FESE 前沿研究:高效控制重力式下水道中硫化氢和甲烷的新方法:氢氧化钠和亚硝酸盐的组合使用

用于收集和输送污水的下水道系统是城市发展的重要基础设施.由于通风不良,污水管道中容易形成厌氧环境,这促进了管壁上生物膜和沉积物中硫酸盐还原菌(SRB)和产甲烷菌(MA)的生长。因此,污水系统中通常会产生大量的硫化氢(H2S)和甲烷(Methane),产生的硫化氢威胁着管道工人和周围居民的健康.所以控制管道中的硫化物至关重要,这不仅可以减缓对混凝土管道的腐蚀而且可以改善周围环境.但目前用氢氧化钠耦合亚硝酸盐控制有害气体的方法却鲜有报道,尤其是其在重力式下水道中的实际性能和控制持续时间有待研究.

基于上述关键问题,本文为了控制重力式下水道中的硫化氢和甲烷产量,提出了一种创新的氢氧化钠(NaOH)与亚硝酸盐(Nitrite)联合处理方法(图1),克服了传统单一化学处理的缺点.结果表明,通过联合添加氢氧化钠与亚硝酸,硫化氢和甲烷的减少量分别为96.01%和91.49%.NaNO2消耗量下降42.90%,NaOH消耗率同样呈下降趋势.与单一使用亚硝酸钠相比,废水C/N比提高到约0.61 mg COD/mg N。同时,中间体N2O和残留甲烷的温室效应约为48.80 g CO2/m3,远低于无控制的(260 g CO2/m3).其次,通过化学添加剂可有效破坏生物膜,阻止其进入污水,降低了生物量,从而抑制了生物膜活性的恢复,可有效延长控制时间。硫化物生成率和硫酸盐还原率也分别降低了92.32%和85.28%.本研究进一步通过经济分析来评估该方法的成本经济效益.结果证实,与传统控制方法相比,该方法的成本仅为3.92 * 10–3 $/m3,这有机会成为重力式下水道中硫化物和甲烷控制的一种具有成本效益的新方法。

污水管道系统中的硫化氢和甲烷严重影响自然和人类生活环境,且甲烷在污水管道中积聚可能会导致潜在的危险事故.该文章提出并分析了NaOH和Nitrite联合处理方法的实用性和经济可行性,并总结以下发现:

2.减少亚硝酸盐的使用量,并为其提供替代方案。同时,硫化氢和甲烷产量的下降大大地减少环境污染.

4.具有成本效益的处理策略应得到高度重视,且逐步优化该方案的可行性及最佳投放比例.

薛锦凯,男,加拿大里贾纳大学工程学院环境系统工程系助理教授。主持里贾纳大学寒区水资源回收实验室(CRWRRL)。主要研究方向为新型水与污水处理及回用技术。课题组网站:

陈剑飞,男,24岁,加拿大里贾纳大学工程学院2021级环境工程专业硕士生。导师为薛锦凯副教授。主要研究方向为固废渗透液处理再利用和电氧化处理新型污染物。目前以共同一作身份在Results in Engineering发表地热开采相关论文1篇,二作身份在《环境科学与工程前沿》上发表有关微塑料论文1篇。获得过萨斯喀彻温省研究创新奖学金,优秀毕业生奖等。

张琳,女,24岁,加拿大里贾纳大学工程学院2022级环境工程专业硕士生。导师为薛锦凯副教授。目前主要研究方向为固废渗透液处理再利用及水中杂质处理与降解。曾获得加拿大滑铁卢大学Dean’s Honour List荣誉表彰。

李文豪,男,加拿大里贾纳大学环境工程专业2021级本科生。CRWRRL本科科研实习生。

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