排水系统中硫化氢的危害及预防措施

朱雁伯¹，王溪蓉¹，张礼文²，张建新³
（1.天津市排水管理处，天津300202；2.抚顺市排水公司，辽宁抚顺113006；3.中国市政工程华北设计研究院，天津300074）

　　摘 要： 城市排水系统中的管道及闸井等部位容易积聚对人体有害的硫化氢气体，稍有不慎易造成人员伤亡事故。因此在日常的运行管理中，应加强对重点部位的监测，作业时应采取一定的防护措施。
　　关键词：排水系统；硫化氢；监测与防护
　　中图分类号：TU992.23
　　文献标识码：C
　　文章编号 ：1000-4602(2000)09-0045-03

　　城市排水系统中主要吸纳了居民生活污水及工矿企业排出的废水，其中的一些化学物质在密闭的排水管道及设施中，在特定的条件下相互混合，发生化学反应生成新的物质。这些物质中有一些会对设施管道产生腐蚀，有一些对人的身体构成危害，其中硫化氢就是一种非常有害的物质。
　　硫化氢是一种无色，带有腐蛋臭味，且具有刺激性和窒息性的气体。其分子质量为34.08u ，体积质量为1.19(比空气重)，最高浓度常常集中在通风不良的下水道底部、各种污水井底部、污泥坑塘底部和污水河底泥中。

　　1 硫化氢产生机理

　　下水道内产生恶臭的物质主要是硫化氢。由于附着于下水道管壁所形成的粘泥中有一种特殊的专性厌氧菌，这种细菌主要是硫酸盐还原菌，在厌氧条件下将污水中的含硫酸盐有机物还原，使之生成硫化氢。
污水中硫酸根和硫化氢气体含量分别用下列公式表示：
　　硫酸根含量SO₄^2-(g)=硫酸根浓度(mg/L)×排水管排水量(m³)
　　硫化氢气体产生量H2S(g·min)＝硫化氢浓度(mg/L)×［排水管道容积+下水道入口处容积］(m³)×硫化氢发生时间(min)

　　2 各种因素对硫化氢生成的影响

　　① pH值的影响
　　气相中的硫化氢含量随pH值的高低而变化，当污水的pH值＜7时，气相中的硫化氢浓度变高；当pH值＜6时，气相中的硫化氢含量大量增加；当pH值＜5时，硫化氢几乎接近100%，而溶解性的HS^-几乎未检出。当pH值接近7时，H₂S和HS^-含量大致相等，pH值＞10时H₂S几乎不存在。
　　② 温度的影响
　　硫酸盐还原菌的最适生长温度为22～23 ℃。
　　③ 有机物浓度的影响
　　作为污水中的有机物成分如BOD、COD的含量增加，会导致溶解氧快速消耗，在硫酸盐还原菌的作用下，污水中的硫酸根被还原，从而使硫化氢含量增加。
　　④ 氧化还原电位(ORP)的影响
　　污水中氧化还原电位(ORP)在-100～-300mV之间时，硫酸盐还原菌最活跃，加快了还原作用。
　　⑤ 污水滞留时间与硫化氢浓度的关系
　　污水管内污水滞留时间愈长，硫化氢含量增加愈快。如果滞留时间由1h增加到1.5 h，硫化 氢会增加2～6倍。当用泵提升污水时，硫化氢会释放出来进入空气中，所以污水滞留时间与释放到空气中的H?2S气体呈正比例关系。因此，抑制硫化氢的生成必须尽可能缩短污水在管道内的停留时间。
　　⑥ 排水设备状态的影响
　　排水管道内表面特别粗糙或设施构造不合理等容易导致管壁挂泥和底部沉泥堆积，从而使微生物迅速繁殖，造成厌氧状态而产生硫化氢。

　　3 硫化氢气体对人体的毒害

　　硫化氢气体的产生不仅对排水管道造成相当严重的腐蚀，对人体的健康也造成极大的危害。 对人体的危害主要是通过呼吸道吸收中毒。不同浓度的硫化氢对人体的毒害作用见表1。

表1 不同浓度的硫化氢对人体的毒害 浓度(mg/m³) 接触时间 毒 性 反 映 0.0007～0.2 远低于危害浓度，可以被敏感地发觉 0.4 臭味明显 30～40 臭味强烈，仍能耐受，是引起症状的阈浓度 70～150 1～2h 呼吸道和眼出现刺激症状，吸附5 min后不再闻到臭味 ，导致嗅神经麻痹 3001h 6～8min出现眼急性刺激症状，长期接触引起肺水肿 375～7500.5～1h 发生肺水肿和中枢神经系统症状，引起头痛、头晕 、步态不稳、恶心呕吐，以至意识丧失 1000数秒钟 很快出现急性中毒，呼吸加快、麻痹而死亡 1400 立即～30s 昏迷而死亡

　　4 排水管道监测及分析

　　由于硫化氢气体对人体构成严重的危害，在污水处理运行和下水道疏通过程中进行硫化氢气体的监测是十分必要的，这也是安全生产的保证措施(监测可以选用日本生产的SP—302ⅡE 型 气体监测仪)。管道及闸井中气体的分布基本是这样的：上层是甲烷气，中层是一氧化碳和氰化氢，下层是硫化氢气体，取样时针对被监测气体的不同成分采取的深度也各不相同。
　　两年来曾对重点泵站、主要地区排水管道及两个污水厂的有关地点进行定期监测，对春、夏、秋三个季节几十个监测点的数据进行了统计归纳。结果表明，绝大多数监测点的测试数 据低于短期接触时间的允许值，但也绝不能忽视还有相当一部分地点的数据是超标的，例如 硫化氢气体含量超过15mg/L即不符合短时间接触的允许数值，占全部监测点的30%左右，个别地区高达100 mg/L以上。H₂S气体含量超过6.6mg/L就不符合经常接触最高浓度的数值，这部分占全部监测点的40%左右。
　　这项分析表明，硫化氢含量高的地点在居民密集区的排放口、泵站终端或接近终端的出水口及某些化工厂的出水口，其原因为：
　　 ① 居民生活污水中含有较多的有机物质。
　　 ② 化工厂排放含有硫酸盐的废水。
　　以上两种情况均易使硫酸盐还原菌活跃产生硫化氢。
　　 ③ 各种污水汇集处一旦底部沉淀淤泥较多，便会造成厌氧状态，加上流动水的冲击易 产生硫化氢。
　　管道中产生硫化氢高峰值与时间存在一定关系。如：某泵站清淤时进行全天监测，结果表明硫化氢高峰时间大约在全天的三个时段，即早晨的8：00～10：00，下午的13：00～15：00，晚上的21：00左右，其中早晨的数值最高。这是由于工厂排放的生产废水基本在这三个时段中被流动的水冲击到管道中或泵站，其中的淤泥造成即时性的硫化氢气体浓度升高。另外，污水滞留时间与硫化氢浓度有一定关系，污水滞留时间越长产生的硫化氢浓度就越高，从前一天的夜间至第二天早晨间隔时间较长，清晨产生的硫化氢就多。当用泵提升污水时，硫化氢就会释放到空气中，由于硫化氢气体的危害相当严重，因此在排水的源头要加以控制，环保部门应当把握住超标排放的污水。

　　5 硫化氢中毒的预防和抢救

　　5.1 作业时的防护措施
　　① 进入含硫化氢现场工作的员工，必须身体健康，无各种疾病。
　　② 进入含硫化氢现场工作，如下井等，必须履行审批手续。
　　③ 管理人员必须清楚该作业管道、泵站的具体情况，如熟悉掌握附近污水排放情况。同时填写“安全下井作业票”后方可下井。
　　④ 作好降水、通风、气体检测及照明工作，如相邻井的自然通风，搅动井内沉淀物以排除 有毒易燃气体。
　　⑤ 作业时采取轮流作业法，缩短作业人员在硫化氢现场的停留时间。
　　⑥ 现场作业如遇空气湿度大、气压较低、氧气含量低于10%时，采用人工供氧措施。
　　⑦ 气体检测可采用仪器检测和生物检测，符合要求方可进行作业。
　　⑧ 定期检修或更换管道阀门等设备，避免硫化氢对金属管道腐蚀，造成硫化氢泄漏事故。
　　⑨ 在无毒作业区工作时，应仔细检查与其相通并会产生有毒气体的设施(如排污河、污泥 坑塘、污水池等)，要采取防止倒灌、回流的措施，以防有毒气体泄入无毒作业区。
　　5.2 现场抢救人员注意事项
　　① 进入硫化氢气体泄漏区域或抢救急性硫化氢中毒患者，必须配戴检验过的有效呼吸防护 器(新型号)，并有专人监护，远距离可用无线电话联络。
　　② 在没有抢救防护用品的紧急情况下，必须保持清醒的头脑，将现场人员组织好进行有序 抢救。
　　③ 抢救人员要有自我安全保障意识，监护人员职责明确，认真坚守岗位不得擅离职守。

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　　电　　话：(022)23022970
　　收稿日期：2000-06-06