[发明专利]一种抑制下水道管网中甲烷产生的方法

说明书

本发明涉及一种抑制下水道管网中甲烷产生的方法。该方法通过向下水道管网中投加一定浓度的过氧化钙粉末来减少管网中甲烷排放的问题。可以采用一次性投放，或者分步脉冲、间歇式投加的方式将过氧化钙通过泵站、水井、检修口等位置加入到下水道管网系统中。根据投药后甲烷产率恢复周期，本发明优化了过氧化钙的添加量、投加频率和间歇时间，有效降低了其投加频率，节省药剂成本和运行成本费用，提供了一种快速高效、投入小且对环境无潜在风险的控制下水道管网甲烷控制方法。

技术领域

本发明属于环境保护以及下水道管网防护领域，具体涉及一种抑制下水道管网中甲烷产生的方法。

技术背景

下水道管网是公共基础设施的重要组成部分，通过收集、传输和排放居民生活和生产过程中所产生的污水以及排雨泄洪等功能，实现城市水资源的循环往复，保障了居民的正常生活。随着经济的高速发展和人们生活水平的日益提高，我国城市污水量不断增加，污水处理设施建设力度也不断加大，大大带动了城市下水道管网的建设。过去十年我国下水道管网年增长率均保持在5％以上。截止至2020年，我国城市下水道排水管道总长度达到80.3万公里。下水道管网的稳定运行，关系着下游污水处理厂的运行效率及整个城市环境卫生状况。

然而，下水道管网在收集和运输污水的过程中会产生大量的甲烷。研究表明，下水道管网中甲烷的浓度可高达50000ppm，其含量相当于大气中甲烷浓度的2.7万倍。作为一种强有力的温室气体，甲烷所产生的温室效应能力是CO₂的～25倍，因此下水道管网会产生巨大的碳排放。据统计，我国下水道管网中每年甲烷的排放量高达1124万吨CO₂当量。与此同时，管网中甲烷的产生极大消耗了污水里的碳源(～72％)，降低了污水处理厂进水有机物含量，导致进水碳氮比失调，大部分污水处理厂需要额外添加碳源，造成间接碳排放。此外，甲烷作为一种重要的燃料，在空气中的含量只要超过5～15％就十分易燃，因此，在下水道管网这个封闭体系中，甲烷的产生和积累会形成爆炸性混合物，存在极大的安全隐患。

在现有的抑制管网甲烷产生的技术中，目前主要集中在添加各种药剂或者采用各种预处理方法来抑制产甲烷菌的活性，从而减管网中甲烷的产生。但是，这些措施需要连续投加较大剂量，药耗较大，运行管理也比较复杂，而且部分药剂由于本身带有毒性可能会对环境带来风险。因此开发一种能控制管网中甲烷气体产生，减小投药频率，节约药耗，同时对环境无污染的投药策略具有十分重要的价值。

过氧化钙作为一种多功能过氧化物，具有极强的氧化能力，不仅被广泛用于水产养殖、农业、医药、石油等领域，在土壤、地下水污染修复及污泥处理方面也有优良的表现。但是，目前在污水污泥处理领域，过氧化钙添加对甲烷产生的影响仍然具有争议。例如，专利号为ZL201911187848.9的专利公开了一种“一种促进餐厨垃圾中辣椒素降解同时生产甲烷的方法”，该专利表明过氧化钙的添加能够降解餐厨垃圾中辣椒素，同时提高了餐厨垃圾的可生化性，促进餐厨垃圾与剩余污泥共消化甲烷的生产；专利号为CN201210556900.5的专利也公开了一种“利用过氧化钙促进污泥水解并提高污泥厌氧消化沼气(甲烷)产生的方法“；文献(Water Research,2019,164，114934)报道了过氧化钙的添加促进了污泥中可溶解性蛋白质、糖等底物的溶出，增加了大分子有机物的降解，从而提供更多可利用的底物来产生甲烷，因此过氧化钙的添加增加了污水污泥厌氧处理甲烷的产生。但另一方面，也有文献报道(Water Research,2015,83,84-93)过氧化钙的添加会抑制产甲烷菌等微生物的活性，从而降低甲烷的产量。因此，过氧化钙的添加是否促进或抑制甲烷的产生可能共同取决于其对底物的可利用性与产甲烷菌的活性的影响，当过氧化钙添加对底物可利用性的促进作用大于对产甲烷的抑制作用，其会促进甲烷的产生；反之会抑制甲烷的产生。但是，到目前为止，过氧化钙的添加是否会影响管网中甲烷的产生，还没有被报道过。

发明内容