申请日2014.11.17
公开(公告)日2015.04.08
IPC分类号B01D53/78; B01D53/52; E03F5/02; B01D53/04; B01D53/58
摘要
本发明公开了一种城市污水管道有害气体无害化去除装置，包括设置在检查井中的抽气装置，抽气装置将检查井中的有害气体抽出并通过输风管引导至设置于检查井井口的气体处理设备中，气体处理设备包括过滤装置和吸附装置，有害气体依次经过过滤装置和吸附装置对有害气体进行处理，处理后的气体排入大气中。利用本发明装置可进行快速组装并安装在检查井中，对井内的有害气体进行快速、有效地排除和无害化处理，整个装置占地少，对公共交通影响小，保证了井下工作效率。
权利要求书
1.一种城市污水管道有害气体无害化去除装置，其特征在于，包括设置在检 查井(7)中的抽气装置，抽气装置将检查井(7)中的有害气体抽出并通过输风 管(10)引导至设置于检查井(7)井口的气体处理设备中，气体处理设备包括 过滤装置和吸附装置，有害气体依次经过过滤装置和吸附装置对有害气体进行处 理，处理后的气体排入大气中。
2.如权利要求1所述的城市污水管道有害气体无害化去除装置，其特征在 于，所述的气体处理设备中设置有与输风管(10)连接的空心的梳气盘(4)，通 过梳气盘(4)将有害气体依次导入过滤装置、吸附装置。
3.如权利要求2所述的城市污水管道有害气体无害化去除装置，其特征在 于，输风管(10)中的有害气体进入梳气盘(4)后，首先通过与梳气盘(4)贯 通连接的第一导气管(6)进入过滤装置中，继而再经过吸附装置。
4.如权利要求3所述的城市污水管道有害气体无害化去除装置，其特征在 于，所述的过滤装置为液体过滤装置，所述的第一导气管(6)伸入到过滤装置 中，有害气体通过第一导气管(6)进入过滤装置并过滤后，再通过设置于梳气 盘(4)上的第二导气管(3)排出过滤装置，第二导气管(3)不与梳气盘(4) 和第一导气管(6)连通。
5.如权利要求2至4中任一权利要求所述的城市污水管道有害气体无害化去 除装置，其特征在于，所述的过滤装置包括用于密封检查井(7)井口并与输风 管(10)贯连的密封件(19)，密封件(19)上设置有过滤槽(1)。
6.如权利要求5所述的城市污水管道有害气体无害化去除装置，其特征在 于，所述密封件(19)上的过滤槽(1)的侧壁为圆形结构，在密封件(19)中 心处设置有穿过密封件(19)与输风管(10)对接的连接管(8)，连接管(8) 伸入过滤槽(1)中，连接管(8)侧壁和过滤槽(1)侧壁之间形成环形结构。
7.如权利要求5所述的城市污水管道有害气体无害化去除装置，其特征在 于，所述的过滤槽(1)顶部由下至上依次设置有带有固定栓(2)的、环形的第 一卡槽(20)和第二卡槽(21)，分别用于安装梳气盘(4)和吸附装置。
8.如权利要求1所述的城市污水管道有害气体无害化去除装置，其特征在 于，所述的抽气装置包括设置于检查井(7)中的机仓(15)，机仓(15)下端或 侧面开设有进风口(17)并位于检查井(7)中常水位之上，机仓(15)中设置 有涡轮(14)和用于驱动涡轮(14)的电机(16);电机(16)上设置有固定卡 件(13)，该固定卡件(13)可卡在检查井(7)内部的爬梯(12)上。
9.如权利要求8所述的城市污水管道有害气体无害化去除装置，其特征在 于，所述的机仓(15)的外形为蜗壳状，机仓(15)中电机(16)采用双轴电机， 电机(16)安装在蜗壳中心截面的钢板上，涡轮(14)对称安装在电机(16)转 轴上。
10.如权利要求要求5所述的城市污水管道有害气体无害化去除装置，其特 征在于，所述的过滤槽(1)中放置有石灰水，所述的吸附装置为活性炭吸附层 (5)。
说明书
一种城市污水管道有害气体无害化去除装置
技术领域
本发明涉及一种城市污水管气体净化排出设备，具体涉及一种可组装的放入 检查井中通过涡轮风机抽出管道中有毒有害气体并无害化处理后排出的组装一 体化装置。
技术背景
城市污水管道，即城市下水道系统，主要用于收集和排放市区降雨、城市居 民生活污水及工业生产废水，是城市基础设施的重要组成部分。据调查考证，我 国城市现有的排水系统设计机制较为复杂，尤其是城市内部的老城区，由于设计 年代存在的问题，大多采用了雨污合流的排水方式，甚至工业废水不经处理也直 接排入城市污水系统的设计机制。老城区的污水管道，由于年久失修、管径较小、 管理不规范、清通较少，时间一长势必会在管道底部出现大量污泥淤积。而新城 区的管网规划设计年限多为10-20年，设计流量过剩，必然采用较大管径的污水 管道，因此在当前流量下过水断面小，污水流速缓慢，对管底冲刷作用弱，市政 污水中的较大颗粒物会沉积到管底，形成淤积现象。上面两种情况都会产生污泥 沉积，随着底泥沉积量的增加，在底泥中的溶解性氧会逐渐减小，一些厌氧微生 物便有了良好的生长环境，在城市排水系统中产生CH4、H2S、NH3、CO等内源 性气体。
管道内有毒生物气体主要是H2S，它对人体的主要危害方式为：损害人体呼 吸中心，造成细胞组织严重缺氧，甚至危及生命。高浓度的H2S气体瞬间使人 嗅觉减退，无法察觉危险，当浓度超过1000×10-6时瞬间致人死亡。CH4是一种 常见的可燃气体，在污水管道中的浓度很高，遇明火或者电火花极易爆炸，被称 为城市的“隐形炸弹”;当甲烷浓度过高会排挤空气中的氧气，造成危险。
此外，排水管道内产生的硫化氢气体上升副污水的上部空间，将会腐蚀管道、 释放出难闻气味。Hvitved-Jacobsen等的研究表明，污水中硫化物的总浓度为 2.0mg/L时，排水管道将发生严重腐蚀。美国环保署曾对34座城市的排水管道 进行调查，发现混凝土管道的腐蚀速率为2.5～10mm/a，其主要促进物质首推 硫化氢气体。
目前，国内对污水管道有害气体的研究尚处于探索阶段，目前主要集中在监 测和监控预警方面。但是，对污水管道有害气体的控制方面，目前国内研究一片 空白。而国外由于专门通风设备的安装，发达国家很少出现由于污水管道有害气 体超标而导致的爆炸事件。然而，在污水管道有害气体(特别是硫化氢和甲烷)的 控制方面，国外仍然进行了大量研究。国外控制有害气体的方法主要分为4类：
1.提高管道水环境的氧化还原电位，控制硫化物和甲烷的产生。主要方式有 注入氧气、加入硝酸盐或亚硝酸盐;
2.提高管道水环境的pH值，抑制甲烷杆菌(MA)和硫酸盐还原菌(SRB) 的活性。主要方法是投加碱性物质如生石灰等;
3.投加金属盐，控制硫化物和甲烷。主要方法是向污水中加入金属盐(铁、锌、 铅和铜盐等)，能使硫化物以难溶金属硫化物的形式沉淀下来，其中铁盐广泛用 于控制排水管道中硫化物的产生。
4.鼓风法，通过鼓风机检查井向管道里推送空气，迫使管道中的气体从相邻 的检查井口溢出，置换无害的空气。
但上述的四种充氧方式均存在一定的缺陷：
1)虽然注入氧气、投加硝酸盐或亚硝酸盐的方法均可不同程度地控制排水 管道中有害气体的产生，且不会造成严重的环境污染，但是以仁控制方式在提高 管网系统氧化还原电位的同时，均增加了挥发性脂肪酸的消耗，从而对下游的生 物脱氮除磷产生不利影响，并且这种加药的方式对国内来说的成本较高。
2)研究表明提高PH值能有效抑制甲烷杆菌和硫酸盐还原菌的活性，使管道 内硫化氢和甲烷气体的水平显著降低。但是，连续加入碱类物质维持管道内的高 pH值将会增加有害气体控制的成本，也会对下游的污水处理产生干扰。
3)研究发现Fe3+不但能够沉淀硫化物，而且还能抑制管道生物膜中SRB和 MA的活性，使硫酸盐还原速率和产甲烷速率分别减少了60%和80%。但是实 际操作时对金属盐需求量较大，需要铁盐的过量加入，因此成本过高，而且Fe3+本身对管道有氧化作用。
4)实践表明这种方式对鼓风处及相邻的检查井内有害气体有很好的去除效 果，但是较远检查井溢出的气体较少，并且溢出H2S有恶臭，污染环境，使人 的感官产生不适。
发明内容
针对目前城市市政污水管道内CH4、H2S等有毒易爆气体含量过高，频发作 业人员中毒死亡和管道爆炸的事件的严峻问题，本发明的目的在于，设计一套可 简易组装及拆卸的一体化检查井抽气无害化装置，排出并去除污水管道中容易造 成中毒的硫化氢气体和有爆炸隐患的甲烷气体，使城市污水管道内的硫化氢和甲 烷气体浓度降低到安全水平，保障管道工人维修时的生命安全和排除管道意外爆 炸的安全隐患。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种城市污水管道有害气体无害化去除装置，包括设置在检查井中的抽气装 置，抽气装置将检查井中的有害气体抽出并通过输风管引导至设置于检查井井口 的气体处理设备中，气体处理设备包括过滤装置和吸附装置，有害气体依次经过 过滤装置和吸附装置对有害气体进行处理，处理后的气体排入大气中。
进一步地，所述的气体处理设备中设置有与输风管连接的空心的梳气盘，通 过梳气盘将有害气体依次导入过滤装置、吸附装置。
进一步地，输风管中的有害气体进入梳气盘后，首先通过与梳气盘贯通连接 的第一导气管进入过滤装置中，继而再经过吸附装置。
进一步地，所述的过滤装置为液体过滤装置，所述的第一导气管伸入到过滤 装置中，有害气体通过第一导气管进入过滤装置并过滤后，再通过设置于梳气盘 上的第二导气管排出过滤装置，第二导气管不与梳气盘和第一导气管连通。
进一步地，所述的过滤装置包括用于密封检查井井口并与输风管贯连的密封 件，密封件上设置有过滤槽。
进一步地，所述密封件上的过滤槽的侧壁为圆形结构，在密封件中心处设置 有穿过密封件与输风管对接的连接管，连接管伸入过滤槽中，连接管侧壁和过滤 槽侧壁之间形成环形结构。
进一步地，所述的过滤槽顶部由下至上依次设置有带有固定栓的、环形的第 一卡槽和第二卡槽，分别用于安装梳气盘和吸附装置。
进一步地，所述的抽气装置包括设置于检查井中的机仓，机仓下端或侧面开 设有进风口并位于检查井中常水位之上，机仓中设置有涡轮和用于驱动涡轮的电 机;电机上设置有固定卡件，该固定卡件可卡在检查井内部的爬梯上。
进一步地，所述的机仓的外形为蜗壳状，机仓中电机采用双轴电机，电机安 装在蜗壳中心截面的钢板上，涡轮对称安装在电机转轴上。
进一步地，所述的过滤槽中放置有石灰水，所述的吸附装置为活性炭吸附层。
本装置与国外的投加药品的方式相比，其优点在于：
1、结构简单，组装、拆卸简便
该装置主要由5个部分组成，结构简单、易组装、易拆卸，工人经过简单训 练即可在数分钟内完成安装工作。当监测到CH4、H2S气体浓度超标时能迅速安 装到位，及时工作;
2、造价低，运行成本低
该装置蜗壳、风道管、吸附槽等均由金属制成，造价低，强度高，不易损坏， 寿命长，维护费用低;所用能源为清洁、廉价的电能，持续运行费用较省。所选 过滤液为廉价石灰水，效果好，使用更换方便;
3、对下游污水处理无影响
本装置旨在以物理的方法降低CH4、H2S气体浓度，不会影响污水的理化性 质，所以不会对污水本省产生影响，对下游污水厂的处理工艺、运行管理不产生 妨害;
4、装置占地少，对公路交通影响较小
该装置主要部分在井下工作，井外只有吸附槽和移动电源，占用公路面积较 小，所以装置在某一地点运行时，对该点公路车辆交通的影响较小。