一种曝气水面模拟装置及检测方法与流程

本申请涉及污水处理，具体而言，涉及一种曝气水面模拟装置及检测方法。

背景技术：

1、目前，二氧化碳(co2)、甲烷(ch4)和氧化亚氮(n2o)是温室气体中占比最高的三种，在污水处理系统中，这三种气体都有明显排放。尤其是生化处理系统中的曝气单元，曝气气泡中通常会有较高浓度的co2，部分情况下会有较高浓度的ch4或n2o。

2、由于污水厂中温室气体排放量较为集中，其温室气体直接排放量成为近些年的研究热点。污水厂曝气水面有大量气泡飘出，通常需同时检测气泡中气体的流量和气泡中待测气体的平均浓度两个数据，由两个数据的乘积得出单位水面上待测气体的释放通量。

3、而在现有技术中，对于现有的检测曝气水面的气体通量的装置并无标准方法对其进行验证，因此，无法验证其准确度和可靠性。

技术实现思路

1、本申请提供一种曝气水面模拟装置及检测方法，以改善上述问题。

2、本发明具体是这样的：

3、一种曝气水面模拟装置，曝气水面模拟装置包括空气输送单元、待测气体输送单元、混合管路、集气单元、曝气单元、模拟水桶以及连接支架；

4、空气输送单元及待测气体输送单元均与混合管路连通，空气输送单元及待测气体输送单元分别用于向混合管路输送预设参数的空气和待测气体，并且导入空气和待测气体在混合管路中混合形成混合气体；

5、集气单元与混合管路连通，以采集混合管路中的混合气体；曝气单元与混合管路连通，且设置于模拟水桶中的液面下方；连接支架与模拟水桶连接，且用于安装待测的曝气水面气体通量检测装置。

6、在本发明的一种实施例中，空气输送单元包括空气压缩机、水浴箱、气压表及第一浮子流量计，空气压缩机、水浴箱、气压表及第一浮子流量计通过第一导气管路依次连通，且第一导气管路与混合管路连通。

7、在本发明的一种实施例中，待测气体输送单元包括待测气体气瓶、气体质量流量计及第二浮子流量计，待测气体气瓶、气体质量流量计及第二浮子流量计通过第二导气管路依次连通，且第二导气管路与混合管路连通。

8、在本发明的一种实施例中，集气单元通过第三导气管路与混合管路连通，由混合管路至集气单元的方向，第三导气管路依次设置有流量调节阀和第三浮子流量计。

9、在本发明的一种实施例中，模拟水桶中的液体为水或碳酸氢钠溶液。

10、一种曝气水面模拟检测方法，采用上述的曝气水面模拟装置实现，包括：

11、将水浴箱中的温度调节至室温，打开空气压缩机至其工作稳定，调节空气压缩机的流量旋钮及第一浮子流量计的旋钮，以将第一导气管路输出的空气流量调节至目标值qair，记录气压表读数，即第一导气管路中空气的相对压强pair；计量室内大气压p0；

12、进一步调节待测气体气瓶的输出压力和第二浮子流量计的旋钮，以将第二导气管路输出的待测气体流量调节至目标值并保持稳定，记录质量流量计的读数，质量流量计的读数包括待测气体的体积流量q、绝对压强p和温度t；

13、检查模拟水桶内的气泡是否均匀稳定，第一导气管路、第二导气管路和第三导气管路是否有漏气；

14、通过流量调节阀和第三浮子流量计调节第三导气管路的流量，使其不高于qair的10％且可在单次试验中收集到足够量的混合气体，记录读数qby；

15、将待测的曝气水面气体通量检测装置与连接支架连接启动验证测试；

16、记录曝气水面气体通量检测装置测得的气体流量qmea和气体的浓度ρmea，相乘得到气体通量φmea；

17、检测气泡内水蒸气的体积分数ωmea；

18、结束验证测试后取下集气单元，检测集气单元内的待测气体的浓度ρ0以及水蒸气的体积分数ω0；

19、重复上述的验证测试，进行平行检测；

20、通过数据修正计算，得到集气单元的空气流量qref和待测气体的浓度ρref，相乘得到待测气体的通量φref，将其作为基准值评价曝气水面气体通量检测装置测得的qmea、ρmea和φmea的准确度。

21、在本发明的一种实施例中，若曝气水面气体通量检测装置所得的气体流量qmea已按标准大气压为101.325kpa和温度20℃进行换算，则空气流量qref和待测气体的浓度ρref的数据修正计算公式如下：

22、qref的计算过程如下：

23、当qmea为未去除水蒸气的数据时，qref的修正公式如下：

24、

25、当qmea为已去除水蒸气的数据时，qref的修正公式如下：

26、

27、ρref的计算过程如下：

28、当ρmea为未去除水蒸气的数据时，ρmea的修正公式如下：

29、

30、当ρmea为已去除水蒸气的数据时，ρmea的修正公式如下：

31、ρref＝ρ0·(1-ω0)。

32、在本发明的一种实施例中，在两次平行验证试验的qref和ρref的差值均应低于5％。若超过5％应查找原因，包括且不限于检测第一导气管路、第二导气管路和第三导气管路是否有漏气，以及检测所述待测气体气瓶的输出压力是否稳定。

33、在本发明的一种实施例中，检测集气单元内的待测气体的浓度ρ1以及水蒸气的体积分数ω0的方法与曝气水面气体通量检测装置所用方法应相同，以避免因检测方法不同而导致的误差。

34、在本发明的一种实施例中，在验证测试过程中，若所述第一浮子流量计、所述第二浮子流量计和所述第三浮子流量计的读数发生明显变化，差值大于预设偏差值，应暂停检测，查找原因并重新开始平行检测。

35、本发明的有益效果是：

36、该曝气水面模拟装置包括空气输送单元、待测气体输送单元、混合管路、集气单元、曝气单元、模拟水桶以及连接支架；空气输送单元及待测气体输送单元均与混合管路连通，空气输送单元及待测气体输送单元分别用于向混合管路输送预设参数的空气和待测气体，并且导入空气和待测气体在混合管路中混合形成混合气体；集气单元与混合管路连通，以采集混合管路中的混合气体；曝气单元与混合管路连通，且设置于模拟水桶中的液面下方；连接支架与模拟水桶连接，且用于安装待测的曝气水面气体通量检测装置。

37、该曝气水面模拟装置结构简单，易于搭建，操作简易，其能够模拟出曝气水面，且供曝气水面气体通量检测装置进行检测，同时能够准确得出模拟出的曝气水面的水面气泡的总体积流量和气泡中待测气体的浓度，从而能够根据得到的参数与曝气水面气体通量检测装置测得的参数进行对比，进而对曝气水面气体通量检测装置进行检测，从而得出曝气水面气体通量检测装置的准确度及可靠性。

技术特征：

1.一种曝气水面模拟装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的曝气水面模拟装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的曝气水面模拟装置，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的曝气水面模拟装置，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的曝气水面模拟装置，其特征在于：

6.一种曝气水面模拟检测方法，采用如权利要求1-5中任意一项所述的曝气水面模拟装置实现，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的曝气水面模拟检测方法，其特征在于：

8.根据权利要求6所述的曝气水面模拟检测方法，其特征在于：在两次平行验证试验的qref和ρref的差值均应低于5％。若超过5％应查找原因，包括且不限于检测第一导气管路、第二导气管路和第三导气管路是否有漏气，以及检测所述待测气体气瓶的输出压力是否稳定。

9.根据权利要求6所述的曝气水面模拟检测方法，其特征在于：

10.根据权利要求6所述的曝气水面模拟检测方法，其特征在于：

技术总结
本申请涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种曝气水面模拟装置及检测方法。曝气水面模拟装置的空气输送单元及待测气体输送单元均与混合管路连通，空气输送单元及待测气体输送单元分别用于向混合管路输送预设参数的空气和待测气体，并且导入空气和待测气体在混合管路中混合形成混合气体；集气单元与混合管路连通，以采集混合管路中的混合气体；曝气单元与混合管路连通，且设置于模拟水桶中的液面下方；连接支架与模拟水桶连接，且用于安装待测的曝气水面气体通量检测装置。该曝气水面模拟装置能够对曝气水面气体通量检测装置进行检测，进而得出曝气水面气体通量检测装置的准确度及可靠性。

技术研发人员：聂雪彪,杭世珺,关春雨,蔡婷,杨琪,王仕达,陈坦,许玉玉,金军
受保护的技术使用者：北控水务（中国）投资有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24