颗粒物再悬浮采样器研制与应用.pdf

监 测 与 评 价 颗粒物再悬浮采样器研制与应用 陈 魁 天津市环境监测中心, 天津 300191 白志鹏 南开大学环境科学与工程学院, 天津 300071 摘要 研制了颗粒物再悬浮采样器, 阐述了颗粒物再悬浮采样器的工作原理及系统结构。 对颗粒物再悬浮采样器的 PM10和 PM2. 5捕集效率以及采样时间进行了研究分析, 选取了颗粒物再悬浮采样器合适的采样时间。 关键词 开放源 颗粒物再悬浮采样器 捕集效率 采样时间 0 引言 我国从70 年代初期开始重视对颗粒物污染的研 究与控制 ,许多城市都相继开展了大气颗粒物源解析 研究 [ 1-3] 。近年来研究表明 ,无组织 、 无规则排放的开 放源对于环境空气中的颗粒物有很大的贡献 [ 4- 6] 。由 于开放源自身排放规律的特殊性, 所以开放源的排放 率难以测量和评估。同时 ,由于开放源排放属于无组 织排放,所以开放源的原地采样也是十分困难的。作 为一种替代方式, 国外学者已开展了相关研究 [ 7,8] 。 为解决开放源采样的难题 。本研究研制并开发了颗 粒物再悬浮采样器。 1 工作原理 颗粒物再悬浮采样器包括送样系统、再悬浮箱、 切割器以及采样气路, 其中送样系统是将已干燥、筛 分好的颗粒物进行悬浮并送至再悬浮箱中和洁净空 气混合,为颗粒物再悬浮采样器提供采集样品 。再悬 浮箱是悬浮颗粒物的容纳场所 ,通过顶部4 个均匀分 布的开口向采样器提供 160 L min 的洁净空气 。切割 器是进行分级采样的执行元件 ,由不同切割头来完成 对PM10和 PM2. 5的采样 。采样气路则是采样器的动力 来源, 通过一系列气动元件 ,保证切割器的流量满足 准确计量 20 L min。颗粒物再悬浮采样器的结构见 图1 。 2 颗粒物再悬浮采样器应用 2. 1 捕集效率研究 颗粒物再悬浮采样器通过切割器的不同尺寸设 计对不同粒径的颗粒物进行分级采样, 颗粒物再悬浮 采样器的工作性能集中表现在切割器的捕集效率曲 线上 ,捕集效率曲线与颗粒物直径是一种函数关系, 捕集效率曲线描述了冲击板捕集的任一尺寸颗粒物 的百分比 。 1采样泵; 2总流量计; 3过滤器; 4采样气路; 5支架; 6分支流量计; 7真空表; 8采样平台; 9切割器; 10再悬浮箱; 11送样气路; 12平板; 13送样瓶; 14送样泵。 图 1 颗粒物再悬浮采样器结构示意图 2. 1. 1 PM10切割器捕集效率研究 用美国生产的 3050 型振动孔单分散相粒子发生 器产生标准球形颗粒物, 粒径分别为 5 、 7、9、13、 15、 17 μ m 。将标准球形颗粒物送入捕集室 , 经 PM10切割 器进行采样, 通过荧光分光光度计分析得到 PM10切 割器的捕集效率实验数据见表 1。 表 1 PM10切割器平均捕集效率实验数据 空气动力学 直径 μ m 捕集效率 空气动力学 直径 μ m 捕集效率 53. 401378. 90 720. 001588. 50 939. 601793. 40 1051. 40 对上述试验数据进行回归分析 , 得到 PM10切割 67 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 器捕集效率的回归方程式 1 。 η -7. 45- 4. 5621dp 1. 6388d 2 p- 0. 0602d 3 p 1 PM10切割器的切割粒径为 9. 94 μ m , 和标准 PM10 切割器要求的 10 μ m 的切割粒径有一定的误差,其绝 对误差为 0. 06 μ m, 相对误差为 0. 6,在 PM10切割器 切割粒径的允许范围内 d50100. 5 μ m 。PM10切 割器的捕集颗粒物的粒径范围为 4. 54～ 17 μ m ,表明 当颗粒物的粒径 17 μ m 时 ,所有颗粒物都将被切割器冲击板所 捕集 ,滤膜上不会采集到任何颗粒物。 2. 1. 2 PM2. 5切割器捕集效率研究 用美国 TSI 公司生产的 3050 型振动孔单分散相 粒子发生器产生标准颗粒物 , 粒径分别为 1. 7、2. 0、 2. 3、 2. 5、 2. 7、 3. 0 μ m 。将标准球形颗粒物送入捕集 室,经 PM2. 5切割器进行采样,通过荧光分光光度计分 析得到PM2. 5切割器捕集效率实验数据见表 2。 表 2 PM2. 5切割器平均捕集效率实验数据 空气动力学 直径 μ m 捕集效率 空气动力学 直径 μ m 捕集效率 1. 714. 702. 551. 30 2. 020. 602. 777. 60 2. 340. 603. 092. 00 对上述试验数据进行回归分析 , 得到 PM2. 5切割 器捕集效率的回归方程式 2 。 η 725. 36- 980. 08dp 428. 00d 2 p-57. 195d 3 p 2 PM2. 5切割器的切割粒径为2. 43 μ m, 与理想PM2. 5 切割器所要求的 2. 5 μ m 的切割粒径存在一定的差 异, 切割粒 径绝对 误差为 0. 07 μ m , 相 对误 差为 2. 8,在其允许范围内 d502. 5 0. 2 μ m 。PM2. 5 切割器的捕集颗粒物的粒径范围为 1. 78～ 3. 21 μ m, 表明当颗粒物的粒径 3. 21 μ m 时 ,所有颗粒物都将被切割器冲 击板所捕集,滤膜上不会采集到任何颗粒物。 2. 2 采样时间 颗粒物在空气中悬浮到最终沉降需要一定的沉 降时间 ,对于再悬浮采样器 ,经送样装置将颗粒物送 到再悬浮箱内进行悬浮, 悬浮颗粒物在采样气流的吸 力作用下, 将会顺着气流方向运动, 最终被滤膜所捕 集。再悬浮采样器要在一定时间内捕集到有代表性 的颗粒物样品, 不仅要保证尽量将送样装置所送的颗 粒物捕集完全, 同时又要保证采样时间不能过长, 以 免影响其采样效率。 将2 g 郑州市花园路北段交通尘在 50 s 的时间 内送入再悬浮箱内, 由切割器进行 PM10采样, 在 1 ～ 10 min 的范围内 ,每隔1 min 进行1 次采样, 最后进行 一次 15 min 的采样。采样结束后 ,进行称重 , 经过重 复实验,得到实验数据如表3 。 表 3 采样时间实验数据 采样时间 min 采样重量 mg 单位时间采样量 mg 比例 10. 980. 9842. 4 21. 610. 6327. 3 31. 830. 229. 5 41. 950. 125. 2 52. 050. 14. 3 62. 150. 14. 3 72. 240. 093. 9 82. 270. 031. 3 92. 290. 020. 87 102. 310. 020. 87 152. 3100 表3 中比例是单位时间采样量与总采样量的比 值,反映了颗粒物再悬浮采样器单位时间捕集量随时 间的变化趋势。由表 3 数据可知 ,采样时间为 15 min 和采样时间为 10 min 的采样量相同, 即在 10～ 15 min 这段时间内, 并没有再采集到颗粒物, 表明在 50 s 内 将2 g 颗粒物送入再悬浮箱后 ,经过 10 min 的采样时 间就已经将颗粒物完全采集干净。 再悬浮采样器单位时间的捕集量随采样时间的 增长在不断下降, 下降趋势可以分成 3 个阶段, 第 1 阶段是0～ 4 min 的采样时间段 ,在此时间内 , 单位时 间捕集量急剧下降 ,在该段时间, 采样器的捕集量已 经达到总采样量的 84. 4。第 2 阶段是 4 ～ 7 min 的 采样时间段 ,在此时间段内 ,单位时间内捕集量相对 稳定 ,在 4 左右变动 ,颗粒物的捕集量已经达到总 采样量的 96. 9,经过该阶段的采样, 可以认为已基 本完成了采样工作。第 3阶段也属于平稳采样阶段, 但由于此时的采样效率非常低 ,单位时间采样效率在 1以下 ,所以在一般情况, 可以认为采样已经结束。 根据以上结果, 对郑州市花园路北段交通尘进行 下转第 81 页 68 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 压滤 ,最后送回供应砷酸的单位进行处置。 2. 2. 3 主要设备及构筑物 各设备及构筑物参数见表 1。 表 1 各设备及构筑物参数 项目调节池 氧化 反应池 中和 反应池 沉淀器 中间 水池 过滤器 池容 m3 225 6 m16 m3 m 2152154 7302 13 停留时间 h 303333 2. 2. 4 技术经济指标 总投资120 万元 ,水运转费用 12. 78 元 t 。 3 运行情况分析 经过 4 个多月的调试 ,该工程运行基本稳定, 各 项指标均达到污水综合排放标准中的二级标准 ,并 通过了竣工验收 ,验收监测结果见表2 和表 3。 表 2 各处理单元总砷及 pH 值监测结果 项目调节池 氧化 反应出水 中和 反应出水 沉淀器 出水 过滤器 出水 pH 值3. 12～3. 662. 17～2. 207. 52～ 7. 586. 93～ 7. 028. 52～8. 83 总砷 mg L- 1 692～768537～5600. 197～ 0. 2110. 105～ 0. 1080. 101～0. 124 表 3 其它指标监测结果mg L 项目CODCr苯胺类SS 进水 1. 55103～ 1 . 67103 665～ 866175～ 217 出水96. 1～ 100 0. 0393～ 111 4 结论 该项目采用 Fenton 试剂和石灰中和铁盐沉淀法, 成功地解决了含有机胂化工废水的治理 ,达到了预期 目标, 成功地将水力搅拌应用于水处理中 ,并将砷进 行回收,减少了砷对环境的污染。 由于项目设计过程中 ,缺乏自控系统, pH 值监测 和投药都为人工进行 ,自动化程度不高。从整个运行 看,运行成本仍相对较高 ,需在运行中进一步摸索调 整药剂投加量, 减少运行成本 。 参考文献 [ 1] 化工环境保护设计手册 . 北京 化学工业出版社, 1998. 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Atmospheric Environment ,2001, 35 4033 -4039. 作者通讯处 陈魁 300191 天津市南开区复康路 19 号 天津市环 境监测中心环境室 电话 022 23051659 E -mail kuichen126. com 2006- 01-23 收稿 81 环 境 工 程 2006年 10 月第 24卷第 5 期 Keywords wet crushing, discarded printed circuit boards, application, reuse of resources and secondary pollution NEW PROCESS OF MAKING FERTILIZER BY FAST DRYING AND INCINERATING OF SLUDGE FROM A SEWAGE TREATMENT PLANTLuo Baihua Gao Guangzhong 64 Abstract In order to solve the sludge risk by sewage treatment plants, it is expounded a process of making a fertilizer, by which the organic sludge from urban sewage treatment plant can be mixedwith dried sludge and aided materials, and then pelletized by a special pelleter, and finally is dried by a drier. A composite fertilizer meeting national standard can be produced, which can be used for parks and grassplots. Keywords sludge, composite fertilizer, incineration of sludge, sewage treatment plant, secondary pollution and dry DEVELOPMENT AND USE OF SAMPLER FOR RESUSPENDED PARTICULATES Chen Kui Bai Zhipeng 67 Abstract A sampler for resuspended particulates has been developed. The working principle and structure of the sampler are described. PM10and PM2, 5-collecting efficiency and sampling time of the sampler are studied, finally the suitable sampling time of the sampler is also selected. Keywords open source, sampler for resuspended particulates, collection efficiency and sampling time APPLICATION OFATTRIBUTE RECOGNITION MODELBASED ON COEFFICIENTOF ENTROPY TO UATING EUTROPHICATION OF WATER IN A LAKEWang Liqiong 69 Abstract Considering the difficulties of calculation using fuzzy synthetic uation and the relationship among uators being ignored, a new weight uation process using entropy was established. Aiming at the water quality assessment on Shanzi Reservoir, the differences of entropy and the traditional were compared in the weight calculation of uating indicators using the fuzzy mathematics. This model provides a simple and pracical for uating eutrophication of water in lakes. Keywords attribute recognition model,water quality uation, entropy and weight of uating indicator THE INITIAL STUDY ON ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT ON PAPER MAKING FACTORIES BASED UPON GISFeng Jiangfan Teng Xuewei Wu Yaodong et al 72 Abstract The ecological risk of paper making factories is the hot issue of the state and local environmental department, ecological risk assessment is one of the toolsfor helping the decision -making process. In order to analyze and uate the ecological risk in Jiangsu Province, this research used the combination of geographical ination system GISwith AHP, and the result of uation should reflect the spatial pattern of regional ecological risk. The proposed for risk assessment isone of the important s to reflect the condition of ecological risk, optimize recovery measure, and control measures. Keywords GIS, ecological risk assessment and AHP RESEARCH ON SIMULATION AND ANALOGY OF INVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT ON TRANSMISSION LINEWu Gaoqiang Cheng Shenggao Wu Xiong et al 74 Abstract According to the instruction of “ Technical Code” to the simulation and analogy of environmental impact assessment on transmission line engineering, integrating the theoretical calculation of the power -frequency electromagnetic field intensity and radio interference intensity under transmission line and analyzing the factorswhich influence the value and distribution of the electromagnetic field, radio interference under transmission line, it has been summarized some experience in the selection of analogy line, which can provide a basis and reference for the selection of analogy line of other environmental assessment on electromagnetism in the future. Keywords environmental assessment, transmission line, simulation andanalogy, power -frequency electromagnetic field and radio interference IDENTIFICATION OF WEIGHTING PARAMETERS FOR WATER QUALITY FUZZY NEARNESS MODEL BY GENETIC ALGORITHMMa Tailing Chaolunbagen Gao Ruizhong et al 77 Abstract According to the principle of minimizing nearness, genetic algorithm GAis employed to optimise the weighting parameters for water quality fuzzy model. A case study is carried out and its results are compared with those from other models. The results show that fuzzy nearness based on GA to optimise the weighting parameters could get better agreement with practical water environmental quality. Keywords genetic algorithm, weighting parameters and fuzzy nearness PRACTICE OF TREATING WASTEWATER CONTAINING ARSINE Luo Guogen Xu Shiguo Weng Huili 80 Abstract It was introduced the practice of treating wastewater containing arsine using Fenton reagent oxidation and ferric salt neutralization deposition by lime, which has a certain practical value. Keywords arsine, Fenton reagent, neutralization and deposition 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 5,Oct. , 2006