下水道硫化氢产生的原因及施工中的监测

下水道硫化氢产生的原因及施工中的监测

摘要:城市下水道产生大量的有害气体,最常见的是硫化氢气体,本文对下水道中产生硫化氢气体的原因进行了分析并提出了减少硫化氢产生的措施和在下水道施工作业中硫化氢气体监测的方法。

关键词:下水道有害气体硫化氢监测与预防

城市下水道中中包括多种有毒有害气体,如甲烷、氨气、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氯气、二氧化碳、总挥发性有机物等多种气体,下水道气体检测是城市污水管道、泵站等作业场所进行养护、施工、维修必不可少的一项安全措施。超过一定浓度的下水道气体有些可以使人中毒,有些会爆炸,缺乏氧气会使人窒息。因此,在施工作业前检测下水道气体的浓度十分必要,它关系到施工人员及作业场所的安全。下水道气体的监测通常有实验室法,即通体气体采样装置采集样品带回实验室进行检测分析,实验室法是经典的检测方法,具有准确、可靠、测定下限低等优点,但费时,不符合在现场施工时实时检测的要求,另外通常采用便携式气体检测仪进行实时、连续的监测,为安全施工提供准确、及时、可靠的依据。下水道中有害气体的种类与下水道内污水的性质、污水管道的环境条件有密切的关系。污水管道与地下油槽、加油站,汽车修理厂、洗衣店排放的污水相连,往往有大量的油污及有机溶剂排入下水道,从而使挥发性有机物聚集;与城市的天然气管道靠近,由于天燃气的泄露而使易燃易爆气体浓度较高;化粪池的污水排入下水道,或者接入氨氮浓度较高的工业污水,在碱性条件下产生

较高浓度的氨气;含有较高浓度的硫化物或者硫酸盐的污水在一定条件下产生硫化氢气体。城市下水道污水中虽然含有多种多样的有害气体,但在下水道施工中出现安全事故的绝大多数是硫化氢中毒引起。

1 硫化氢产生的机理

下水道内产生的有毒物质最常见的是硫化氢,产生的原因为污水中含有一定浓度的硫化物、硫酸盐及一定的环境条件。污水中的硫化物分为溶解性硫化物和非溶解性金属硫化物。溶解性硫化物包括硫化氢、硫氢根离子、硫离子。非溶解性金属硫化物,如硫化铁、硫化铅等。

溶解性硫化物在污水中进行如下的电离平衡:

这些硫化物在酸性条件下平衡向左移动,生成硫化氢,从污水中逸出。在碱性条件下,平衡向右移动,以HS-或S2-形态存在。非溶解性金属硫化物,如硫化铁、硫化铅在酸性条件下也产生硫化氢气体。

因此扩散到下水道空间中的硫化氢除与污水中硫化物的浓度有关,还与污水的酸碱度有密切的关系。

下水道空间中的硫化氢除由污水中的硫化物产生外,大部分由于有机物的分解及污水中的微生物分解硫酸盐产生。

在污水管道中HS-与硫酸盐发生的转换。

在好氧条件下,污水中的HS-在硫氧化菌的作用下氧化成亚硫酸盐,降低了水中HS-的浓度,从而阻止硫化氢气体的产生。在厌氧条件下,污水中的脱硫弧菌还原污水中的硫酸盐生成硫化氢,进入下水道空间中。进入污水管道空空间中的硫化氢进一步氧化成硫酸,主要吸附在污水管道的上部,造成对污水管道的酸腐蚀,这就是我们通常看到的污水管道上部比污水管道下部腐蚀严重的原因。

污水管道中典型的水质检测数据

对杭州市2005年至2010年部分泵站、企业及污水管道中污水部分指标及硫化氢浓度进行的检测汇总见表1。从表中可以看出该地埋式泵站具有较高的硫酸盐浓度,由于缺氧和酸性条件下产生很高浓度的硫化氢气体。

2 不同浓度硫化氢对人体的影响

硫化氢气体对对人体的健康造成极大的危害,对人的影响因人而异,身体体健康的情况下在含一定浓度硫化氢的工作环境中能坚持较长的时间,而在体质较差时则会很快产生中毒反应,因此进入硫化氢的空间进行作业的人员必须身体健康,必须控制作业时间以防中毒。不同国家对作业场所硫化氢的最高允许浓度不同,但基本一致。我国

DBZ2.1-2007规定作业空间硫化氢的最高浓度值为10mg/m3,美国、英国、德国、日本分别为14mg/m3、14mg/m3、15mg/m3、15mg/m3。不同浓度的硫化氢对人体的影响见表2。

3 硫化氢气体的检测

在下水道作业中硫化氢气体一般采用便携式气体检测仪进行测定。通常使用的有华瑞公司的复合气体检测仪,如PGM50-5P、PGM50-Q、PGM7840等,具有安全防爆,响应快、测量范围宽,携带方便、数据储存等优点。便携式气体监测仪在使用前需要经过零点校验和标准气体校验。零点校验一般采用在室外新鲜空气中对仪器进行校零,标准气体校验采用已知浓度的标准气体和仪器进行连接,按规定的程序进行校准。在本文中采用PGM50-Q进行测定。

3.1 硫化氢标准气体的测定

本文采用北京海谱气体有限公司生产的20.2ppm硫化氢标准气体按比例分别稀释成10.1ppm和5.0ppm,每隔一分钟测定一次,连续测定6次,进行仪器的准确度和精密度测定,测定数据见表3。从表中可以看出仪器测定的相对误差为0.3%～0.8%,相对标准偏差为 2.3%～

2.9%,具有较高的准确度和精密度。

3.2 硫化氢气体的现场测定

检测杭州一污、二污、三污、四污污水管道上的窨井和下水道的施工现场,检测仪器为PGM50-5Q。检测时将与仪器相连的聚乙烯采样管放在窨井中水面以上至井口高度的1/2处,检测取样间隔为5分钟,读数为取样周期内的峰值,从检测数据可以看出不同监测点硫化氢的浓度差别很大,从几个ppm到几百个ppm,在同一个监测点,污水管道中硫化氢的浓度随着污水的流动也一直在变化着,特别是污水成分复杂,污水管道长期不用的管道中往往积聚着高浓度的硫化氢气体要特别引起注意。在污水管道施工作业中,硫化氢浓度经常超过DBZ2.1-2007规定的10mg/m3,因此需要对管道内部进行强制通风,降低硫化氢等有害气体的浓度,通过强制通风一段时间后使硫化氢浓度接近于零,能达到明显的效果。

4 减少硫化氢气体产生的措施

由于硫化氢气体的产生的人体的健康和污水管道、设施产生严重的危害,因此我们尽可能在源头上加以控制可以采取的措施有以下几点。

(1)控制进入下水道中硫化物及硫酸盐及含硫有机物的浓度。

(2)加入化学试剂,氧化污水中的硫化物。

(3)加入金属盐类,使产生硫化物沉淀。

(4)加入石灰控制污水的pH值,使污水呈微碱性状态,污水中中的