本发明属于环境保护领域，具体涉及一种污泥调理和气体采集集成装置及方法。
背景技术：
：由于污泥富集了污水中的污染物，含有大量的氮、磷等营养物质；而且有机质含量高，很容易散发恶臭气体，以及培养出大量的病毒体、微生物、寄生虫等。如果污泥不经过有效处理，随意弃置的话，会对环境产生严重危害。城市污泥中的氮、磷、钾含量远高于农家肥，但是城市污泥中的寄生虫、病菌等和有机物会使污泥散发恶臭，还会产生甲烷等温室气体，因此城市污泥不适合直接做肥料，且污泥引发的恶臭气体对周围居民的生活带来了危害和困扰。污泥产生的恶臭气体对周边居民、环境会产生不良影响,主要表现在：（1）恶臭气体会滋生大量细菌并快速向周边扩散传播，造成环境污染，影响周边居民健康；（2）恶臭气体会对人体的神经、循环、呼吸和内分泌等系统产生强烈的刺激性作用；（3）臭味给人以感官不悦，使工作人员效率低下；（4）恶臭气体中的挥发性有机污染物（VOCs）是一大类可产生致畸、致癌、致基因突变作用的有毒有害物质，因此对人体的生理健康造成潜在性和长期性的巨大危害；（5）恶臭气体中的硫化氢、氨气等物质不仅散发刺激性气味，还对设备造成严重腐蚀，缩短了设备的使用寿命。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种污泥调理和气体采集集成装置及方法，该装置和方法能对污泥中的气体进行采集，以方便后续对污泥的研究和处理。本发明所采用的技术方案是：一种污泥调理和气体采集集成装置，包括依次连接的污泥调理反应瓶、气体采集装置、抽气泵、气体流量计；所述污泥调理反应瓶置于磁力搅拌器上；磁力搅拌器、抽气泵通过控制中枢台控制。打开电源开关，设定搅拌时间、搅拌速率和气体流速，开始污泥调理和采集气体样品。打开电源开关，设定搅拌时间、搅拌速率和气体流速，开始污泥调理和采集气体样品。按上述方案，磁力搅拌器、气体采集装置、抽气泵、气体流量计置于控制中枢台上。按上述方案，气体采集装置为气体采集瓶、气体采集棒或气体采集管。根据采集气体的不同而更换气体采集装置，以及在气体采集装置中设置不同的气体吸收物质，如活性炭棒、硫化氢吸收液和氨气吸收液等。按上述方案，所述控制中枢台上设有总电源开关、磁力搅拌器电源开关、磁力搅拌器定时器、磁力搅拌器调速器、磁力搅拌器温度控制器、抽气泵电源开关、抽气泵定时器；总电源开关控制磁力搅拌器电源开关、抽气泵电源开关；磁力搅拌器电源开关控制磁力搅拌器的开启与关闭；磁力搅拌器定时器控制磁力搅拌器的工作时间；磁力搅拌器调速器控制磁力搅拌器的搅拌速度；磁力搅拌器温度控制器控制磁力搅拌器上污泥调理反应瓶的温度；抽气泵电源开关控制抽气泵的开启与关闭；抽气泵定时器控制抽气泵的工作时间。按上述方案，控制中枢台内设有可拆卸电瓶，电瓶可用室内交流电充电，续航时间为8小时。按上述方案，所述磁力搅拌器为小型定时可控速磁力搅拌器，污泥调理反应瓶可拆卸的安设在小型定时可控速磁力搅拌器上。污泥调理反应瓶的顶部设有瓶盖，瓶盖上设有安全阀和出气嘴，出气嘴通过聚四氟乙烯软管与气体采集装置连接，气体采集装置的出气口通过聚四氟乙烯软管与抽气泵的抽气口连接，抽气泵的排气口通过聚四氟乙烯软管与气体流量计的进气口连接，尾气从气体流量计的排气口排出。根据采集气体的不同来设定磁力搅拌器的搅拌时间、搅拌速率、搅拌温度和抽气气体流速。按上述方案，磁力搅拌器可设定时间为0~120min，可设定转子速率为0~500r/min，温度控制范围为0~80℃，具有独立的电源开关。气体采集装置可拆卸的安设在控制中枢台上。污泥调理反应瓶的瓶体为聚四氟乙烯材质，耐酸碱pH=1~13，耐热范围为4~80℃。聚四氟乙烯软管规格为φ5mm。抽气泵的抽气流量为0~1.5L/min，可设定时间为0~120min，具有独立电源开关。气体流量计可拆卸更换，流量量程为0~1.5L/min。本发明还提供一种采用上述污泥调理和气体采集集成装置进行污泥调理和气体采集的方法，具体为：将污泥和污泥调理剂置于污泥调理反应瓶中进行搅拌，释放的气体进入气体采集装置中；抽气泵将气体采集装置中的气体抽入气体流量计中进行计量，经过计量的气体从气体流量计的排气口排出至收集瓶。按上述方案，所述污泥调理剂为三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、氧化钙、双氧水、1:1硫酸溶液、碱度20%的PAC中的一种或几种。按上述方案，当污泥调理剂为三氯化铁时，其投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%；当污泥调理剂为三氯化铁和氧化钙复配时，三氯化铁的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%，氧化钙的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的25%~35%；当污泥调理剂为硫酸亚铁时，硫酸亚铁的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%；当污泥调理剂为1:1硫酸溶液时，使污泥溶液的pH值为2~3；当污泥调理剂为碱度20%的PAC时，聚合氯化铝的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%；当污泥调理剂为硫酸亚铁、双氧水和1:1硫酸溶液复配时，先用1:1硫酸溶液使污泥溶液的pH为2~3，快速搅拌10分钟后投加硫酸亚铁，硫酸亚铁的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%，快速搅拌5分钟后滴加2ml双氧水/100ml污泥。按上述方案，无机恶臭气体硫化氢和氨气使用装有吸收液的气体采集管采集。按上述方案，当采集的气体为有机挥发性气体VOCs时，采用活性炭吸附棒采集。所述的有机挥发性气体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、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、三溴甲烷、1,1,2,2-四氯乙烷、异丙苯、1,2,3-三氯丙烷、溴苯、邻氯甲苯、丙基苯、对氯甲苯、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-异丙甲苯、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。本发明的有益效果在于：本装置结构简单、使用方便、便于携带和现场试验；部件易于更换、安装维护方便；使用本装置便于准确及时采集恶臭气体样本；本装置可用于污泥调理和气体采集，可单独实现其中一个功能，也可实现这两个功能；采用可拆卸方式连接，便于清洗和更换；本方法简单，便于实现，能准确采集气体样品及调理污泥。附图说明下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：图1是本发明污泥调理和气体采集集成装置的结构示意图。其中：1、磁力搅拌器；2、气体采集装置；3、抽气泵；4、气体流量计；5、污泥调理反应瓶；6、控制中枢台；7、安全阀。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参见图1，一种污泥调理和气体采集集成装置，包括控制中枢台6、磁力搅拌器1、污泥调理反应瓶5、气体采集装置2、抽气泵3、气体流量计4；污泥调理反应瓶5可拆卸的安设在磁力搅拌器1上，其顶部设有瓶盖，瓶盖上设有安全阀7和出气嘴，出气嘴通过聚四氟乙烯软管与气体采集装置2的进气口连接，气体采集装置2的出气口通过聚四氟乙烯软管与抽气泵3的抽气口连接，抽气泵3的排气口通过聚四氟乙烯软管与气体流量计4的进气口连接，尾气从气体流量计4的排气口排出。磁力搅拌器1、气体采集装置2、抽气泵3、气体流量计4可拆卸的安设在控制中枢台6上。控制中枢台6控制磁力搅拌器1、抽气泵3工作，既控制中枢台6上设有总电源开关、磁力搅拌器电源开关、磁力搅拌器定时器、磁力搅拌器调速器、磁力搅拌器温度控制器、抽气泵电源开关、抽气泵定时器；总电源开关控制磁力搅拌器电源开关、抽气泵电源开关；磁力搅拌器电源开关控制磁力搅拌器工作；磁力搅拌器定时器控制磁力搅拌器的工作时间；磁力搅拌器调速器控制磁力搅拌器的搅拌速度；磁力搅拌器温度控制器控制磁力搅拌器上污泥调理反应瓶的温度；抽气泵电源开关控制抽气泵工作；抽气泵定时器控制抽气泵的工作时间。控制中枢台6内设有可拆卸电瓶，电瓶可用室内交流电充电，续航时间为8小时。气体采集装置2为气体采集瓶、气体采集棒或气体采集管，根据采集气体的不同而更换气体采集装置2，以及在气体采集装置中设置不同的气体吸收物质，如活性炭棒、硫化氢吸收液和氨气吸收液等。本发明中，磁力搅拌器1可设定时间为0~120min，可设定转子速率为0~500r/min，温度控制范围为0~80℃，具有独立的电源开关。气体采集装置2可拆卸的安设在控制中枢台上。污泥调理反应瓶5的瓶体为聚四氟乙烯材质，耐酸碱pH=1~13，耐热范围为4~80℃。聚四氟乙烯软管规格为φ5mm。抽气泵的抽气流量为0~1.5L/min，可设定时间为0~120min，具有独立电源开关。气体流量计4可拆卸更换，流量量程为0~1.5L/min。打开总电源开关，关闭安全阀，根据采集气体的不同设定搅拌时间、搅拌速率、搅拌温度和抽气气体流速；将污泥置于污泥调理反应瓶5中进行搅拌，根据污泥特性而确定污泥调理剂及其投加量，开始污泥调理和采集气体样品。一种采用上述污泥调理和气体采集集成装置进行污泥调理和气体采集的方法，具体为：将污泥和污泥调理剂置于污泥调理反应瓶中进行搅拌，释放的气体进入气体采集装置中；抽气泵将气体采集装置中的气体抽入气体流量计中进行计量，经过计量的气体从气体流量计的排气口排出至收集瓶。污泥调理剂为三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、氧化钙、双氧水、1:1硫酸溶液、碱度20%的PAC等化学药剂中的一种或几种，污泥调理剂的最佳投加量根据污泥调后的最小污泥比阻和脱水泥饼的最小含水率来确定。当污泥调理剂为三氯化铁时，其投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%；当污泥调理剂为三氯化铁和氧化钙复配时，三氯化铁的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%，氧化钙的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的25%~35%；当污泥调理剂为硫酸亚铁时，硫酸亚铁的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%；当污泥调理剂为1:1硫酸溶液时，使污泥溶液的pH值为2~3；当污泥调理剂为碱度20%的PAC时，聚合氯化铝的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%；当污泥调理剂为硫酸亚铁、双氧水和1:1硫酸溶液复配时，先用1:1硫酸溶液使污泥溶液的pH为2~3，快速搅拌10分钟后投加硫酸亚铁，硫酸亚铁的投加量（质量）为待测污泥中干污泥含量（质量）的5%~15%，快速搅拌5分钟后滴加2ml双氧水/100ml污泥。当采集的气体为无机恶臭气体硫化氢和氨气时，使用装有吸收液的气体采集管采集。当采集的气体为有机挥发性气体VOCs时，采用活性炭吸附棒采集。所述的有机挥发性气体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、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、三溴甲烷、1,1,2,2-四氯乙烷、异丙苯、1,2,3-三氯丙烷、溴苯、邻氯甲苯、丙基苯、对氯甲苯、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-异丙甲苯、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。以采集于北京市小红门再生水厂初沉池污泥为例，其污泥特征如表1所示。表1污泥特征含水率(%)pHZeta电位(mV)TOC(mg/L)污泥比阻(×1012m/kg)98.697.01-15.0767.2937.21实施例1：称取100g污泥置于污泥调理反应瓶中，再称取0.2gPAC放入污泥调理反应瓶中，封口，连接好气体采集装置，打开总电源开关、磁力搅拌器电源开关和抽气泵电源开关，调节磁力搅拌速度为400r/min，设定搅拌时间为30min，调节气体流量计流量为1.0L/min。调理后的污泥脱水，得到的泥饼含水率为77.17%，污泥比阻为3.39×1011m/kg，采集的硫化氢气体浓度为5.74mg/m3，氨气浓度为2.75mg/m3，VOCs浓度为36.7mg/m3。实施例2：称取100g污泥置于污泥调理反应瓶中，再称取0.4g三氯化铁放入污泥调理反应瓶中，封口，连接好气体采集装置，打开总电源开关、磁力搅拌器电源开关和抽气泵电源开关，调节磁力搅拌速度为450r/min，设定搅拌时间为60min，调节气体流量计流量为1.1L/min，搅拌5min后称取0.5g氧化钙投加到污泥中。调理后的污泥脱水，得到的泥饼含水率为80.21%，污泥比阻为2.67×1012m/kg，采集硫化氢气体浓度为0.12mg/m3，氨气浓度为2.4mg/m3，VOCs浓度为41.22mg/m3。实施例3：称取100g污泥置于污泥调理反应瓶中，使用1:1硫酸溶液调节污泥pH为2.5，封口，连接好气体采集装置，打开总电源开关、磁力搅拌器电源开关和抽气泵电源开关，调节磁力搅拌速度为350r/min，设定搅拌时间为50min，调节气体流量计流量为0.9L/min。调理后的污泥脱水，得到的泥饼含水率为79.58%，污泥比阻为3.2×1011m/kg，采集硫化氢气体浓度为14.05mg/m3，氨气浓度为1.72mg/m3，VOCs浓度为38.24mg/m3。实施例4：一种污泥调理和恶臭气体采集集成装置及方法，包括以下步骤：称取100g污泥置于污泥调理反应瓶中，使用1:1硫酸溶液调节污泥pH为2，封口，连接好气体采集装置，打开总电源开关、磁力搅拌器电源开关和抽气泵电源开关，调节磁力搅拌速度为380r/min，设定搅拌时间为40min，调节气体流量计流量为1.0L/min。搅拌7min后称取0.8g硫酸亚铁投加，再搅拌5min后滴加2mL双氧水。调理后的污泥脱水，得到的泥饼含水率为63.04%，污泥比阻为2.09×1011m/kg，采集硫化氢气体浓度为29.70mg/m3，氨气浓度为1.88mg/m3，VOCs浓度为38.3mg/m3。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。当前第1页1 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