CN110448991A - 一种管廊污水压力管除臭滤净方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管廊污水压力管除臭滤净方法，属于管廊污水除臭技术领域，一种管廊污水压力管除臭滤净方法，包括以下步骤：S1:计算选择排气滤净装置，在排气滤净装置内填装滤料层，S2：间隔设置排气支管，并在排气支管上设置自动排气阀，将步骤S1的填装滤料层的排气滤净装置套置于自动排气阀外部，排气支管和排气滤净装置均位于管廊的内部，污水压力管道内的气体通过排气支管进入自动排气阀内，S3:气体从自动排气阀排出，并进入滤料层吸收后排至管廊内部。本发明避免污水压力管道产生的有毒有害气体在管廊内积存，无支管引出管廊外，对管廊结构及管廊渗水无影响。

Description

一种管廊污水压力管除臭滤净方法

技术领域

本发明属于管廊污水除臭技术领域，尤其涉及一种管廊污水压力管除臭滤净方法。

背景技术

管廊内污水压力管道内的污水中存在大量复杂的有机物质，这些污染物被微生物分解产生大量有毒有害气体，另外，水泵在运转时出现停电，停泵管道及时出现负压会引起管道震动或破坏，因此需在污水压力管适当位置设置排气阀。

目前管廊内污水压力管道排气方式主要有以下两种：1.一种是直接在污水压力管道上设置自动排气阀，气体通过自动排气阀排入管廊，通过管廊内排风系统排入廊外大气；2.另一种是在管廊内污水压力管道上设支管引出廊外，自动排气阀设在室外。第一种方法有毒有害气体直接排入管廊，若排风换气不及时，会使管廊内积存有毒有害气体，腐蚀电力、通信电缆，损害维修人员健康，另外，CH₄、H₂S达到一定浓度易燃烧爆炸，存在安全隐患。第二种方法有毒有害气体虽引出廊外，气体直接排入大气，污染环境，且引出支管内污水为死水，腐蚀严重。当前社会提倡保护环境、安全第一的发展理念，针对现状污水压力管道入廊排气存在的问题，提出一种针对污水压力管道自动排气的除臭滤净方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种管廊污水压力管除臭滤净方法，避免污水压力管道产生的有毒有害气体在管廊内积存，无支管引出管廊外，对管廊结构及管廊渗水无影响。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种管廊污水压力管除臭滤净方法，包括以下步骤：S1:根据污水压力管道的进排气量计算选择排气滤净装置，在排气滤净装置内填装滤料层，S2：沿污水压力管道的水流方向间隔设置排气支管，并在排气支管上设置自动排气阀，将步骤S1的填装滤料层的排气滤净装置套置于自动排气阀外部，使自动排气阀的排气口位于滤料层下方，排气支管和排气滤净装置均位于管廊的内部，污水压力管道内的气体通过排气支管进入自动排气阀内，S3:当污水压力管道内的污水中含气体量大于2％时，该气体会在污水压力管道内形成空气囊，空气囊运动到排气支管的高点顶托自动排气阀，自动排气阀自动打开，气体从自动排气阀排出，并进入滤料层吸收后排至管廊内部，直至污水压力管道内的气体压力等于管廊内的压力时，自动排气阀关闭。

优选地，排气滤净装置包括罐体、顶盖、以及滤料层，滤料层设在罐体的内部且位于自动排气阀的上方，罐体的上部的侧壁上开设有若干透气孔，透气孔位于滤料层的上方，顶盖可拆卸连接在罐体的顶部。

优选地，根据污水压力管道的进排气量计算得出罐体的内径，污水压力管道的进排气量计算公式为:Q＝0.2785*C_h*J^0.54*d^2.63，罐体的内径计算公式为：式中：Q为管道进排气量,C_h为海曾-威廉系数，J为水力坡降，d为管道内径，D为罐体内径，v为罐体内气体流速。

优选地，根据吸附剂用量及罐体内径计算设置滤料层的厚度，厚度计算公式：式中：h为滤料层厚度，D为罐体内径，V_{吸附剂用量}为吸附剂用量体积。

优选地，滤料层选用的材料为可更换或再生型材料。

优选地，滤料层由上至下依次为活性炭层、沸石层、以及金属有机骨架化合物层。

优选地，滤料层的厚度为42-67cm。

优选地，罐体呈圆柱状，罐体的内径为250-500mm。

优选地，排气支管每间隔600m-1000m设置一个。

优选地，排气支管上设有闸阀。

本发明的有益效果为：

1、气体自动排出并经净化处理后排放，可避免有毒有害气体在管廊内积存，避免对管廊主体结构及电力通信电缆的腐蚀，消除管廊内有毒有害气体积存的安全隐患，无支管引出廊外，对管廊结构及管廊渗水无影响。

2、通过对滤料层吸附厚度结合罐体尺寸的组合达到良好的气体处理效果。

3、滤料层选用的吸附材料为可更换或再生型材料，节能环保，后期维护简单。

4、排气滤净装置的体积小，减少占用综合管廊的空间。

附图说明

图1是应用本发明的管廊污水压力管除臭滤净系统及其管廊的主视结构示意图。

图2是应用本发明的管廊污水压力管除臭滤净系统及其管廊的侧视结构示意图。

图3是应用本发明的管廊污水压力管除臭滤净系统的主视结构示意图。

附图中的标记为：1-管廊，2-污水压力管道，3-排气支管，4-排气滤净装置，41-罐体，42-滤料层，421-活性炭层，422-沸石层，423-金属有机骨架化合物层，43-顶盖，44-透气孔，5-自动排气阀，51-阀体，52-不锈钢浮球，53-杠杆，54-阀瓣，55-排气口，6-闸阀。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图3所示，本实施例中提供的一种管廊污水压力管除臭滤净方法，包括以下步骤：

S1:根据污水压力管道2的进排气量计算选择排气滤净装置4，在排气滤净装置4内填装滤料层42。

S2:沿污水压力管道2的水流方向间隔设置排气支管3，并在排气支管3上设置自动排气阀5，相邻的两节污水压力管道2通过三通管连通，排气支管3通过三通管与污水压力管道2连通，排气支管3上设有闸阀6，根据计算选择排气滤净装置4并安装排气滤净装置4，排气滤净装置4通过不锈钢支架固定安装在管廊侧壁上，且位于排气支管的上方，将步骤S1的填装滤料层42的排气滤净装置4套置于自动排气阀5外部，使自动排气阀5的排气口55位于滤料层42下方，将自动排气阀5设置于排气滤净装置4的内部，排气支管3和排气滤净装置均位于管廊1的内部，污水压力管道2内的气体通过排气支管3进入自动排气阀5内，其中，排气支管3每间隔800m设置一个。

S3:当污水压力管道内的污水中含气体量大于2％时，该气体会在污水压力管道内形成空气囊，空气囊运动到排气支管的高点顶托自动排气阀，自动排气阀5自动打开，将气体从自动排气阀5排出，并进入滤料层吸收后排至管廊内部，直至污水压力管道内的气体压力等于管廊内的压力时，自动排气阀关闭。

具体的，自动排气阀5包括阀体51、不锈钢浮球52、杠杆53、阀瓣54、以及排气口55，排气口55设置在阀体51的顶部，杠杆53铰接在阀体51的内部，不锈钢浮球52设置在杠杆53的一端，阀瓣54设置在杠杆53的另一端。

其中，排气滤净装置4包括罐体41、顶盖43、以及滤料层42，滤料层42设在罐体41的内部且位于自动排气阀5的上方，罐体41的上部的侧壁上开设有若干透气孔44，透气孔44位于滤料层42的上方，顶盖43可拆卸连接在罐体41的顶部，可拆卸连接可以采用螺纹连接或卡扣连接，本实施例以螺纹连接为例，气体自下而上穿过滤料层42，有毒有害气体被滤料层42吸附去除，剩余的无害气体通过罐体41侧壁的透气孔44排出，进入管廊1，并通过管廊1内的排风系统排入管廊1外大气。

如此，气体自动排出并经净化处理后排放，可避免有毒有害气体在管廊1内积存，避免对管廊1主体结构及电力通信电缆的腐蚀，消除管廊1内有毒有害气体积存的安全隐患；另一方面因该系统体积较小可直接设置在管廊1内，无支管引出廊外，对管廊1结构及管廊1渗水无影响。

罐体41的材质、形状、内径、滤料层42的各层材料选用，每层的厚度，滤料层42的总体厚度、以及排气支管3的间距等均根据实际混合气体进排气量和混合气体中有毒有害气体类型等进行设置。本实施例中，建立相关数学模型，采取污水泵站提升水样，根据一定水力停留时间建立污水压力管道2模拟工作工况，分析污水压力管道2产生的CH₄、CO₂、H₂及H₂S等主要气体成分比例分别为50％～70％、20％～40％、1％～10％、0.01％～0.2％，混合气体中有毒有害气体的类型主要为H₂S和CH₄，根据气体分析成果，实验配比气体成分比例为CH₄:CO₂:H₂:H₂S＝60:32:7.8:0.2，并选择三种吸附材料进行吸附动力学分析，建立相关吸附模型，选择出最优吸附效果材料，进而明确吸附材料用量、更换或再生周期；结果表明，活性炭吸附去除率为95％，沸石吸附去除率为92％，金属有机骨架化合物吸附去除率为97％(主要去除对象为CH₄)，更换或再生周期为4个月。进行重复实验分析，配比气体成分CH₄:CO₂:H₂:H₂S＝60:32:7.8:0.2，重复建立吸附模型，评判吸附效果，结果显示配比混合气体去除率为82％-97％，其中H₂S去除率为100％，CH₄去除率为94％。根据实验分析结果，本方法对污水压力管道2内产生的有毒有害气体去除率达到了80％以上，极大的降低了其对综合管廊1结构及电缆的伤害，保护了维护管理人员的健康，工程应用前景良好。并且在管廊1有毒有害气体无法检测出时，可避免风机的频繁启停，可减轻综合管廊1机电维护负担。排气滤净装置4体积控制在一定范围之内，减少占用综合管廊1的空间。并且管道之间通过法兰连接，拆卸检修便利。

进一步的，根据污水压力管道的进排气量选择罐体41的内径，运行时排出的气体量很小，主要是管道内水中析出的少量气体。管道中有毒有害气体的种类受多种因素影响，如管道的结构、水力条件、温度、PH等条件的影响。采用微元法以微原体为研究对象，对单元体中气体的流入、流出、以及增加项进行分析研究。当管道内径为0.3(m)、海曾-威廉系数为100(C)、水头损失为1(m)、管长为800(m)时，排气量为0.031(m³/s)。当充水或事故泄空时，管道中的进排气体量等于管道进出水量。在已知一段管道的沿程水头损失h_f时，依据海曾-威廉公式计算，对于确定的管材，管道直径和水头损失可导出一段管道进排气量计算公式，污水压力管道的进排气量计算公式为:Q＝0.2785*C_h*J^0.54*d^2.63，上述式中：Q为管道进排气量，单位m³/s,C_h为海曾-威廉系数，d为管道内径，单位为m，J为水力坡降，J＝h_f/L，S为斜率，h_f为水头损失，L为该水头损失对应的流程。查阅《常用小型仪表及特种阀门选用安装》(图集号：01SS105)中一段管道的(吸)排气量计算公式：Q＝8.83(SD⁵)^1/2，上述式中：D为管道内径。由Q＝0.2785*C_h*J^0.54*d^2.63和Q＝8.83(SD⁵)¹²可以看出，管道内径大、坡度大，所需要排出的气体量大。在管道坡度相差不大时，排出气体量主要与管道的内径成正比。罐体41的内径计算公式为：上述式中，Q为管道进排气量，D为罐体内径，v为罐体内气体流速。在吸收过程中，由于吸收质不断进入吸附材料，故混合气体流量从罐体底到顶逐渐减少，在计算时，以罐体底气量为计算依据。综合管廊1内部空间限制条件，罐体41采用圆柱形结构形式，罐体41的材质为玻璃钢，罐体41的内径为300mm，通过对罐体41的尺寸设计以达到良好的气体处理效果。以上计算所用管径均指管道内径。

进一步的，根据实验所明确吸附剂用量与罐体内径尺寸计算设置滤料层42的厚度，滤料层42的厚度计算公式：上述式中：h为滤料层厚度，D为罐体内径，V_{吸附剂用量}为吸附剂用量体积，滤料层42选用的材料为可更换或再生型材料，节能环保，后期维护简单。滤料层42采用由上至下依次为10cm厚的活性炭层421、20cm厚的沸石层422、以及20cm厚的金属有机骨架化合物层423相结合，充分发挥各自吸附优势，滤料层42的厚度为50cm。通过对滤料层42吸附厚度结合罐体41尺寸的组合达到良好的气体处理效果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:根据污水压力管道的进排气量计算选择排气滤净装置，在排气滤净装置内填装滤料层；

S2：沿所述污水压力管道的水流方向间隔设置排气支管，并在所述排气支管上设置自动排气阀，将步骤S1的填装所述滤料层的排气滤净装置套置于自动排气阀外部，使所述自动排气阀的排气口位于所述滤料层下方，所述排气支管和排气滤净装置均位于管廊的内部，所述污水压力管道内的气体通过所述排气支管进入所述自动排气阀内；

S3:当所述污水压力管道内的污水中含气体量大于2％时，所述自动排气阀自动打开，气体从所述自动排气阀排出，并进入所述滤料层吸收后排至所述管廊内部，直至所述污水压力管道内的气体压力等于所述管廊内的压力时，所述自动排气阀关闭。

2.根据权利要求1所述的管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于：

所述排气滤净装置包括罐体、顶盖、以及所述滤料层；

所述滤料层设在所述罐体的内部且位于所述自动排气阀的上方；

所述罐体的上部的侧壁上开设有若干透气孔，所述透气孔位于所述滤料层的上方；

所述顶盖可拆卸连接在所述罐体的顶部。

3.根据权利要求2所述的管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于：

根据所述污水压力管道的进排气量计算得出所述罐体的内径；

所述污水压力管道的进排气量计算公式为:Q＝0.2785*C_h*J^0.54*d^2.63；

所述罐体的内径计算公式为：

式中：Q为管道进排气量,C_h为海曾-威廉系数，J为水力坡降，d为管道内径,D为罐体内径，v为罐体内气体流速。

4.根据权利要求3所述的管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于：

根据吸附剂用量及罐体内径计算设置所述滤料层的厚度；

所述滤料层的厚度计算公式：

式中：h为滤料层厚度，D为罐体内径，V_{吸附剂用量}为吸附剂用量体积。

5.根据权利要求4所述的管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于：

所述滤料层选用的材料为可更换或再生型材料。

6.根据权利要求5所述的管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于：

所述滤料层由上至下依次为活性炭层、沸石层、以及金属有机骨架化合物层。

7.根据权利要求6所述的管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于：

所述滤料层的厚度为42-67cm。

8.根据权利要求3所述的管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于：

所述罐体呈圆柱状，所述罐体的内径为250-500mm。

9.根据权利要求1所述的管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于：

所述排气支管每间隔600m-1000m设置一个。

10.根据权利要求1所述的管廊污水压力管除臭滤净方法，其特征在于：

所述排气支管上设有闸阀。