污水 H₂S 监测：为潮湿的池内空气搭建气体采样系统

只在一个受控位置除去水分，不让它在管路其他地方冷凝，并用标定气证明目标气体仍能到达分析仪。从加盖污水池抽取的空气很潮湿。其中的水汽一旦在样气管路里冷凝，就会溶解一部分 H₂S 和多得多的氨，分析仪读数随之偏低，却不会显示故障。

• 可以用带自动排水的冷却器除去水分，也可以让管路保持加热、在冷凝器中干燥样气。详见水分如何去除。
• 确认路径上的每个过滤器都能让目标气体通过：曾有一个除湿过滤器让 1,000 ppm 的氨读数降到零。详见如何检查路径。
• 在探杆进口处通入标定气，而不只是在分析仪处通气，这样才能测出管路去除了多少气体。
• 除了传感器本身的响应时间，还要算上气体流经管路所需的时间。详见管路长度与响应时间。

因为气体溶解在管路中冷凝的水里。抽取式采样时，泵把池内空气经样气管路抽到池外的分析仪。仪器不处在液面上方的潮湿空间（顶空）里，无需开池即可维护，下文介绍的两个逸云天项目都是如此。^{[S4] [S5]}这样一来，读数就取决于气体在管路中经历了什么。

潮湿空气和液态水是两个不同的问题。相对湿度（%RH）表示空气所含水汽接近其在该温度下所能容纳最大量的程度。GTYQ-MIC-600 固定式检测器的规定湿度范围为 10–95 %RH，因此仅仅是空气潮湿，仍在其范围之内。^[S9]空气冷却到露点以下时就会形成液态水；露点是这部分空气达到 100 %RH 时的温度。温暖潮湿的池内空气（例如示例 1 中厌氧池上方的空气）在穿过较冷环境的管路中可能降到露点以下，部分水汽随之在管壁上变成液态水（冷凝水）。^[S4]

H₂S 和氨都会溶入这些水，而氨要容易得多。在 25 °C 下，与样气达到平衡的 1 升水所含的氨约为 1 升该空气的 1,500 倍，而 H₂S 只有约 2.5 倍。^[S1]因此，1 毫升冷凝水就能容纳约 1.5 升样气中的氨。溶入管路的气体永远到不了传感器，仪器读数就会偏低。读数偏低是危险的误差，因为系统看起来仍在正常工作。

另有一些检测器设计为直接装在冷凝空气中的风管或流通池里。工厂中哪些区域需要个人、固定式或抽取式监测，见水与污水行业页面。

在一个按样气条件选定的受控位置去除，而不是管路哪里冷就在哪里析出。水必须在样气到达检测器之前去除：接近饱和的样气超出 MIC-600 95 %RH 的上限，随样气带入的液体还可能损坏分析仪。^[S9]在这个位置之前，样气要保持在露点以上。美国 EPA 针对仪器式气体分析仪的参考方法要求，除样气预处理部件外，所有部件都要做到这一点，并要求冷凝水与样气尽量少接触。^[S12]

• 带自动排水的冷却环节。对于示例 1 中厌氧池上方温暖潮湿的空气，TH-2000-C 预处理系统在机柜内用半导体（固态）冷却器冷却样气，让水在那里冷凝并自动排出，再把干燥后的样气送到同一机柜内的 GTYQ-MIC-600。^[S4]资料记载 TH-2000-C 正是以这种方式处理高湿、低尘样气。^[S8]
• 伴热管路与两级冷凝器。需要准确测量低浓度水溶性气体时，样气管路会做伴热，即缠绕电伴热带，使水无法在管内冷凝。^[S12]随后样气在两级冷凝器中干燥，冷凝器把露点保持在 4–5 °C。^[S2]在DOAS-3000 分析仪上，这种布置的作用就是减少水溶性组分的损失。^[S3]室外管路可能结冰的地方，也会因此做伴热。^[S8]
• 简单预处理。在逸云天资料所载的预处理方案中，不带冷却的简单预处理适用于常温、低湿、无尘的样气；潮湿样气则在冷却环节中干燥。^{[S8] [S9]}

无论采用哪种处理环节，其过滤器都必须能让目标气体通过。整条路径的通气检查能确认是否如此。

在探杆进口处通入标定气（已知浓度的钢瓶气），把读数与同一气体直接通入分析仪时的读数比较。两者之差，就是管路、过滤器和预处理去除的部分。美国 EPA 方法 7E（美国烟道测试方法）把这一差值称为系统偏差；做系统检查时，气体从探杆处通入，位于过滤器和全部样气预处理部件的上游。^[S12]

逸云天在一个氨处理项目发货前做过这项检查：分析仪单独测量 1,000 ppm 氨标定气时读数正确，装上样气预处理后读数却为零。原因是除湿过滤器吸附了氨。去掉该过滤器后，标定气就能到达分析仪了。^[S6]过滤器材质很关键：一项实验室研究中，纸质和燃油过滤器会吸附氨，首次接触时最明显，而 PTFE（特氟龙）过滤器几乎不吸附。^[S13]任何需要输送氨的路径，投入使用前都应先用氨测试组装好的整条路径。

安装后，在探杆进口处再做一次检查。冲击测试（短时通入测试气）只能说明气体能通过、报警会动作，不能说明损失了多少；只在分析仪端口做的标定同样看不出这部分损失。OSHA 关于直读式监测仪的指南（美国咨询性公告）指出，冲击测试不能衡量准确度，并把采样管列为标定链中的一环。^[S11]冲击测试、标定检查和完整标定之间的区别，见个人气体监测指南。水与污水页面介绍了 HSE 的一项调查：完整的采样布置对一种可燃蒸气的响应，远慢于检测器单独使用时。

在一个密闭的厌氧污水池上方，监测任务是五种气体的报警。厌氧处理使水温升高，池面上方的空气又热又富含水汽。运营方希望 H₂S、甲烷（CH₄）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）或氧气（O₂）任一种超出限值时就报警。报警后，工作人员会去检查通风是否失效。^[S4]

逸云天提供了一套TH-2000-C 样气预处理系统，配一台可检测五种气体的GTYQ-MIC-600 检测器，装在室外防雨机柜中。规定的量程如下：

一台无刷直流泵在 20 m 采样距离上抽取池内空气，系统随附 10 m 样气管。机柜内，半导体冷却器使水冷凝析出，过滤器除去残余水分和粉尘，蠕动泵（通过挤压软管输送液体的泵）和电磁阀自动排出冷凝水。7 英寸触摸屏显示全部五个读数。^[S4]

首次询价时，现场要求没有完全说明。评审规格时，现场确认了安装位置的危险区域要求，机柜规格在发货前作了更新。报警点在工厂预设，逸云天工程师通过视频指导安装和接线，系统随后投入使用。^[S4]

这些量程用于工艺池上方的报警，与池边作业人员的接触限值无关，这些人员仍需佩戴个人监测仪。

在一个加盖的污水储池，测量目的是评估处理效果，而不是报警。客户自建了去除池面上方空气中氨和 H₂S 的设备，需要数据证明其效果，读数分辨率要达到 0.01 ppm。空气为常温常压，潮湿且无尘。^[S5]

逸云天规定的配置是：经 10 m 软管从池体风管抽取空气，送到一台泵吸式在线监测仪，监测仪装在室外 304 不锈钢机柜中，防护等级 IP67。两种气体都用电化学传感器测量，量程 0–25 ppm，分辨率 0.01 ppm；氨传感器选用抗 H₂S 干扰的型号，同时记录温度。传感器前设有预处理环节，用于除去水汽。^[S5]

0–100 ppm H₂S 量程上的报警，需要的是远高于零的可靠读数；0.01 ppm 级的处理效果测量，则要求路径能无损地通过极低浓度。

测量处理装置的进出口两侧，意味着两个要求不同的测量点。在一个工业氨处理项目中，进口样气温度高（75 °C）、处于负压（3.5 kPa），量程规定为 0–15,000 mg/Nm³（毫克每标准立方米），因此规定采用冷却加可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）分析仪；这里选用这种光学方法，是因为浓度高。出口样气为常温，量程 0–20 mg/Nm³，规定采用电化学传感器。^[S6]

高温、接近饱和或含液的样气、粉尘、正压或抽吸，以及干扰气体，每一项都会给样气路径增加一个部件。标准检测器配置面向开放空气和简单的气体背景，因此从污水管道或密闭池体抽取气体时，逸云天技术团队会先评审这些条件。^[S7]

大致是管路内容积除以样气流量，再加上传感器本身的响应时间。例如，内径 4 mm 的管路每 20 m 容积约 0.25 L，按 2 L/min 计算，气体流过 20 m 约需 8 秒，流过 70 m 约需 26 秒。传感器的响应时间还要另加：逸云天给出的 H₂S 和氨传感器 T90（达到最终读数 90% 所需的时间）最长 30 s，甲烷最长 10 s。^[S10]

预处理环节会增加容积，吸附或冷凝水还可能使响应大大变慢，因此真正有意义的，是安装后在样气进口通气实测的响应。美国 EPA 方法 7E 对响应时间的定义也是从采样点浓度变化开始计算。^[S12] TH-2000-C 标准采样距离为 30–40 m，选配射流泵或真空泵可延长到 70 m 以上。样气流量标准为 2 L/min，可选 4 L/min。^[S8]

机柜应尽量靠近池体安装，以现场条件允许为准。测量后的样气还需要有去处；样气中含有 H₂S，出口必须接到安全的排放点。

气体种类、采样点条件和管路走向；不需要先选定型号。

• 气体与量程，以及测量是用于报警，还是用于工艺或处理效果数据。
• 水池或风管，以及采样点处于抽吸还是正压状态。
• 样气温度、含湿情况，以及管路经过的最冷位置。
• 采样点的粉尘、油脂、泡沫或液体夹带情况，以及存在的其他气体。
• 管路长度和走向，以及测量后的样气可以排放到哪里。
• 室内或室外安装、可用电源，以及控制系统需要的信号。TH-2000-C 提供 4–20 mA、RS485 和无源触点。^[S8]
• 所在国家，以及机柜安装位置的危险区域划分。

危险区域安装的证书覆盖范围取决于型号和配置，我们的销售工程师会针对您指定的配置确认。询价清单列出了一般项目信息。

正文中的方括号编号链接到下列来源。本页的项目配置和出厂测试记录来自逸云天技术团队的项目记录。产品数据来自逸云天 TH-2000-C、GTYQ-MIC-600 和 DOAS-3000 的产品资料。