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城市排水系统有毒有害气体管控集成技术

2022-08-15 09:36:00
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
所属领域:
资源与环境
项目成果/简介:

针对城市排水管网有害气体如硫化氢(H2S)和甲烷(CH4)等风险管控难题,通过机制研究、模型建立、技术研发等形成了城市排水系统有毒有害气体管控集成技术。

一、项目分类

关键核心技术突破

二、成果简介

针对城市排水管网有害气体如硫化氢(H2S)和甲烷(CH4)等风险管控难题,通过机制研究、模型建立、技术研发等形成了城市排水系统有毒有害气体管控集成技术,近五年共发表11篇SCI论文,包括5篇Water Research.和1篇Environment International,并有1篇发表在我国高质量科技期刊 Journal of Environmental Sciences上,另外授权国家发明专利2项和计算机软著1项。简短介绍如下:

1)机制研究。针对排水管网内H2S和CH4产生机制不明的问题,揭示了生物膜在下水道H2S和CH4产生过程中所起关键作用,阐释生物膜内部空间结构动态演化对硫化氢浓度波动的影响机制,指明了下水道有害气体控制方向的“靶心”。

2)模型建立。针对排水管道中H2S和CH4产排规律不明及缺乏准确的预测手段问题,建立首个基于生物膜模型的城市排水管网水质数学模型BISM,首次定量揭示了复杂多变条件下排水系统中有害气体形成释放规律,为精准、高效管理控制排水系统有害气体污染提供了强有力的技术支撑。此外,开发了H2S产排预测软件,牵头制定国内第一个排水管网H2S风险管理技术标准“广东省地方标准《城市排水管网有毒有害气体监测与风险分级管理技术标准》”,并于大湾区各地试行。进一步,应用数学模型和实验证实,揭示厨余垃圾粉碎后排入下水道会带来H2S和CH4浓度剧增的风险,为我国的垃圾分类管理政策制定提供科学依据

3)技术研发。分别从①抑制生物膜内的SRB活动。②限制生物膜中的硫化物跨相迁移。③氧化污水中硫化物和④限制气态H2S在管内聚集,四个维度研发多种适用于排水系统的H2S控制技术和实施策略,提出H2S污染治理的系统化解决方案。

本集成技术属于国际领先技术,相应成果已发表在相关SCI论文上,并且其中5篇发表在环境领域顶级期刊Water Research上,具有很强的先进性和独占性。

应用范围:

本技术应用于城市排水和安全运营维护管理等领域。目前本技术已达到成熟应用阶段,已在我国进行了3项大型的技术应用,其中在2015年-2017年应用于全球最深、亚洲最长的香港跨海深隧排污管网系统中(HATS管网、排水量180万m3/d、埋深达170m),成功实现H2S污染的溯源追踪和污染预测,并提出控制方案使出口端H2S气体浓度从最高720 ppm的致死水平降低到安全水平,显著减轻了恶臭污染、管网腐蚀、人员中毒的风险。首次揭示地下深隧排水管网中严重H2S污染的成因机制与控制策略,为我国排水深隧的建设与运维提供先导性指引。

项目阶段:

已在我国进行了3项大型的技术应用,其中在2015年-2017年应用于全球最深、亚洲最长的香港跨海深隧排污管网系统中(HATS管网、排水量180万m3/d、埋深达170m),成功实现H2S污染的溯源追踪和污染预测,并提出控制方案使出口端H2S气体浓度从最高720 ppm的致死水平降低到安全水平,显著减轻了恶臭污染、管网腐蚀、人员中毒的风险。

效益分析:

自2004年起,我国排水管网进入快速建设阶段,平均每年以8.9%,至2020年底,已经达到80.3万公里。在庞大的排水管网系统下,城市排水系统运维过程中由于有毒有害气体的中毒、窒息、溺亡事件与日俱增。由于城市排水系统管网庞大、水量和水质多变,相关部门在运行维护过程中缺乏对有毒有害气体进行科学的管控,给城市排水系统日常管理与维护带来巨大的困难、风险以及安全隐患。因此,本集成技术可满足我省甚至全国的迫切需求,市场需求庞大。

此外,本技术可带动国内相关有毒有害气体在线监测设备、管理和控制技术的升级与产业发展。更重要的是,本技术有助于减轻我市、我省乃至全国的排水系统有害气体产生导致的安全事故发生率,保障人民生命健康安全,为实现碧水蓝天工程、改善环境质量、提高居民生活幸福指数、实现以人为本提供技术支持。

知识产权类型:
发明专利 、 软件著作权
知识产权编号:
ZL 201610136984.5;ZL 201510201525.6;登记号:2015SR266413
技术成熟度:
可以量产
技术先进程度:
达到国际领先水平
成果获得方式:
独立研究
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