一种排除污水管网内有害气体的方法及装置 |
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| 申请号 | CN201710522688.3 | 申请日 | 2017-06-30 | 公开(公告)号 | CN107268765A | 公开(公告)日 | 2017-10-20 |
| 申请人 | 西安建筑科技大学; | 发明人 | 卢金锁; 周传; 王社平; 于玺; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种排除污 水 管网内有害气体的装置和方法，将 建筑物 上的排水立管通过出户管连接在检查井上；在污水主干管下游建筑物上的通气管的底端连接集气罩，在通气管的另一端设置旋转 风 帽，将检查井的井盖密封，使得有害气体汇聚在污水主干管中，排水立管在排水过程中将外界气体带入检查井并不断累积，井内气压升高，带动污水主干管内部气体流动，通过集气罩收集污水主干管中的气体，最后通过通气管排出。本发明装置简单，占地空间小，对公路交通影响程度低；成本低，无需额外添加动 力 装置，通气管末端的旋转风帽可以在微弱的 风力 作用下就可以实现排气。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种排除污水管网内有害气体方法，该方法对污水主干管、检查井、建筑物上的排水立管和通气管进行处理，其特征在于：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种排除污水管网内有害气体的方法及装置技术领域[0001] 本发明涉及建筑排水和市政工程领域，具体涉及一种排除污水管网内有害气体的装置和方法。 背景技术[0002] 当城市污水管网内累积甲烷和硫化氢等有害气体时，会影响管网的正常排污功能。甲烷与空气发生低浓度混合(5％)的情况下极易被明火点燃甚至发生爆炸，而高浓度的硫化氢气体不但会毒害人体健康，还会腐蚀管道而引发污水泄漏。美国环保署对地下污水管网的调查发现，污水管道受到的腐蚀根本原因在于硫化氢的产生和聚集，当硫化物的浓度达到2mg/L时，管壁会发生严重的腐蚀，每年的腐蚀速率可以在2.5mm与 10mm之间。厌氧环境下微生物的大量繁殖是导致甲烷和硫化氢产生并累积的直接原因。随着污水在管网内的流动，氧气逐渐被微生物和细菌消耗，但难以得到补充，在这种环境下，一些厌氧细菌(硫酸盐还原菌和甲烷菌) 开始大量繁殖，并将污水中的大分子有机物通过一系列生物化学反应，产生硫化氢并逸散到空气当中。若硫化氢不能及时地从管网内部排放出来，就会不断累积，附着到内部潮湿的边壁上，最终腐蚀污水管道。 [0003] 因此，能否改善管网内厌氧环境，抑制厌氧细菌的繁殖，是减少降低有害气体累积量并避免人员伤亡事故的关键所在。为达到这个目的，目前采取的措施主要有两种：(1)鼓风法：通过检查井或者管道口的鼓风机，可以将新鲜空气输送到管道内部，将厌氧环境转变为好氧环境，从而抑制了甲烷和硫化氢的产生。(2)投加法：投加法的作用原理各不相同。若为了抑制有关微生物的活性，创造碱性环境，可以投加生石灰等；若为了影响甲烷和H2S的产生，可以提高水体的氧化还原电位，投加硝酸盐等物质；若为了控制硫化物的逸散过程，可以加入金属离子，促使硫化物转变形成金属硫化物得以沉积。现有的两种方法都可以降低地下污水管道内有害气体浓度，改善管网内部的厌氧环境，但同时也有一定的局限性。鼓风法尽管迅速提高管道内的氧气浓度，将厌氧环境转变为好氧环境，但是作用时间并不能长久地维持下去；并且，受氧气传质作用的限制，鼓风法难以对沉积在管道底泥的微生物产生影响。投加法需要投加大量药品，因此不够经济，并且药品种类会对处理效果产生影响，新加入的药品也会影响到污水最终的处理效果。 发明内容[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现： [0006] 一种排除污水管网内有害气体方法，该方法对污水主干管、检查井、建筑物上的排水立管和通气管进行处理，包括以下步骤： [0007] 将建筑物上的排水立管连接在检查井上，将污水主干管下游建筑物的通气管连接在污水主干管上，将检查井密封，使得气体汇聚在污水主干管中；排水立管在排水过程中将外界气体带入检查井，使得检查井内气压不断升高，从而推动污水主干管内部气体流动，最终通过通气管排出。 [0008] 进一步的，连接在检查井上的排水立管优选污水主干管上游建筑上的排水立管。 [0009] 进一步的，在通气管末端设有集气罩(6)，所述的集气罩的位置高于检查井内的最高水位，通气管顶端设有旋转风帽(7)，污水主干管内部的气体沿水流方向流动至污水主干管下游的通气管处，在集气罩和旋转风帽的作用下使得气体通过通气管排出。 [0010] 本发明还给出一种排除污水管网内有害气体的装置，该装置分别设于检查井、建筑物的通气管和排水立管上，所述的检查井设于污水主干管上，该装置包括集气罩、旋转风帽和封闭帽； [0011] 所述的集气罩设于检查井中，所述的集气罩连接在污水主干管下游建筑物上的通气管一端，所述的旋转风帽设于通气管的另一端； [0012] 所述的排水立管接通在检查井上； [0013] 所述的检查井通过封闭帽密封。 [0014] 进一步的，所述的污水主干管上游建筑物上的排水立管通过一出户管连接在检查井上。 [0015] 进一步的，所述的检查井井盖上的开启孔通过封闭帽密封；所述的封闭帽包括帽盖、帽柄和提钩，所述的帽柄连接在帽盖一端，所述的提钩设于帽盖另一端。 [0016] 进一步的，所述的帽盖呈伞状，所述的帽盖上设有凹槽，所述的凹槽中设有转轴，所述的提钩连接在转轴上。 [0017] 进一步的，所述的集气罩的位置高于检查井中的最高水位。 [0018] 进一步的，所述的旋转风帽上设有一辅助管，所述的辅助管的一端置于通气管中，辅助管的另一端穿过旋转风帽。 [0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0020] (1)本发明通过将污水管和建筑物排水立管连接，利用排水立管中水流自由下落时携带的气体不断在检查井内累积，污水管中气压的累积使得污水管道两端存在气压差，进而推动管道内部的气体沿着水流的方向运动，最后经过通气管排出，实现了污水管道内部的空气交换，改善了厌氧环境。 [0021] (2)本发明装置简单，占地空间小，对公路交通影响程度低。 [0023] 图1为本发明通气管与密封检查井的连接示意图。 [0024] 图2为旋转风帽与通气管的连接示意图。 [0025] 图3为检查井示意图。 [0026] 图4为检查井封闭帽连接示意图。 [0027] 图5为污水主干管与建筑物排水管整体连接示意图。 [0028] 附图中各标号的含义：1-污水主干管，2-污水干管，3-检查井，4-排水立管，5-通气管，6-集气罩，7-旋转风帽，8-出户管，9-连接管； [0029] (3-1)-井盖，(3-2)-开启孔，(3-3)-封闭帽，(3-3-1)-帽盖，(3-3-2) -帽柄，(3-3-3)-提钩，(3-3-4)-凹槽，(3-3-5)-转轴；(7-1)-辅助管。 [0030] 以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。 具体实施方式[0031] 现有的建筑物上的通气管底端与排水立管接通，另一端位于建筑物顶部，排水立管连接在地面以下的出户管上，出户管与污水干管连接，污水干管接通至检查井中，建筑物排水通过污水干管汇聚至污水主干管中。本发明通过在污水主干管两端造成气压差，实现管内内部的气体交换，改善厌氧环境。对于一段有可能发生有害气体累积的污水管道来说，在常规情况下，污水管道内部气压与两端检查井内的气压基本保持恒定，因而管道内的有害气体发生累积；此时如果能够将其上游的检查井和建筑物的排水立管相连，下游的检查井和另一栋建筑的通气管相连，便可以将排水立管中水流自由下落时携带的气体利用起来，再借助于现有的一些设施，实现污水管道内部的气体交换，抑制厌氧微生物的繁殖。当排水立管4与污水主干管1上的检查井直接相连的时候，那么排水立管内的一部分气体也将随着水流进入检查井，进一步地，若将检查井封闭，气体的不断累积就可以在检查井内形成局部的正压环境，使得上游检查井和下游检查井之间形成压力差，推动污水中有害气体的移动；另一方面，如果能够将污水主干管1下游的个检查井3与高层建筑的通气管5道相连，当风帽7在风力作用下转动时，能够将通气管内的气体抽送出来。这样一来，高层建筑的通气管以及与之相连的检查井会形成局部的负压环境。污水主干管1两端的气压差便可以推动管道内部的气体沿着水流的方向运动，最后经过通气管 5排出，实现了污水管道内部的空气交换，改善了厌氧环境，从而解决频繁发生的管道爆炸和有毒气体泄漏问题。 [0032] 目前的检查井为了安装和维修方便，一般在井盖上开设有开启孔3-2，为了防止有害气体通过井盖上的孔洞逸散出来，需要对检查井进行密封处理。本发明采用封闭帽将开启孔堵住，在不影响地面交通和检查井发挥正常功效的基础上使得有害气体在检查井内不断累积。具体的，封闭帽包括帽盖3-3-1、帽柄3-3-2和提钩3-3-3，帽柄连接在帽盖一端，提钩3-3-3 设于帽盖另一端，帽盖3-3-2呈伞状，帽盖上设有凹槽3-3-4，凹槽3-3-4 中设有转轴3-3-5，提钩3-3-3连接在转轴3-3-5上。当需要打开开启孔时，利用挂钩将封闭帽提起就可以了。 [0033] 本发明在位于检查井内的通气管5末端设置有集气罩6。特别地，集气罩的布置要高于检查井内可能出现的最高水位，以保证气体尽可能全部从通气管中排出。 [0034] 本发明在建筑物上方的通气管顶部设置有旋转风帽7，风帽高出建筑物屋顶的距离大于2米，当风向为水平时，风帽会发生转动，风帽背面的负压可以提供垂直方向的抽吸力，使得通气管内部的气体排放出来。进一步的，在风帽上设置辅助管7-1，可以强化抽吸效果，加快通气管内部的气体运移速度。 [0035] 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，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。 [0036] 实施例1 [0037] 本实施例给出一种排除污水管网内有害气体方法，该方法对建筑物上的排水立管和通气管进行处理，包括：将建筑物上的排水立管连接在检查井上，将污水主干管下游建筑物的通气管连接在污水主干管上，将检查井密封，使得气体汇聚在污水主干管中；排水立管在排水过程中将外界气体带入检查井，使得检查井内气压不断升高，从而带动污水主干管内部气体流动，最终通过通气管排出。 [0038] 实施例2 [0039] 如图1至图4所示，本实施例给出一种排除污水管网内有害气体的装置，该装置分别设于检查井3、建筑物的通气管5和排水立管4上，检查井3设于污水主干管1上，污水主干管1与水平面呈坡度倾斜；该装置包括集气罩6和旋转风帽7，集气罩6设于检查井3中，检查井的井盖3-1 密封，污水主干管1下游建筑物上的通气管5的一端通过一连接管9连接在集气罩6上，旋转风帽7设于通气管5的另一端，排水立管4通过一出户管8连接在检查井3上，排水立管4内的水流从上而下自由跌落时将外界气体带入检查井3并不断累积，随着气压的不断升高，将推动污水主干管1内部积存的有害气体沿着水流方向移动，集气罩6收集污水主干管中的气体通过通气管5排出； [0040] 污水主干管1上游建筑物上的排水立管4通过出户管8连接在检查井 3上。检查井井盖3-1上的开启孔3-2通过封闭帽3-3密封；封闭帽3-3 包括帽盖3-3-1、帽柄3-3-2和提钩3-3-3，帽柄3-3-2连接在帽盖3-3-1一端，提钩3-3-3设于帽盖3-3-2另一端。帽盖3-3-2呈伞状，帽盖3-3-2上设有凹槽3-3-4，凹槽3-3-4中设有转轴3-3-5，提钩3-3-3连接在转轴3-3-5 上。集气罩6的设置位置高于检查井中可能出现的最高水位。 [0041] 另一个技术方案与实施例1的区别在于：旋转风帽7上设有一辅助管 7-1，辅助管7-1的一端置于通气管5中，辅助管7-1的另一端穿过旋转风帽。 [0042] 实施例3 [0043] 本实施例给出一种排除污水管网内有害气体方法，使用实施例2所述的装置，包括以下步骤：首先检测污水主干管中有害气体的浓度；一般，当人开始在检查井附近嗅到难闻的气味时，表明此处有害气体(硫化氢) 的浓度已经超过0.41ppm，此时，将建筑物上的排水立管4通过出户管8 连接在检查井3上；在污水主干管1下游建筑物上的通气管5的底端连接集气罩6，在通气管5的另一端设置旋转风帽7，将检查井3的井盖3-1 密封，使得有害气体汇聚在污水主干管1中，当排水立管4内的水流从上而下自由跌落时携带的气体不断在检查井内累积，形成气压差，推动污水主干管1内部积存的有害气体沿着水流方向移动，最后通过集气罩6收集污水主干管中的气体，并通过通气管6排出。 [0044] 为了验证排水立管内水流的自由下落能够使排水立管内的气体进入检查井，从而推动污水主干管内的气体流动，进行了2组现场试验。第一组试验在一栋7层建筑物的屋顶进行，测试屋顶通气管处的气压和风速变化；第二组实验在该建筑物出户管所接的检查井附近进行，测试开启孔处的气压和风速变化。 [0045] 第一组试验的结果表明：排水立管内水流的自然下落过程中，会有 760.96～1020.4L的气体被吸入排水立管，也就意味着有几乎同样体积的气体进入检查井。第二组实验的结果表明：在检查井没有密封的情况下，6％的气体从检查井的开启孔内溢出，94％的气体沿着污水主干管顶部空间移动，这部分进入检查井内的气体全部沿着污水主干管的顶部空间移动，因此，本发明通过在开启孔中设置封闭帽3-3，使得这部分进入检查井内的气体全部沿着污水主干管的顶部空间移动，从而对检查井中原有的有害气体起到推动作用。 除此之外，实验前后对建筑旁检查井内气体成分和浓度进行了检测，结果表明建筑旁两处检查井内的H2S和CH4浓度全部降为0，即本发明方法处理的污水主干管中的有害气体得到明显的减少。 |
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