本發(fā)明涉及污水處理與資源化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于控制管道腐蝕惡臭的處理系統(tǒng)及處理方法。

背景技術(shù)：

污水管道腐蝕惡臭是全球問(wèn)題，嚴(yán)重威脅人體與環(huán)境健康，管道維修與重建的花費(fèi)巨大，因此，防治管道腐蝕惡臭問(wèn)題極其嚴(yán)峻。而污水中硫化物是引起管道問(wèn)題的主要污染物，它是由附著在管壁生物膜與管底沉積物的硫酸鹽還原菌引起的。因此，解決管道腐蝕惡臭問(wèn)題的根本辦法是抑制或殺死硫酸鹽還原菌。

目前較多的控制方法卻局限在去除水體中已存在的硫化物，如曝氣充氧、調(diào)節(jié)ph成酸性、硝酸鹽氧化、金屬鹽沉淀等。由于水體中硫化物源源不斷地從生物膜和沉積物中產(chǎn)生，因此以上方法是持續(xù)地投加過(guò)程，將引起高費(fèi)用、大量藥劑消耗缺點(diǎn)，長(zhǎng)期用這些方法進(jìn)行實(shí)際管道控制尤其困難。因此，找到一種可持續(xù)發(fā)展的控制方法是必要的。最近游離亞硝酸(fna)，也稱(chēng)自由亞硝酸，被發(fā)現(xiàn)是一種微生物滅活劑，在污水處理體系中發(fā)揮著重要作用。最新的研究表明fna可以殺死管道生物膜硫酸鹽還原菌，同時(shí)也可以抑制產(chǎn)甲烷菌活性，進(jìn)而抑制硫化物和甲烷的生成，如cn102939013a公開(kāi)了一種用于在包含硫酸鹽還原細(xì)菌或產(chǎn)甲烷古細(xì)菌(或兩者)的環(huán)境中控制此類(lèi)生物的活性的方法，包括利用游離亞硝酸或用包含亞硝酸根的具有低于7的ph的溶液處理該環(huán)境，或通過(guò)將亞硝酸鹽添加至環(huán)境并且使環(huán)境中的ph低于7來(lái)處理環(huán)境。

而fna投加過(guò)程一般是間歇過(guò)程，投加處理時(shí)間間隔可長(zhǎng)達(dá)10天左右。但目前實(shí)際應(yīng)用中通常是用亞硝酸鹽和鹽酸藥劑制備fna，即使采用間歇投加處理方式的藥劑消耗量也很大，這會(huì)引起昂貴的藥劑費(fèi)用，并且還會(huì)向環(huán)境中引入額外氮污染物，增加后續(xù)污水處理工藝過(guò)程的壓力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是fna藥劑費(fèi)用高、消耗量大且不能長(zhǎng)期實(shí)際控制污水管道。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于控制管道腐蝕惡臭的處理系統(tǒng)，包括：

依次連接的尿液儲(chǔ)存池、游離亞硝酸反應(yīng)池和游離亞硝酸投加系統(tǒng)；

所述尿液儲(chǔ)存池用于原位收集并水解尿液；

所述游離亞硝酸反應(yīng)池用于將水解后的尿液通過(guò)亞硝化反應(yīng)制備游離亞硝酸溶液；

所述游離亞硝酸投加系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)所述游離亞硝酸溶液與待處理管道接觸。

優(yōu)選地，所述尿液儲(chǔ)存池為封閉式，所述水解為密閉水解2-6d。

優(yōu)選地，所述游離亞硝酸反應(yīng)池包括序批式反應(yīng)器，所述序批式反應(yīng)器包括曝氣裝置、好氧裝置和溶解氧控制裝置；所述曝氣裝置用于給所述亞硝化反應(yīng)提供氧氣；所述好氧裝置用于將水解后含氨氮的尿液變?yōu)楹瑏喯醯娜芤?；所述溶解氧控制裝置用于將含亞硝氮的溶液中溶解氧的濃度調(diào)整至0.2-1mgdo/l。

優(yōu)選地，所述好氧裝置中包括接種含亞硝化細(xì)菌的活性污泥。

優(yōu)選地，所述序批式反應(yīng)器還包括攪拌裝置，用于將所述活性污泥與所述水解后含氨氮的尿液充分接觸。

優(yōu)選地，所述游離亞硝酸投加系統(tǒng)包括投入裝置或噴射裝置；所述投入裝置用于連續(xù)或間歇將所述游離亞硝酸溶液投入至待處理管段；所述噴射裝置用于連續(xù)或間歇將所述游離亞硝酸溶液噴射至待處理管段。

優(yōu)選地，所述處理系統(tǒng)還包括設(shè)在所述游離亞硝酸反應(yīng)池與游離亞硝酸投加系統(tǒng)之間的游離亞硝酸溶液儲(chǔ)存池，用于將制備得到的游離亞硝酸溶液儲(chǔ)存。

優(yōu)選地，所述處理系統(tǒng)還包括與尿液儲(chǔ)存池連接的堿液投加池，所述堿液投加池儲(chǔ)存堿液，用于通過(guò)投加堿度優(yōu)化控制游離亞硝酸的產(chǎn)量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，還提供了一種用于控制管道腐蝕惡臭的處理方法，包括：

將水解后的尿液通過(guò)亞硝化反應(yīng)制備得到游離亞硝酸溶液，使用所述游離亞硝酸溶液處理待處理管理。

優(yōu)選地，所述亞硝化反應(yīng)中尿液的氨氮濃度為400-900mgn/l，溶解氧濃度在0.2-1mgdo/l。

優(yōu)選地，所述方法還包括將水解后的尿液儲(chǔ)存2-6d后再進(jìn)行亞硝化反應(yīng)，所述游離亞硝酸溶液的濃度為4-7mghno2/l。

優(yōu)選地，所述方法還包括向所述亞硝化反應(yīng)中加入堿，堿優(yōu)選為碳酸氫鈉溶液。

(三)技術(shù)效果

(1)本發(fā)明提出的系統(tǒng)及方法實(shí)現(xiàn)了源分離尿液的資源化，同時(shí)也提出了一種就地取材實(shí)現(xiàn)污水處理的可持續(xù)路徑，尤其是污水管網(wǎng)內(nèi)危害氣體的原位控制；

(2)本發(fā)明通過(guò)尿液本身高氨氮，堿度不足的特性，實(shí)現(xiàn)高濃度f(wàn)na的累積，利用fna對(duì)硫酸鹽還原菌、產(chǎn)甲烷菌具有滅活的特點(diǎn)，達(dá)到對(duì)污水管道腐蝕惡臭控制效果；

(3)本發(fā)明的方法成本低、實(shí)現(xiàn)便利，同時(shí)不會(huì)在污水處理的過(guò)程中引入額外氮污染物等；

(4)本發(fā)明中fna制備過(guò)程穩(wěn)定簡(jiǎn)單節(jié)能，fna可結(jié)合支管原位投加，節(jié)省較遠(yuǎn)的運(yùn)輸問(wèn)題，在污水管道腐蝕惡臭控制技術(shù)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中用于控制管道腐蝕惡臭的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中sbr反應(yīng)池的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1中使用本發(fā)明的處理系統(tǒng)得到的fna與化學(xué)藥劑得到的fna的濃度的抑制效果對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于控制管道腐蝕惡臭的處理系統(tǒng)，包括：依次連接的尿液儲(chǔ)存池4、游離亞硝酸fna反應(yīng)池5和游離亞硝酸fna投加系統(tǒng)6；尿液儲(chǔ)存池4用于原位收集并水解尿液；游離亞硝酸fna反應(yīng)池5用于將尿液儲(chǔ)存池中尿液通過(guò)亞硝化反應(yīng)制備游離亞硝酸fna溶液；游離亞硝酸fna投加系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)游離亞硝酸fna溶液與待處理管道接觸。

隨著尿液源分離技術(shù)的發(fā)展，尿液可以單獨(dú)收集進(jìn)行穩(wěn)定化與資源化處理。尿液中的氮素占污水體系中的80％，僅需將一小部分尿液收集用于亞硝化處理，通過(guò)適宜的條件，即可形成穩(wěn)定的高濃度f(wàn)na，應(yīng)用污水管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)硫化氫和甲烷控制的分散式原位投加處理策略，新的fna制備和投加處理模式，可以為管道腐蝕惡臭等問(wèn)題的控制提供新的可持續(xù)的思路和方法。

尿液儲(chǔ)存池4將收集的尿液水解成為氨分子，游離亞硝酸fna反應(yīng)池5將水解后的尿液通過(guò)亞硝化反應(yīng)制備得到游離亞硝酸fna溶液，游離亞硝酸fna投加系統(tǒng)將fna溶液與待處理管道接觸，實(shí)現(xiàn)原位就地取材實(shí)現(xiàn)管道處理的可持續(xù)路徑。根據(jù)需要，fna投加系統(tǒng)可以投入待處理管道，使得管道內(nèi)微生物暴露在fna溶液中一定時(shí)間，進(jìn)而達(dá)到抑制或者殺死管道內(nèi)生物膜或者沉積物中微生物的目的，實(shí)現(xiàn)抑制管段硫酸鹽還原過(guò)程或厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過(guò)程的發(fā)生，進(jìn)而達(dá)到控制污水管網(wǎng)內(nèi)硫化氫和甲烷的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行管理的目的。

為了使水解后的尿液能最大化地轉(zhuǎn)化為游離亞硝酸溶液，水解后的尿液中氨氮濃度優(yōu)選調(diào)整為400-900mgn/l。為了使該氨氮濃度在該值，尿液儲(chǔ)存池4中還可以包括氨氮濃度調(diào)節(jié)器，用于將水解后尿液控制在上述范圍值。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，運(yùn)用尿液原位處理制備fna過(guò)程中，可通過(guò)設(shè)置與尿液儲(chǔ)存池連接的堿液投加池，用于通過(guò)投加堿度優(yōu)化控制游離亞硝酸產(chǎn)量，即通過(guò)投加適量堿度進(jìn)一步提高fna產(chǎn)物濃度，將堿度與自由氨比例控制至原來(lái)的1.5-1.8倍，則可使得更多的氨氮反應(yīng)為亞硝氮，ph最終也可降低至6以下，這樣可產(chǎn)生更多的fna產(chǎn)物。具體的碳酸氫鈉投加量可根據(jù)尿液儲(chǔ)存池里的氨氮濃度實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明中尿液的收集是通過(guò)源分離收集一定人口的尿液，為了使得氨氮濃度在400-900mgn/l，尿液儲(chǔ)存池可設(shè)計(jì)為封閉式，將收集的尿液密閉水解2-6d，在這個(gè)過(guò)程中不用使用氨氧濃度調(diào)節(jié)器，將收集到的源分離尿液短期密閉儲(chǔ)存能產(chǎn)生較高濃度的氨氮和較高的ph，不需要額外加入ph調(diào)節(jié)劑。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，尿液儲(chǔ)存池可以直接與源分離馬桶2連接，其中，源分離馬桶可以將大小便分開(kāi)存儲(chǔ)。如圖1所示，經(jīng)沖水裝置3沖水后，源分離馬桶可以將尿液1收集，并輸至尿液儲(chǔ)存池4中。

在本發(fā)明中的亞硝化反應(yīng)是指將氨氮分子中的氫被亞硝基取代的反應(yīng)得到含有亞硝氮的溶液，將含有較高濃度的氨氮亞硝化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的累積，為了使亞硝化反應(yīng)中反應(yīng)較完全，使得含亞硝氮的溶液中溶解氧的濃度調(diào)整至0.2-1mgdo/l。

在本發(fā)明中，為了減少制備亞硝酸溶液所需的試劑以及裝置，本發(fā)明優(yōu)選使用序批式反應(yīng)器來(lái)完成亞硝化反應(yīng)，即該fna反應(yīng)池5包括序批式反應(yīng)器，序批式反應(yīng)器包括曝氣裝置、好氧裝置和溶解氧控制裝置；曝氣裝置用于給所述亞硝化反應(yīng)提供氧氣；好氧裝置用于將水解后含氨氮的尿液變?yōu)楹瑏喯醯娜芤?；溶解氧控制裝置用于將含亞硝氮的溶液中溶解氧的濃度控制至0.2-1mgdo/l，優(yōu)選為0.2-0.3mgdo/l。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖2所示，序批式反應(yīng)器為sbr反應(yīng)池，包括進(jìn)水口10、出水口11、蠕動(dòng)泵12、攪拌槳13、曝氣口14、曝氣裝置15和反應(yīng)池16。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，sbr反應(yīng)器水里停留時(shí)間通常是24h，每8個(gè)小時(shí)為一個(gè)周期，排去1/3體積的污水，再重新進(jìn)入新的1/3體積的污水。前0.5h為反應(yīng)器進(jìn)水，接下來(lái)的6個(gè)小時(shí)為反應(yīng)器曝氣反應(yīng)，最后1.5個(gè)小時(shí)是靜置與排水。

其中，為了減少試劑的消耗以及提高得到的亞硝酸溶液的純度，好氧裝置中包括接種含亞硝化細(xì)菌的活性污泥，可以將水解后含氨氮的尿液變?yōu)楹瑏喯醯娜芤骸?/p>

為了提高活性污泥的利用率，在序批式反應(yīng)器中還可以包括攪拌裝置，使得活性污泥與所述水解后含氨氮的尿液充分接觸。

在本發(fā)明一個(gè)最優(yōu)選實(shí)施例中，在密閉水解2-6天后，使得進(jìn)入序批式反應(yīng)器中水解后尿液中氨氮的濃度為400-900mgn/l，此時(shí)尿液中既有濃度較高的氨氮，也有較高的ph；在序批式反應(yīng)器中使用含硝化細(xì)胞的活性污泥，在氧氣存在下，將水解的尿液變?yōu)閬喯醯娜芤?，此時(shí)，在溶液中溶解氧的濃度在0.2-1mgdo/l，在該方案中并不需要溶解氧控制裝置，并且同時(shí)ph可下降至5.5-6，將該溶液置于序批式反應(yīng)器中靜置，在該ph值下，含有亞硝氮的溶液可以轉(zhuǎn)變?yōu)楦邼舛鹊膄na，fna的濃度為4-7mghno2/l。即序批式反應(yīng)器包括曝氣裝置和好氧裝置。在該方案的系統(tǒng)中，不需要設(shè)置氨氧濃度調(diào)節(jié)裝置和溶解氧控制裝置，即也不需要在含亞硝氮的溶液中加入額外的酸來(lái)得到亞硝酸，最大化地簡(jiǎn)化了工藝，節(jié)約了資源。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，還可以通過(guò)外加堿度優(yōu)化控制fna產(chǎn)物的濃度增至6-10mghno2/l，堿可以為碳酸氫鈉溶液。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，游離亞硝酸投加系統(tǒng)可以包括投入裝置或噴射裝置。其中，裝置種類(lèi)的選用可以根據(jù)需要設(shè)置。投入裝置用于連續(xù)或間歇將游離亞硝酸溶液投入至待處理管段，噴射裝置用于連續(xù)或間歇將游離亞硝酸溶液噴射至待處理管段。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1所示，將游離亞硝酸溶液輸送至污水管道8中，并進(jìn)入污水處理廠9中。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，處理系統(tǒng)中還可以包括設(shè)在游離亞硝酸fna反應(yīng)池與游離亞硝酸fna投加系統(tǒng)之間的游離亞硝酸溶液fna儲(chǔ)存池，用于將制備得到的游離亞硝酸溶液儲(chǔ)存。

為了更好地實(shí)現(xiàn)抑制管道硫化物和甲烷的產(chǎn)生，fna浸泡管道的時(shí)間設(shè)為8-24h，fna投加間隔時(shí)間在10～30天之間。

本發(fā)明還提供了一種尿液處理方法，包括：將水解后的尿液通過(guò)亞硝化反應(yīng)制備得到游離亞硝酸fna溶液，使用游離亞硝酸fna溶液處理待處理管道。

其中，本發(fā)明的處理方法可以使用能實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，優(yōu)選使用本發(fā)明所公開(kāi)的用于控制管道腐蝕惡臭的處理系統(tǒng)。

為了得到較高濃度的氨氮和較高的ph，水解為密閉水解2-6d，使得水解后的尿液中的氨氮濃度為400-900mgn/l。

為了盡可能簡(jiǎn)化步驟得到高純度的fna溶液，亞硝化反應(yīng)通過(guò)序批式反應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該序批式反應(yīng)器中包括曝氣裝置和好氧裝置，其中，好氧裝置包括接種含亞硝化細(xì)菌的活性污泥，將水解后含氨氮的尿液變?yōu)楹瑏喯醯娜芤?，在該反?yīng)后，在溶液中溶解氧的濃度在0.2-1mgdo/l，優(yōu)選為0.2-0.3mgdo/l。在該方案中并不需要溶解氧控制裝置，并且同時(shí)ph可自動(dòng)下降至5.5，將該溶液靜置，在該ph值下，含有亞硝氮的溶液可以轉(zhuǎn)變?yōu)闈舛葹?-7mghno2/l的fna，不需要額外加入酸。

為了更好地實(shí)現(xiàn)抑制管道硫化物和甲烷的產(chǎn)生，使用fna處理污水時(shí)，fna浸泡管道的時(shí)間優(yōu)選設(shè)為8-24h，fna投加間隔時(shí)間在10～30天之間。

本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)在于將尿液資源回用與fna高效管道腐蝕惡臭控制效果結(jié)合起來(lái)，為兩者的結(jié)合處理提供了新的思路。本發(fā)明首次提出將尿液處理為fna再進(jìn)行管道硫化氫控制的一體化策略，真正實(shí)現(xiàn)原位、高效，低成本的可持續(xù)投加方式，不僅如此，該策略不向環(huán)境中引入額外的氮負(fù)荷，保護(hù)環(huán)境。經(jīng)過(guò)本發(fā)明的試驗(yàn)考察，確定尿液可以很容易實(shí)現(xiàn)高濃度f(wàn)na積累，并且證實(shí)尿液制備的fna與化學(xué)藥劑對(duì)于硫化氫控制結(jié)果相同，為污水管網(wǎng)腐蝕惡臭控制提供了新的思路。

實(shí)施例1

如圖1所示，用于控制管道腐蝕惡臭的處理系統(tǒng)，包括：源分離馬桶2、沖水裝置3、尿液儲(chǔ)存池4、sbr反應(yīng)池5、fna儲(chǔ)存池6、fna制備裝置7、污水管道8和污水處理廠9，其中，fna制備裝置包括尿液儲(chǔ)存池4、sbr反應(yīng)池5和fna儲(chǔ)存池6。

在本實(shí)施例中，結(jié)合人口的數(shù)量與地點(diǎn)，將該處理系統(tǒng)搭建在污水管道的上游，將稀釋的尿液在尿液儲(chǔ)存池中停留2天后用泵送到srb反應(yīng)池中，稀釋后的尿液氨氮濃度在400-900mgn/l,停留時(shí)間為1天，溶解氧濃度為0.2-0.3mgdo/l。

如圖3所示，分別使用本發(fā)明的系統(tǒng)的尿液產(chǎn)物和現(xiàn)有能產(chǎn)生fna的化學(xué)藥劑對(duì)待處理管道進(jìn)行處理，從圖中可以看出，本發(fā)明的系統(tǒng)的尿液產(chǎn)物產(chǎn)生的游離亞硝酸溶液與化學(xué)藥劑產(chǎn)生的游離亞硝酸溶液抑制硫化物產(chǎn)生的效果基本相同，有效地證明本發(fā)明的系統(tǒng)以及方法使用尿液有效地制備得到了游離亞硝酸。同時(shí)，本發(fā)明的系統(tǒng)大大減少了化學(xué)試劑的使用，環(huán)保，有效地利用了尿液。本發(fā)明的處理系統(tǒng)及方法原位收集尿液，就地取材，節(jié)省了常規(guī)方法中化學(xué)藥劑的運(yùn)輸費(fèi)。

本發(fā)明提供的基于尿液用于控制管道腐蝕惡臭的處理系統(tǒng)通過(guò)居民樓或者公共建筑的源頭分離實(shí)現(xiàn)尿液的單獨(dú)收集，并將收集尿液經(jīng)過(guò)穩(wěn)定氨化處理后，投入一個(gè)活性污泥反應(yīng)器，在充氧曝氣條件下使得尿液發(fā)生生化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化過(guò)程，僅讓尿液中氨氮被氧化成亞硝酸鹽，在反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)大量亞硝酸鹽的累積，以達(dá)到制備大量fna的目的，并將制得的fna通過(guò)一定投加方式(間歇或連續(xù)投加)，投入污水收集管道，使得管道內(nèi)微生物暴露在fna溶液中一定時(shí)間，進(jìn)而達(dá)到抑制或者殺死管道內(nèi)生物膜或者沉積物中微生物目的，實(shí)現(xiàn)抑制管段硫酸鹽還原過(guò)程或者厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷過(guò)程的發(fā)生，進(jìn)而達(dá)到控制污水管網(wǎng)內(nèi)硫化氫和甲烷的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行管理的目的。

最后，本發(fā)明的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。