北京盈盛恒泰科技有限責(zé)任公司
污水處理廠還原硫化物和臭氣濃度的電子鼻監(jiān)測技術(shù)探究
檢測樣品:污水處理廠廢氣
檢測項目:臭氣濃度 硫化物濃度
方案概述:用電子鼻監(jiān)測技術(shù)探究污水處理廠還原硫化物質(zhì)量濃度和臭氣質(zhì)量濃度預(yù)測方法。結(jié)果表明,使用響應(yīng)面分析法(RSM)建立還原硫化物質(zhì)量濃度與電子鼻響應(yīng)值關(guān)系,構(gòu)建還原硫化物質(zhì)量濃度預(yù)測模型,準(zhǔn)確率可達95% 。使用偏小二乘法(PLS)建立不同質(zhì)量濃度還原硫化物的傳感器響應(yīng)值與對應(yīng)臭氣質(zhì)量濃度之間的關(guān)系,構(gòu)建臭氣濃度預(yù)測模型,并用實際樣品驗證。
隨著城市化進程加劇,污水處理廠周邊逐漸被新建住宅區(qū)包圍,引起污染投訴逐年增加[1 - 2]。污水處理廠排放的惡臭氣體包括還原硫化物、有機胺、氨等,其中還原硫化物是主要的致臭物質(zhì)[3],包括 硫 化 氫 ( H2 S) 、甲 硫 醇 ( CH3 SH) 、甲 硫 醚( DMS) 和二甲二硫醚( DMDS) 等[4 - 6]。這 4 種硫化物揮發(fā)性強且嗅閾值低[7],難于檢測控制。
電子鼻因具有人工模擬、能夠?qū)崟r在線監(jiān)測和強大 的 模 型 預(yù) 測 能 力 等 優(yōu) 勢[11],被 垃 圾 填 埋場[12]、污水處理廠[13]等市政設(shè)施廣泛應(yīng)用,不過針對惡臭物質(zhì)質(zhì)量濃度預(yù)測、臭氣濃度預(yù)測和實時在線監(jiān)測的研究較少。今采用德國 PEN 3.5 型電子鼻系統(tǒng)分析污水處理廠特征污染物,建立物質(zhì)質(zhì)量濃度與傳感器響應(yīng)值預(yù)測模型,用三點比較式臭袋法確定不同濃度還原硫化物的臭氣濃度值,構(gòu)建不同濃度還原硫化物的電子鼻傳感器響應(yīng)值與對應(yīng)的臭氣濃度之間的關(guān)系,從而建立臭氣濃度預(yù)測模型,并以天津某污水處理廠的實際樣品驗證該模型準(zhǔn)確性及電子鼻監(jiān)測技術(shù)的適用性。
檢測樣品:天津某污水處理廠的實際樣品
主要儀器:PEN 3. 5 型電子鼻,德國 AIRSENSE 公司
測定條件:電子鼻監(jiān)測: 傳感器清洗時間 100 s,測試時間60 s; 進樣流量 300 mL /min; 使用溫度 25 ℃ ; 相對濕度 25% 。每個樣品重復(fù)測定 5 次。
實驗結(jié)果:用電子鼻監(jiān)測技術(shù)探究污水處理廠還原硫化物質(zhì)量濃度和臭氣質(zhì)量濃度預(yù)測方法。結(jié)果表明,使用響應(yīng)面分析法( RSM) 建立還原硫化物質(zhì)量濃度與電子鼻響應(yīng)值關(guān)系,構(gòu)建還原硫化物質(zhì)量濃度預(yù)測模型,確率可達 95% 。使用偏小二乘法( PLS) 建立不同質(zhì)量濃度還原硫化物的傳感器響應(yīng)值與對應(yīng)臭氣質(zhì)量濃度之間的關(guān)系,構(gòu)建臭氣濃度預(yù)測模型,并用實際樣品驗證。
結(jié)論:應(yīng)用德國 PEN 3.5 型電子鼻,篩選合適的傳感器陣列組合,結(jié)合 PCA 分析提取主成分,并使用GC /MS 測定的還原硫化物質(zhì)量濃度,利用響應(yīng)面分析法建立 4 種還原硫化物的質(zhì)量濃度預(yù)測模型。在此基礎(chǔ)上,將電子鼻對不同濃度混合硫化物的傳感器響應(yīng)值與對應(yīng)濃度的實測臭氣濃度值應(yīng)用偏小二乘法建立了臭氣濃度預(yù)測模型,并使用實際樣品驗證,得到較好預(yù)測效果。與其他分析技術(shù)相比,電子鼻可以更加便攜、快速地預(yù)測物質(zhì)質(zhì)量濃度和臭氣濃度,且能夠達到實時在線監(jiān)測要求,為惡臭污染管理及后續(xù)的治理系統(tǒng)開發(fā)提供了技術(shù)支持。
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