[发明专利]一种原位调控市政污水管道硫转化系统及其运行方法

说明书

一种原位调控市政污水管道硫转化系统及其运行方法。该系统包括市政污水管道污水井盖、微生物电化学系统和升降架系统，所述升降架系统上端固定在污水井盖上，下端连接微生物电化学系统，所述升降架系统包括上支架、伸缩模块，下支架、固定物，所述伸缩模块通过固定物固定在污水井盖上，所述上支架与下支架组成X型，上支架与下支架的上端分别固定在伸缩模块两侧，上支架的下端固定在下支架上，下支架的下端连接微生物电化学系统，所述电化学系统包括阴极组、阳极组、导线和伸缩套管，所述阴极组和阳极组由套有伸缩套管的导线连接，伸缩套管与下支架的下端连接，所述阳极组位于污水管道的底部。本发明系统结构简单，硫转化效果好，对环境无污染。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种原位调控市政污水管道硫转化系统及其运行方法。

背景技术

市政污水管道腐蚀给全球每年带来的经济损失高达数十亿美元，其中硫化氢（H₂S）释放引起的腐蚀已经成为污水管道“短寿”的一个最主要的成因。同时，污水管道H₂S释放引发的中毒事件屡见不鲜，给市政排水设施检修工人的生命健康带来了极大威胁。随着我国城市化进程加快，“十二五”期间市政排水管网（雨水和污水管道）总长达到51万公里，同时，市政排水管网即将在“十三五”期间逐渐纳入地下综合管廊，因此，研究市政污水管道H₂S控制符合国家重大工程技术需求。

市政污水中硫酸盐（SO₄^2-）浓度通常在20-200 mg/L，而某些企业生产废水节点性排入管网则会显著增加SO₄^2-浓度。在市政污水管道底部厌氧区，SO₄^2-首先在底泥硫酸盐还原菌（SRB）作用下转化为硫化物（S^2-），S^2-再与水中的氢离子（H⁺）结合产生H₂S逸出。市政污水管道难以设置H₂S集中收集处理装置，因此，从H₂S产生的根源，即污水中S^2-产生和转化入手来解决H₂S释放问题具有较强的现实意义。传统方法是通过向管道中加入杀菌剂（如次氯酸钠、钼酸盐等）、强碱、金属离子等，通过SRB灭活、提高pH、沉淀S^2-等方式抑制或消除S^2-，优点是效果迅速，缺点是成本较高且对后续污水厂生化处理构成了不利因素。生物法转化S^2-技术则相对清洁，主要利用硝态氮（NO₃^-）、氧气（O₂）等电子受体将S^2-转化为其它形态化合硫（S⁰，SO₄^2-，S₂O₃^2-等），而生物法在S^2-转化目标产物的可控性上占有优势，同时成本相对较低，已成为研究和技术应用的热点和重点。

在污水管道中的一些关键排放点位或污水存积处，例如居民密集区排放口，化工厂出水口、重点泵站等管道连接处，通常管道底部产生的S^2-浓度较高，H₂S释放较强。NO₃^-等电子受体在管道中与污水一同流动，优势在于，可以对一定长度的污水管道起到“面源”性的S^2-控制作用。目前，针对于产生S^2-浓度较高的污水管道节点，则缺乏适用性强的“点源”性硫转化技术。

微生物电化学技术/系统（Bio-electrochemical System，Bes），是传统电化学系统的阳极和阴极至少一侧在微生物催化作用下进行的氧化还原反应，其结合了微生物和电化学的优势，电极可以作为微生物的“固定”电子受体，具有无需额外提供电子受体，反应持续性强、无二次污染等优势。在废水处理，地下水、底泥、土壤修复，能源回收等研究领域取得迅速发展，为解决污水管道“点源”性S^2-控制提供了突破口。