体1左侧的上端。

如图3所示，该图为检测室2的后视图，用来连接第一流量计19与检测室2的第一电磁阀17、以及用来连接活性炭过滤器11与检测室2的第二电磁阀18都位于检测室2内的右后方，传感器阵列4位于检测室2的中部，温湿压传感器6位于检测室2的最左侧，用来连接检测室2与取样泵20的第一排气口、以及用来连接检测室2与采样泵14的第二排气口都位于检测室2的左后方，图3中检测室2的左后方设置有四个沿左右方向排列的接口25，其中至少一个是第一排气口，至少一个是第二排气口。

如图4所示，恒温气体池3内设置有一个光离子化PID气体传感器4-1、三个电化学气体传感器4-2，它们排列成两行两列的矩形结构，因为光离子化PID气体传感器4-1属于破坏性传感器，会产生物质的电离，改变物质成分，所以光离子化PID气体传感器4-1位于靠近排气口的一侧即位于左后方。采样袋的气体量较大，即使有一小部分被光离子化PID气体传感器4-1破坏的气体进入到采样袋内也可以被忽略。

如图5所示，测量时，关闭零气电磁阀13和第二电磁18，打开第一电磁阀17，待测气体在取样泵20的作用下进入取样管与半导体传感器接触，并依次经过待测气体过滤器10、冷凝器16、第一流量计19、第一电磁阀17后进入到检测室2内与传感器阵列4接触，然后与温湿压传感器6接触，然后通过第一排气口和取样泵20排出，冷凝器16工作过程中产生的液体通过蠕动泵15排出。利用取样管***的伴热管可以将待测气体加热到120℃，防止待测气体吸附在取样管上，利用冷凝器16可以将待测气体温度降低到1.5℃，达到冷凝除水的目的。半导体传感器、传感器阵列4和温湿压传感器6都将检测到的数据发送给主控制器，当检测到的数据超过限定值时，主控制器发出信号使报警器发出报警信号，同时使阀岛自动切换至对应的采样袋，控制采样泵14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14后进入采样袋内，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。

本实用新型将光离子化PID气体传感器、电化学气体传感器和半导体传感器相结合，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。主控制器独有的交叉干扰云算法模型、神经网络算法模型，可进行复合气体的恶臭强度检验，可以监测恶臭强度OU值。发生恶臭污染事故时，可以直观的反应恶臭污染情况，及时有效的追查溯源。

Claims (8)

1.一种用于固定恶臭源的监测仪，包括设置在箱体(1)内的主控制器和检测室(2)，检测室(2)内设置有与主控制器连接的检测单元，检测室(2)的进气口与取样管连接，检测室(2)的第一排气口与取样泵(20)连通，取样泵(20)与主控制器连接，其特征在于：在检测室(2)内设置有恒温气体池(3)，检测单元包括设置在恒温气体池(3)内的传感器阵列(4)和设置在取样管内的半导体传感器，传感器阵列(4)包括光离子化PID气体传感器(4-1)和电化学气体传感器(4-2)。

2.根据权利要求1所述的一种用于固定恶臭源的监测仪，其特征在于：在检测室(2)内的底板上固定有隔离支架(5)，隔离支架(5)上方固定有半导体制冷片(9)，恒温气体池(3)固定在隔离支架(5)上且恒温气体池(3)的底面与半导体制冷片(9)紧密接触，检测室(2)内还设置有温湿压传感器(6)，温湿压传感器(6)的输出端与主控制器连接，主控制器的输出端与半导体制冷片(9)连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于固定恶臭源的监测仪，其特征在于：所述的监测仪还包括取样预处理***，取样预处理***包括依次连接在取样管与检测室(2)之间的待测气体过滤器(10)、冷凝器(16)和第一电磁阀(17)，还包括缠绕在取样管上的伴热管，冷凝器(16)的出液口连接有蠕动泵(15)，第一电磁阀(17)与检测室(2)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于固定恶臭源的监测仪，其特征在于：所述的取样预处理***还包括依次连接在冷凝器(16)与检测室(2)之间的第一流量计(19)。

5.根据权利要求3所述的一种用于固定恶臭源的监测仪，其特征在于：所述的蠕动泵(15)位于箱体(1)内的底部，冷凝器(16)位于蠕动泵(15)与检测室(2)之间，在检测室(2)下端面固定有散热片(7)，在散热片(7)下方固定有散热风扇(8)，在箱体(1)下端的侧壁上与冷凝器(16)相对应的位置开设有散热口，散热口处也固定有散热风扇(8)。

6.根据权利要求1所述的一种用于固定恶臭源的监测仪，其特征在于：所述的监测仪还包括零气预处理***，零气预处理***包括依次连接的零气电磁阀(13)、零气前置过滤器(12)和活性炭过滤器(11)，活性炭过滤器(11)的出口借助第二电磁阀(18)与检测室(2)内部连通。

7.根据权利要求1所述的一种用于固定恶臭源的监测仪，其特征在于：所述的监测仪还包括报警器、采样泵(14)和采样袋，采样泵(14)的进口与检测室(2)的第二排气口连通，采样泵(14)的出口借助阀岛与采样袋连通，报警器、采样泵(14)和阀岛都与主控制器连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于固定恶臭源的监测仪，其特征在于：所述的箱体(1)内设置有无线通讯模块，主控制器与无线通讯模块连接。