CN101381192B - 疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法，将河湖疏浚底泥与氧化剂、吸附剂分别在两段管式混合单元中进行高效混合，并在混合单元后面连接的密闭反应直管中流动反应一段时间后，进入底泥堆场中脱水干化。混合单元采用中间大口径直管通过异径管连接两端小口径直管的结构，通过管径的突然变大和缩小，引起流体边界层分离而产生大量的旋涡，从而使得疏浚底泥与氧化剂、吸附剂在混合单元中充分混合，并在后续的反应直管中流动反应，完成对疏浚底泥中臭味物质的氧化分解，以及对底泥中氨氮、硫化氢、甲硫醇和挥发性有机物的吸附。经本发明处理后进入外界环境中的疏浚底泥臭味基本消失，不会对大气环境造成不良影响。

Description

疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法

技术领域

本发明涉及一种疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法，消除疏浚底泥的臭味，保护大气环境。本发明属于环境工程疏浚底泥处理处置技术领域。

背景技术

随着经济的发展和工业化进程的加快，大量未经适当处理的生活污水和工业废水直接排入河道或者湖泊，造成我国城市河流和湖泊污染状况十分严重。对受污染河湖的治理，主要是通过截断外部污染源和进行污染底泥疏浚的手段实现的。污染底泥疏浚是河湖污染治理工程中的重要环节，能够防止底泥中的污染物质释放到水体中，从而减轻对河湖水体的污染程度，使重污染水体实现向轻污染的转变，最终依靠河湖水体自身的净化作用，使水质达到正常水平。

目前，随着人们对环境质量要求的不断提高，污染河湖治理工程项目不断增加，疏浚底泥的妥善处理处置也显得日趋重要。疏浚的污染底泥如果不能得到有效处置，会对周围环境造成二次污染。疏浚底泥的含水率高(80％-90％)、体积庞大，在进行疏浚时会占用大量的土地资源；另一方面，疏浚底泥中含有大量有机物、病原微生物和有毒重金属元素等，若在外界环境中随意堆弃，易发生腐败、散发臭气、释放病原菌、影响美观和卫生、导致周围环境质量下降，甚至影响人们的身体健康。因此，需要对疏浚底泥进行适当的脱水脱臭等处理处置，使之不致于影响大气环境，并不会占用太多的用地。

疏浚底泥的处理方式，主要有浓缩、脱水和干燥等。处置方式包括农用、园林绿化、填埋和作为建材回用。疏浚底泥处置的前提就是要进行脱水减容，现有的脱水技术多为向疏浚底泥中投加絮凝剂，消除底泥中的负电性，使底泥颗粒间的空隙水、毛细水、吸附水和内部水更容易地脱除出来，实现泥水分离，从而加速底泥的脱水过程。最常用的技术手段是在疏浚底泥输泥管中加入絮凝剂(如聚合硫酸铁、三氯化铝等)，通过管道混合，在底泥堆场内进行反应沉淀(Maria Claudia Barbosa.，Marcio de Souza Soares de Almeida.2001，Dredging anddisposal of fine sediments in the state of Rio de Janeiro.Brazil Journal of HazardousMaterial 85：15-38；金相灿，荆一凤，刘文生等，湖泊污染底泥疏浚工程技术-滇池草海底泥疏挖及处置，环境科学研究，1999，12(5)：9-12)。与絮凝剂混合后的底泥在堆场中进行反应沉淀，往往会由于H₂S、NH₃-N、甲硫醇和挥发性物质的挥发而散发出臭味和令人不快的气味，通过大气环境的传播，会严重地影响周围人居环境的生活质量。而且，底泥脱水干化效果不佳，底泥疏浚工程完成2-3年后，底泥堆场上承载力依然很弱，这些底泥无法进一步加以利用，会长期占用堆场用地。

因此，开发一种简易高效的方法用于疏浚底泥的脱水脱臭，彻底改善疏浚底泥暴露在环境中的大气环境质量，加速疏浚底泥在堆场中的脱水干化效果，具有重要的应用和实践价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效的疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法，能使疏浚底泥快速脱水脱臭，从而有效保护大气环境。

为实现上述目的，本发明将河湖疏浚底泥与氧化剂、吸附剂分别在两段管式混合单元中进行高效混合，并在混合单元后面连接的密闭反应直管中流动反应一段时间后，进入底泥堆场中脱水干化。混合单元采用中间大口径直管通过异径管连接两端小口径直管的结构，通过管径的突然变大和缩小，引起流体边界层分离而产生大量的旋涡，从而使得疏浚底泥与氧化剂、吸附剂在混合单元中充分混合，并在后续的反应直管中流动反应，完成对疏浚底泥中臭味物质的氧化分解，以及对底泥中氨氮、硫化氢、甲硫醇和挥发性有机物的吸附。

本发明方法的具体步骤如下：

1、构建两段式混合反应装置。本发明中的混合反应装置由两段混合单元及两段反应直管串接构成。每段混合单元包括中间的大口径直管，两端的小口径直管，以及连接大口径直管和小口径直管的异径管。第一段混合单元前端的小口径直管连接输泥管，该小口径直管上开有氧化剂投加管，第一段混合单元后端的小口径直管与第二段混合单元前端的小口径直管之间连接第一段反应直管，第二段混合单元前端的小口径直管上开有吸附剂投加管，第二段混合单元后端的小口径直管连接第二段反应直管。

2、将疏浚底泥通过输泥管输送到第一段混合单元，从氧化剂投加管投入氧化剂，使疏浚底泥与氧化剂在第一段混合单元的大口径直管中充分接触，完全混合。其中，疏浚底泥的流速为1.2-1.5m/s，速度梯度控制在500-1000s^-1；混合时间为3s；氧化剂投加量为100-150mg/l，氧化剂投加压力不低于0.4MPa。

3、与氧化剂混合后的疏浚底泥以1.2-1.5m/s的流速进入第一段反应直管，反应时间为20s。在第一段反应直管中，氧化剂与疏浚底泥进行充分反应，将疏浚底泥中含有的臭味物质氧化分解成小分子成份，同时氧化剂还可以破坏底泥中胶体和微小颗粒的双电层结构，使得胶体和微小颗粒脱稳，有利于加速底泥的脱水过程。

4、疏浚底泥经过在第一段反应直管中与氧化剂的反应后，进入第二段混合单元；从吸附剂投入管投加吸附剂，使疏浚底泥与吸附剂剂在第二段混合单元的大口径直管中充分混合，完成对疏浚底泥中部分小分子臭味成份的吸附。在第二段混合单元中需要达到如下工艺参数：疏浚底泥流速为1.2-1.5m/s；速度梯度控制在500-1000s^-1；混合时间为3s；吸附剂投加量为20-50mg/l，吸附剂投加压力不低于0.4MPa。

5、与吸附剂混合后的疏浚底泥进入第二段反应直管，在第二段反应直管中，吸附剂与疏浚底泥进行充分接触反应，将氧化疏浚底泥产生的小分子臭味成份物质如氨氮、硫化氢、硫醇以及挥发性有机物吸附吸收。经过此第二段反应直管后，底泥中的臭味含量已降至较低的浓度。在此第二段反应直管中需要达到如下工艺参数：疏浚底泥流速为1.2-1.5m/s；反应时间为30s。

6、疏浚底泥经过上述两段式混合、反应后，进入疏浚底泥堆场，在堆场中脱水干化。此时进入大气环境中的底泥臭味基本上消除，也没有令人不快的异味产生。

本发明利用两段式混合、反应方式，先将氧化剂与疏浚底泥进行高效混合，反应，在此期间底泥中的臭味成份被氧化分解；然后将吸附剂与疏浚底泥进行混合、反应，吸附底泥中成份中的硫化氢、氨氮、甲硫醇等挥发性物质。底泥流入底泥堆场后，臭味基本消失，可以在外界环境中进行脱水干化，而不会对大气环境质量造成不良影响。通过这种方式处理疏浚底泥，能够快速脱水脱臭，去除底泥中的挥发性污染物质，为底泥在外界环境中的脱水干化创造了条件，而且不会长期占用堆场用地。

附图说明

图1为本发明中混合反应装置的结构示意图。

图1中，1、5为第一段混合单元的小口径直管，2、4为第一段混合单元的异径管，3为第一段混合单元的大口径直管，6为第一段反应直管，7、11为第二段混合单元的小口径直管，8、10为第二段混合单元的异径管，9为第二段混合单元的大口径直管，12为第二段反应直管，13为第一段混合单元中的氧化剂投加管，14为第二段混合单元中的吸附剂投加管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

本发明的疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法按如下步骤进行：

1、本发明构建的混合反应装置的结构如图1所示，由两段混合单元及两段反应直管串接构成，具体包括第一段混合单元，第一段反应直管，第二段混合单元和第二段反应直管。第一段混合单元包括中间的大口径直管3，两端的小口径直管1、5，以及连接大口径直管和小口径直管的异径管2、4。第二段混合单元包括中间的大口径直管9，两端的小口径直管7、11，以及连接大口径直管和小口径直管的异径管8、10。第一段混合单元前端的小口径直管1连接输泥管，该小口径直管1上开有氧化剂投加管13，第一段混合单元后端的小口径直管5与第二段混合单元前端的小口径直管7之间连接第一段反应直管6。第一段反应直管6为疏浚底泥与氧化剂混合后反应的场所，是与输泥管同管径的直管。第二段混合单元前端的小口径直管7上开有吸附剂投加管14，第二段混合单元后端的小口径直管11连接第二段反应直管12。第二段反应直管12为疏浚底泥与吸附剂混合后反应的场所，是与输泥管同管径的直管。两段混合单元和两段反应单元之间均通过法兰盘连接，便于安装和拆卸。

2、将疏浚底泥通过输泥管输送到第一段混合单元，同时从氧化剂投加管投入氧化剂，氧化剂投加量为100-150mg/l，氧化剂投加压力不低于0.4MPa。疏浚底泥通过输泥管先进入第一段混合单元的小口径直管1，与氧化剂投加管13输送的氧化剂在此接触，流经异径管2时，混合断面扩大，流速降低，下游压强上升，流体在逆压强梯度下流动，发生边界层分离而产生大量的旋涡，从而使得疏浚底泥和氧化剂充分混合。疏浚底泥先后流经大口径直管3、异径管4和小口径直管5，进入第一段反应直管6。疏浚底泥在第一段混合单元中的流速为1.2-1.5m/s，速度梯度控制在500-1000s^-1，混合时间为3秒。

3、与氧化剂混合后的疏浚底泥以1.2-1.5m/s的流速进入第一段反应直管6，在第一段反应直管6进行20秒的氧化反应。在第一段反应直管6中，氧化剂与疏浚底泥进行充分反应，将疏浚底泥中含有的臭味物质氧化分解成小分子成份，同时氧化剂还可以破坏底泥中胶体和微小颗粒的双电层结构，使得胶体和微小颗粒脱稳，有利于加速底泥的脱水过程。

4、疏浚底泥经过在第一段反应直管6中与氧化剂的反应后，进入第二段混合单元；从吸附剂投入管14投加吸附剂，吸附剂投加量为20-50mg/l，吸附剂投加压力不低于0.4MPa。疏浚底泥先进入第二段混合单元的小口径直管7，与吸附剂投加管14输送的吸附剂在此接触，然后流经异径管8、大口径直管9、异径管10和小口径直管11，疏浚底泥与吸附剂充分混合。在第二段混合单元中需要达到如下工艺参数：疏浚底泥流速为1.2-1.5m/s；速度梯度控制在500-1000s^-1；混合时间为3秒。

5、然后，与吸附剂混合后的疏浚底泥进入第二段反应直管12，在第二段反应直管12中的流速为1.2-1.5m/s，吸附反应时间为30秒。在第二段反应直管12中，吸附剂与疏浚底泥进行充分接触反应，将氧化疏浚底泥产生的小分子臭味成份物质如氨氮、硫化氢、硫醇以及挥发性有机物吸附吸收。经过此第二段反应直管后，底泥中的臭味含量已降至较低的浓度。

6、疏浚底泥经过上述两段式混合、反应后，进入疏浚底泥堆场，在堆场中脱水干化。此时进入大气环境中的底泥臭味基本上消除，也没有令人不快的异味产生。

本发明先将氧化剂与疏浚底泥在第一段单元中进行高效混合，反应，再将吸附剂与疏浚底泥在第二段单元中进行混合、反应，使流入底泥堆场后的底泥脱臭后在外界环境中进行脱水干化，从而有效保护了大气环境。

以下为本发明的一个具体应用实施例，此实施例不对本发明的技术方案构成限定。

采用两段式混合、反应方法，用于处置上海市闵行区某黑臭河道的疏浚底泥。第一段混合单元的小口径直管直径为300mm，长度为300mm，大口径直管管径为450mm，长度为1000mm，异径管坡度角为45°，长度为75mm；第一段反应直管直径为300mm，长度为15m；第二段混合单元的小口径直管直径为300mm，长度为300mm，大口径直管管径为450mm，长度为1000mm，异径管坡度角为45°，长度为75mm；第二段反应直管直径为300mm，长度为22.5m。上述构件均采用碳钢制材质，两段混合单元和两段反应单元之间均通过法兰盘连接。氧化剂、吸附剂投加管管径均为40mm，投加量分别采用100mg/l和50mg/l，材质均为不锈钢。

疏浚底泥的含水率为88％，经过两段式混合、反应单元处理后，进入底泥堆场中。按照《空气质量恶臭的测定三点比较式臭袋法》(GB/T14675-93)，采用真空瓶采集泥浆池周边空气样品，进行臭气浓度分析，并按照《恶臭污染物排放标准》(GB/T14554-93)，进行臭气强度评价。经5位嗅辨员鉴定后，定性为臭气强度1级，即勉强感觉臭味存在嗅阈。底泥在泥浆池中分离后的上清液水质为：COD≤40mg/L，NH₃-N≤12mg/L；TN≤20mg/L；TP≤0.1mg/L；达到GB18918-2002中一级B排放标准规定的水质要求。经过3个月的干化期后，堆场中的底泥含水率降至62％，强度达到80kPa，快速完成了疏浚底泥脱水干化的过程。

Claims (5)

1.一种疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法，其特征在于包括如下步骤：

1)构建由两段混合单元及两段反应直管串接而成的混合反应装置，每段混合单元包括中间的大口径直管，两端的小口径直管，以及连接大口径直管和小口径直管的异径管；第一段混合单元前端的第一小口径直管(1)连接输泥管，该第一小口径直管(1)上开有氧化剂投加管(13)，第一段混合单元后端的第二小口径直管(5)与第二段混合单元前端的第三小口径直管(7)之间连接第一段反应直管(6)，第二段混合单元前端的第三小口径直管(7)上开有吸附剂投加管(14)，第二段混合单元后端的第四小口径直管(11)连接第二段反应直管(12)；

2)将疏浚底泥通过输泥管输送到第一段混合单元，从氧化剂投加管(13)投入氧化剂，使疏浚底泥与氧化剂在第一段混合单元中充分混合；其中，疏浚底泥的流速为1.2-1.5m/s，速度梯度控制在500-1000s^-1；混合时间为3s；氧化剂投加量为100-150mg/L，氧化剂投加压力不低于0.4MPa；

3)与氧化剂混合后的疏浚底泥以1.2-1.5m/s的流速进入第一段反应直管(6)，反应时间为20秒，使氧化剂与疏浚底泥进行充分反应；

4)疏浚底泥经过在第一段反应直管中与氧化剂的反应后，进入第二段混合单元；从吸附剂投加管(14)投加吸附剂，使疏浚底泥与吸附剂在第二段混合单元中充分混合；其中，疏浚底泥的流速为1.2-1.5m/s；速度梯度控制在500-1000s^-1；混合时间为3s；吸附剂投加量为20-50mg/L，吸附剂投加压力不低于0.4MPa；

5)与吸附剂混合后的疏浚底泥以1.2-1.5m/s的流速进入第二段反应直管(12)，反应时间为30秒，使吸附剂与疏浚底泥进行充分反应；

6)疏浚底泥经过在第二段反应直管中与吸附剂的反应后，进入疏浚底泥堆场，在堆场中脱水干化。

2.根据权利要求1的疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法，其特征在于所述第一段混合单元中，第一小口径直管(1)及第二小口径直管(5)的直径为300mm，长度为300mm，异径管的坡度角为45°，长度为75mm，大口径直管的管径为450mm，长度为1000mm，材质均为碳钢；氧化剂投加管(13)的直径为40mm，材质为不锈钢。

3.根据权利要求1的疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法，其特征在于所述第一段反应直管(6)的直径为300mm，长度为15m，材质为碳钢。

4.根据权利要求1的疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法，其特征在于所述第二段混合单元中，第三小口径直管(7)及第四小口径直管(11)的直径为300mm，长度为300mm，异径管的坡度角为45°，长度为75mm，大口径直管的管径为450mm，长度为1000mm，材质均为碳钢；吸附剂投加管(14)的直径为40mm，材质为不锈钢。

5.根据权利要求1的疏浚底泥两段式混合反应脱臭脱水方法，其特征在于所述第二段反应直管(12)的直径为300mm，长度为22.5m，材质为碳钢。