CN110627214A - 一种改善管道内有毒气体的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善管道内有毒气体的装置，其特征在于，包括能够产生蓝光的发光件、连接在发光件上的空心球填料、用于悬挂发光件的连接件和用于移动连接件的转动装置，连接件的两端分别连接在转动装置上，通过转动装置的转动使得连接件可沿管道方向移动。本装置通过蓝光灯的照射，相比其他波长的灯光具有更好的水质处理效果，能够促进污水中原有藻细胞的生长，形成菌藻共生体系，对管道中硫化氢等有毒气体的控制起到很好的效果；采用蓝光灯管与空心球填料相结合，可以使光照最大程度照射到污水，有利于空心球填料的挂膜。

Description

一种改善管道内有毒气体的装置和方法
技术领域
本发明属于管道环境处理技术领域，具体涉及一种利用蓝光灯管和空心球填料结合改善管道内有毒气体的装置和方法。
背景技术
作为重要的基础设施之一，城市排水管网承担着收集、运送城市废水与工业废水的角色，在城市水环境循环利用中发挥着重要的作用。污水管网本身也是生化系统，产甲烷菌与硫酸盐还原菌的生存条件相似，在生化过程中产生并释放放硫化氢、甲烷以及其它有毒组分的气体。其中，硫化氢的产生引起管道腐蚀并散发臭味等问题一直是危害管网健康运行的主要原因之一。腐蚀问题主要造成管道的破损，致使污水外渗、覆土层水土流失，严重时造成路面局部坍塌，不仅污染地下水源和土壤，造成城市环境慢性病，还给市政带来巨大的经济损失，腐蚀的管道用于维修与重建费用均较大。硫化氢散发的恶臭问题除了污染环境，对人体也产生了一定的危害。据调查，恶臭对人体造成的危害排名第二，仅次于噪音。硫化氢是可溶于水、无色、有臭鸡蛋气味的剧毒气体，是强烈的刺激性、窒息性神经毒素，近年来污水管网硫化氢致人死伤事件时有发生，由于硫化氢气体造成的腐蚀及对健康的严重危害，因此，排水管网内硫化氢气体的控制对城市的发展来说尤为重要。
对于硫化氢气体的控制，国内研究相对较少，大多应用化学品静态吸附或者采用附带吸附材料的抽气装置抽取气体去除硫化氢。国外对排水管道内硫化氢气体有较多的研究，多集中在通过化学手段或者物理手段，主要有六个方面：(1)注入氧气或者空气，打破污水管网的厌氧条件，抑制厌氧微生物的生长，也可将硫化物氧化为硫酸盐，减少硫化氢的生成；(2)提高污水环境的pH值，抑制产甲烷菌和硫酸盐还原菌的活性；(3)投加铁盐，通过沉淀硫化物从而降低硫化物浓度；(4)投加钼酸盐，利用钼酸盐抑制剂的作用来控制硫化氢的产生；(5)投加抗菌剂，灭活并减少硫酸盐还原菌的数量；(6)提高管道内污水环境的氧化还原电位，控制硫化物和甲烷的产生。
这些措施虽然对硫化氢的控制确实有效，但是却存在着不同程度的缺陷。例如：提高氧化还原电位的措施，注氧，虽都能控制硫化氢，但是一定程度上也增加了脂肪酸的消耗，对下游的脱氮除磷产生不利影响；提高pH所加的碱石灰，设备复杂，且当连续加入时，成本非常高；铁盐投加也一样，对管道内硫化氢控制非常有效，但是连续加入装置复杂并且会导致有害气体控制成本增加。
发明内容
针对现有技术的缺陷和不足，本发明提出了一种改善管道内有毒气体的方法和装置，解决目前的管道内有毒气体处理方法或装置成本高或对下游的脱氮除磷产生不利影响的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种改善管道内有毒气体的装置，其特征在于，包括能够产生蓝光的发光件、连接在发光件上的空心球填料、用于悬挂发光件的连接件和用于移动连接件的转动装置，所述的连接件的两端分别连接在转动装置上，通过转动装置的转动使得连接件可沿管道方向移动。
具体的，该装置包括多个单元体，每个单元体包括一个连接件、两个转动装置和多个发光件，其中，两个转动装置分别设置在两个检查井的侧壁上，所述的连接件两端分别连接在两个转动装置上，多个发光件沿管道方向悬挂在连接件上。
具体的，所述的转动装置为转盘，连接件为柔性连接绳，柔性连接绳的两端缠绕在转盘上。
优选的，所述的发光件的高度根据管道内污水水量设置有三个高度，分别为污水充满度为0.3、充满度为0.5和充满度为0.75。
具体的，所述的发光件包括透明外壳和设置在外壳内部的蓝光灯珠，蓝光灯珠通过电线串接，电线沿井壁布设，电线外部覆盖有防水材料，蓝光灯珠由设置在路面上的太阳能板供电。
具体的，所述的空心球填料为球形多孔结构，空心球填料的一端设置有用于插装所述的发光件的凹槽，空心球填料为轻质材料，能够漂浮在水面，保证发光件能够提供最大面积光照。
本发明还公开了一种改善管道内有毒气体的方法，该方法使用上述装置实现，该方法包括：
在管道内悬挂多个能够产生蓝光的发光件，空心球填料连接在发光件上，且多个发光件沿管道径向的高度不同；当水量较小时，最低高度的空心球填料和发光件会浸没在水中，处于半悬浮状态；水量达到最大时，全部填料带处于浸没状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本装置通过蓝光灯的照射，相比其他波长的灯光具有更好的水质处理效果，能够促进污水中原有藻细胞的生长，形成菌藻共生体系，对管道中硫化氢等有毒气体的控制起到很好的效果；采用蓝光灯管与空心球填料相结合，可以使光照最大程度照射到污水，有利于空心球填料的挂膜。
将蓝光灯管与空心球填料高度设置在不同的高度，可根据水量大小确定生物量，不会造成管道堵塞等问题。
附图说明
图1是本发明装置在管道内布置示意图。
图2是本发明的发光件和空心球填料的连接结构示意图。
附图中各标号的含义：
1-发光件，2-空心球填料，3-连接件，4-转动装置，5-管道，6-检查井，7-太阳能板；
11-外壳，12-蓝光灯珠，13-电线；
21-凹槽。
以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。
具体实施方式
本发明的装置主要应用于城市污水管道，目的为更好控制管道中硫化氢等有毒气体的排放，并有改善出水水质的效果，在当下应用的管道气体控制方案中，更多集中于投加药物等方法，存在投资大的缺陷。本装置通过蓝光照射，就会在管壁和填料上形成生物膜，其中为藻和微生物，形成菌藻共生体系，通过蓝光灯管的持续照射，菌藻共生体系中的微藻会进行光合产氧，产生氧气，打破污水管道中产硫化氢的厌氧环境，从而对硫化氢有毒气体的产生达到一定程度的抑制，菌藻共生体系同时还可以改善水质，减轻下游污水处理厂一部分负担。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例中，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1
本实施例给出一种改善管道内有毒气体的装置，如图1所示，该装置包括能够产生蓝光的发光件1、连接在发光件1上的空心球填料2、用于悬挂发光件1的连接件3和用于移动连接件3的转动装置4。
其中，本实施例中发光件1包括透明外壳11和设置在外壳内部的蓝光灯珠12，蓝光灯珠12通过电线13串接，电线13沿井壁布设，电线13外部覆盖有防水材料，蓝光灯珠12由设置在路面上的太阳能板7供电，达到节能、运行方便的效果。
如图2所示，空心球填料2为球形多孔结构，具体由聚丙烯多面空心球组成，能够保证半浸没悬浮于水面，达到良好的挂膜状态。空心球填料2的一端设置有用于插装所述的发光件的凹槽21，外壳11为管状，空心球填料通过凹槽插接在外壳11的底部。通过将蓝光灯管与填料结合应用，达到光照利用最大化，实现更好地挂膜。
连接件3为柔性连接绳，转动装置4为转盘，柔性连接绳的两端缠绕在转盘上，随着转盘的转动，连接绳两端一收一放使得管道内的连接绳移动，方便更换空心球填料和灯管的检修。
本实施例中一个连接件3、两个转动装置4和多个发光件1形成一个单元，其中，两个转动装置4分别设置在两个检查井6的侧壁上，连接件3两端分别连接在两个转动装置4上，多个发光件1沿管道5方向悬挂在连接件3上，且多个发光件1沿管道5径向的布置高度不同。可根据管道水质情况设置多个单元。
在本实施例中，发光件1的高度根据管道5内污水水量设置有三个高度，分别为污水充满度为0.3、充满度为0.5和充满度为0.75。
实施例2
本实施例给出一种改善管道内有毒气体的方法，该方法使用实施例1中的装置实现，该方法包括：
首先，在管道5内悬挂多个能够产生蓝光的发光件1，空心球填料2连接在发光件1上，且多个发光件1沿管道径向的高度不同，设置高度可参考实施例1或者根据需要设置；当水量较小时，最低高度的空心球填料2和发光件1会浸没在水中，处于半悬浮状态；水量达到最大时，全部空心球填料2和发光件1处于浸没状态。
以下给出本发明的装置和方法对管道内有毒气体处理的性能测试：
性能测试实验
①污水处理效果测定
将数量、大小均等的空心球填料包在纱布中，共六份，每两份装于一个反应器中。实验所用污水取自南院污水检查井，COD、NH4-N、TN和TP的初始浓度分别为320mg/L，29.12mg/L，39.3mg/L和7.1mg/L，使用前将污水储存于4℃下。
所有实验均在1000mL玻璃液体中进行，具有600mL工作体积，每两份空心球填料作为一份，将填料加入锥形瓶中。反应温度为室温，三个反应器分别为R1、R2和R3，条件设定如下：
R1：加入400ml污水和200ml滤后藻水(过0.45um膜)，使用两个蓝光灯保证足够强度的光，用封口塞密封锥形瓶，营造厌氧条件。
R2：加入400ml污水和200ml藻水(不处理)，光照条件和厌氧条件同R1。
R3(对照组)：加入400ml污水和200ml滤后藻水(过0.45um膜)，锥形瓶用锡箔纸覆盖以避免光透射，厌氧条件同R1。
将锥形瓶置于120rpm的振荡器中模拟管道水流条件，每两天更换一次污水，挂膜三十天后，测定其对COD、TP的去除效果、气相指标的变化。表一
由实验结果可知，通过蓝光灯照射，确实可以促进污水中藻细胞的生长，效果甚至强于接种藻细胞，在水质上可以得到很好的改善，重要的是能够对有毒气体达到很好的控制。
②本发明电能消耗测算
设定排水管网管道长度40m，经计算，这部分管道所需灯管30m，每周电能消耗约为12.5度电，达到更大面积蓝光照射的同时更加节能。
③经济分析
在排水管中硫的控制方面，大多用药物控制，因此在药物投资较高，在本发明中，主要投资于填料和电费。
空心球填料选择50mm直径填料，按照100个/30元计，一条管道仅需要投资12元。电费按照0.6元/度来算，则每月仅需约为30元，且正常天气仅需太阳能板就足够供电。灯管与其他控制方法相比，更加节能，经济合理。

Claims (7)

1.一种改善管道内有毒气体的装置，其特征在于，包括能够产生蓝光的发光件(1)、连接在发光件(1)上的空心球填料(2)、用于悬挂发光件(1)的连接件(3)和用于移动连接件(3)的转动装置(4)，所述的连接件(3)的两端分别连接在转动装置(4)上，通过转动装置(4)的转动使得连接件(3)可沿管道(5)方向移动。
2.如权利要求1所述的改善管道内有毒气体的装置，其特征在于，该装置包括多个单元体，每个单元体包括一个连接件(3)、两个转动装置(4)和多个发光件(1)，其中，两个转动装置(4)分别设置在两个见检查井(6)的侧壁上，所述的连接件(3)两端分别连接在两个转动装置(4)上，多个发光件(1)沿管道(5)方向悬挂在连接件(3)上，且多个发光件(1)沿管道(5)径向的布置高度不同。
3.如权利要求1或2所述的改善管道内有毒气体的装置，其特征在于，所述的转动装置(4)为转盘，连接件(3)为柔性连接绳，柔性连接绳的两端缠绕在转盘上。
4.如权利要求1或2所述的改善管道内有毒气体的装置，其特征在于，所述的发光件(1)的高度根据管道(5)内污水水量设置有三个高度，分别为污水充满度为0.3、充满度为0.5和充满度为0.75。
5.如权利要求1或2所述的改善管道内有毒气体的装置，其特征在于，所述的发光件(1)包括透明外壳(11)和设置在外壳内部的蓝光灯珠(12)，蓝光灯珠(12)通过电线(13)串接，电线(13)沿井壁布设，电线(13)外部覆盖有防水材料，蓝光灯珠(12)由设置在路面上的太阳能板(7)供电。
6.如权利要求1或2所述的改善管道内有毒气体的装置，其特征在于，所述的空心球填料(2)为球形多孔结构，空心球填料(2)的一端设置有用于插装所述的发光件的凹槽(21)。
7.一种改善管道内有毒气体的方法，其特征在于，使用权利要求1至6任一项所述的装置，该方法包括：
在管道(5)内悬挂多个能够产生蓝光的发光件(1)，空心球填料(2)连接在发光件(1)上，且多个发光件(1)沿管道径向的高度不同；当水量较小时，最低高度的空心球填料(2)和发光件(1)会浸没在水中，处于半悬浮状态；水量达到最大时，全部空心球填料(2)和发光件(1)处于浸没状态。
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