污水处理系统是每个城市和工业地区的核心基础设施。理想情况下，它们应该长期持久地工作运行，但污水系统中的生物转化过程是传统污水处理设施的天敌，其对混凝土和金属零部件的损毁会带来高代价的成本费用和经济损失。污水处理系统的寿命一般不超过十年，而且人们需要在此期间不断修缮或者更换某些部件。在污水处理系统运行时产生的有毒有害气体，例如硫化氢会对健康造成严重的危害，它甚至会使人出现呼吸停止和死亡的现象。

因此，来自Graz技术大学和Graz大学的科学家们组成了一个跨学科的科研团队，制定了一套防止BSK生物硫酸腐蚀的解决方案。

Graz技术大学和Graz大学的科学家组成的研究小组在进行生物硫酸腐蚀的现场调差

生物硫酸的腐蚀过程

污水处理系统中的BSK生物硫酸腐蚀过程是一系列的生物硫酸盐还原反应、最后再氧化的结果。BSK生物硫酸以每年1cm或者更快的腐蚀速度腐蚀着混凝土。污水处理系统所使用的混凝土构件可以在几年内彻底瓦解，并对污水处理系统造成严重的破坏。而人们常常缺乏对这一生物硫酸腐蚀过程的了解，也不清楚它对卫生和健康带来的威胁。研究人员认为，盖好污水井的井盖并不是解决问题的根本办法，因为仅在德国每年修复污水处理系统支出的费用就高达4.5亿欧元左右。

整个BSK生物硫酸腐蚀过程的第一步是在污水压力输送管道或者在静止污水中的硫酸盐被细菌在厌氧环境中还原成硫化氢。这种难闻的气味和剧毒气体逸散在污水管道系统中，并扩散到下水道管壁和污水井井壁的混凝土中。接下来，在不与水接触的混凝土壁上自养型细菌又开始再氧化。这些微生物会产生与混凝土结构件发生反应的硫酸。这样一来，混凝土表面就会生成一层厚重的生物膜，并将PH值降低至2以下，膨胀的矿物质最终形成了一个个的“混凝土肿瘤”。这些过程的综合作用加速了混凝土的
破坏。

整体性的解决方案

在研究小组中，科学家们正在研究一套整体性的解决方案。在对微生物过程进行了详细的研究之后，小组成员与德国达姆施达特技术大学建筑材料研究所展开合作，开发了一种抗BSK生物硫酸腐蚀的新材料，该无机矿物聚合物混凝土显示出了很好的抗酸腐蚀性能。在开发这种建筑材料时，研究小组不仅将耐酸性能作为最重要的材料特性，还将抗菌性能作为研发的重要目标之一，以避免初始氧化过程的细菌沉积在材料表面。只要杜绝微生物沉积，就能从根本上解决生物硫酸腐蚀的可能性。

此外，研究小组发现了一种具有更长使用寿命、更有希望抗腐蚀的混凝土材料。这种新型建筑材料可以对受损的下水道系统进行持续性的修复，显著延长其使用寿命，减轻污水网络维护的经济负担。

经井盖通风孔散发出来的硫化氢气体对周围的居民和行人的人身健康带来了恶劣的影响。但专家们知道硫化氢的刺激气味实际上是混凝土和金属零部件受到生物硫酸腐蚀的信号，并将会危机整个污水处理系统和下水道系统。

解决这一问题越来越重要了，污水处理设施的集中化和用水量的减少都导致了污水在管道网络中的滞留时间更加漫长。污水中剩余的氧会很快耗尽，也会更早地开始腐败并产生硫化氢。随着夏季温度的升高这种情况会加重，污垢的浓缩和集中为形成硫化氢提供了理想的环境和条件。

解决硫化氢的新方案

Grundfos公司开发的系统能够采集当前硫化氢含量和污水流量的所有信息，并控制定量泵

Grundfos公司采用了不同于Graz市科学家的方法来解决生物硫酸腐蚀问题。他们用一台气相记录仪按照较短的间隔距离测量污水井中的硫化氢含量，并专门开发了监控算法控制着检测到的数据。根据当前的污水流量校正检测到的数据后，最后用定量泵泵送硝酸盐化合物中和污水的酸碱度。从2017年11月~2018年4月，德国Fließtal地区的污水处理协会就一直采用这种技术方案，并且取得了积极成效。该方案有效避免了硫化氢气体的产生，污水处理系统对当前硫化氢负荷、温度变化和污水量变化的反应都更加灵活。但最重要的是这一解决方案明显地减少了污水处理使用的化学品用量，同时消除了硫化氢带来的异味。

这一技术方案在改善环境的同时也节约了污水处理的成本费用，化学品用量的成本降低了58%~67%。处理污水的成本降低到了2.6欧分/m3。（计算基础是污水消耗63 ml硝酸盐/m3，硝酸盐净价0.414欧元/L）。