CN101693590B - 一种重金属污染淤泥的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征是将江河、湖泊或水库中受重金属污染的底部淤泥通过疏浚船泥浆泵输送到岸上，并向疏浚管路中第1个管道混合器中投加重金属螯合稳定剂，再向第2个管道混合器中投加絮凝剂，最后将淤泥充填到土工布袋中进行减容脱水，充填停止后固结7～50天，按照含水率和重金属含量的不同，即可用于土地改良、园林绿化或填埋场填埋。本发明与现有技术相比，通过环保疏浚、密闭管道输送和重金属稳定化，彻底解决了重金属的二次污染问题，将重金属稳定化与无动力消耗的布袋脱水工艺结合，无需机械脱水设备投入，适用于治理面积大、工期紧、脱水场地小、一次性投入少、运行成本低等场合下的重金属污染淤泥处理。
Description
技术领域
本发明属于处理江河、湖泊、水库等重金属污染淤泥的技术领域，特别涉及重金属污染淤泥的疏浚、脱水减容以及重金属稳定化的处理方法。
背景技术
近年来，随着我国工业制造和矿产采炼能力的提高，由此产生的大量重金属废水和废渣等未经处理被直接排放到环境中，使得重金属污染问题日益突出，尤其是2009年重金属污染事件频发，如陕西、湖南等多地发生大规模的血铅超标事件，湘江重金属污染使得很多河段周边不适合人居等等。对于受到工业废水(如氯碱化工、电镀、印染、造纸等工业)污染的江河、湖泊、水库等，废水中的重金属会不断沉积迁徙至水底的淤泥和岸边土壤中，从而对底栖和岸边的生物造成严重的重金属毒害，通过食物链传递最后危害人体健康，例如日本水俣病和痛痛病等公害事件。为此，江河、湖泊、水库等重金属污染淤泥的治理已成为当前城市建设中最紧迫的任务。治理的主要措施包括重金属污染淤泥的疏浚，脱水以及整个处理过程的重金属二次污染的防止。
目前，世界上已有某些专利技术可用于江河、湖泊、水库等重金属污染淤泥的处理，如公开号为CN01132079.6专利提出了治理城市及周边河流的污染淤泥的方法，即先建坝，再排水，填平淤泥，最后就地用尼龙薄膜隔离填埋的方法，该方法尽管施工简单，但治理过程中容易造成淤泥扰动，从而引起重金属二次污染，而且尼龙薄膜在施工过程中容易破损，造成重金属污染淤泥的泄漏，起不到真正隔离防护的效果。公开号为WO2000040515的发明专利采用板式过滤器(压滤器)使絮凝后的淤泥脱水，该方法需要板式过滤器(压滤器)，设备一次性投资大，且没有处理淤泥中重金属污染的措施。公开号为CN200710021488.6专利提出一种淤泥中重金属的处理方法，包括前处理和后处理，其中后处理又包含了热解、喷瀑、脱水、中和、固氮等工序，处理工艺复杂、耗能、存在二次污染。公开号为CN200510095750.2专利提出采用充泥管袋实现城市水域淤泥的就地脱水，即通过疏浚设备将含水率约90％的淤泥直接泵送到管袋中，该方法设备一次性投资少，脱水主要借助于自重作用，但该方法没有考虑到淤泥的絮凝调理以强化脱水效果，也未涉及重金属污染治理的方法。申请号为200520044977.X实用新型专利公开了一种减少泥沙扩散的环保疏浚绞刀头装置，通过密闭管路泵送泥浆也解决了二次污染问题，但未涉及疏浚泥浆脱水以及重金属稳定化等处理方法。综上所述，这些专利技术仍存在诸多不足和缺点，如能耗高、二次污染、工艺复杂等，目前急需一种用于江河、湖泊、水库等重金属污染淤泥的处理方法，将淤泥疏浚、重金属稳定以及淤泥脱水减容相互结合在一起，不但保证淤泥疏浚和脱水过程不产生重金属二次污染，而且设备一次性投资少，工艺简单，处理过程能耗低，处理后的淤泥重金属浸出含量能够满足淤泥将来处置的要求。
发明内容
本发明的目的是：针对现有处理重金属污染淤泥的方法的不足之处，提供一种用于江河、湖泊、水库等重金属污染淤泥的处理方法，通过环保疏浚最大程度上防止淤泥在清淤过程中由于扰动而引起的次生污染；通过密闭管路输送确保疏浚淤泥在进入布袋前不会泄漏而引起重金属二次污染；通过重金属螯合稳定剂投加保证淤泥中的重金属在进入土工布袋脱水前已被螯合稳定，不会再对周围环境产生二次污染；通过土工布袋脱水替代机械脱水节省了设备投入和运行成本；通过污泥絮凝调理剂的投加强化土工布袋的脱水效果，因此，本法重点解决从疏浚到脱水减容整个处理过程重金属二次污染问题，机械脱水设备投资和运行成本高，土工布袋直接脱水效率低，疏浚到脱水减容的匹配等关键问题。
本发明的上述目的是通过如下的技术方案实现的：一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征在于针对江河、湖泊或水库中受重金属污染的底部淤泥，通过疏浚船泥浆泵将其连续输送到连接2个管道混合器的管路中，疏浚后淤泥含水率约为90±5％；然后按照一定量的重金属螯合剂投加比例，通过计量泵向第1个管道混合器中连续投加重金属螯合稳定剂溶液；再按照一定量的絮凝剂投加比例，通过计量泵向第2个管道混合器中连续投加污泥调理絮凝剂溶液；最后将经过重金属稳定化和污泥调理处理后的污泥输送到1个或多个土工布袋中进行脱水减容，土工布袋充填满后固结7～50天，处理后污泥含水率低于80％后，凡重金属含量符合《城镇污水处理厂污泥处置土地改良泥质》(CJ/T 291)或《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ248)要求的污泥，即可用于土地改良或园林绿化进行污泥处置；处理后污泥含水率低于60％后，凡重金属含量符合《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T 23485-2009)要求的污泥，即可进入填埋场填埋处置。
所述的一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征还在于①重金属污染包含汞、镉、铬、铜、铅、锌、铁、镍等中的1种或多种污染；②疏浚船包含绞吸式、耙吸式、直吸式等中的一种或多种，优选绞吸式环保疏浚方式，疏浚淤泥流量为100～5000m3/h；③重金属螯合剂具有螯合和稳定重金属的功能，其投加量为0‰～50‰(以干基污泥计，重量比)；④絮凝剂具有污泥絮凝调理的功能，包含阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、聚合铝等中的一种或多种，优选阳离子聚丙烯酰胺，其投加量为0.5‰～4‰(以干基污泥计，重量比)；⑤土工布袋由聚丙烯或聚乙烯类树脂为原料的单丝或裂膜丝或单丝-裂膜丝组合进行编织缝合而成，宽度不小于2m，长度不小于6m；⑥土工布袋充满后固结7～50天，土工布袋中污泥平均含水率低于60％。
本发明可广泛用于处理重金属污染淤泥，特别适用于处理江河、湖泊或水库中受重金属污染的底部淤泥。采用本法处理后的淤泥，视重金属含量的多少，采取灵活的处置方式，可以用于土地改良或园林绿化或混合填埋处置等。本发明具有如下优点：处理过程不会造成重金属二次污染，可以避免对施工人员健康的危害，工艺简单，设备投入和运行费用较低，处理场地位置不受限制，处理后的淤泥含水率较低，同时实现了淤泥疏浚、重金属稳定以及淤泥脱水减容三个目标。
附图说明
图1重金属污染淤泥的处理方法示意图
具体实施方式
利用绞刀式环保疏浚船(荷兰IHC海狸环保型)对江河、湖泊或水库中重金属污染的底部淤泥进行环保清淤，淤泥疏浚深度的确定可以参考专利(申请号：CN200810023224.9)。疏浚后淤泥(含水率90±5％)通过与疏浚船相连接的管道输送到脱水场区，疏浚流量为100～5000m3/h。在脱水区第1个蛇形管式管道混合器中，按照0‰～50‰(以干基污泥计，重量比)投加量利用计量泵投加重金属螯合稳定剂(如专利申请号：CN200810153671.6)，使得重金属螯合稳定剂与疏浚淤泥中的重金属充分混合、反应。为了保证疏浚淤泥在达到第2个蛇形管式管道混合器前完成重金属的稳定化，应使得疏浚淤泥在两个管道混合器之间停留时间大于重金属稳定化反应时间。在脱水区第2个蛇形管式管道混合器中，按照0.5‰～4‰(以干基污泥计，重量比)投加量利用计量泵投加污泥絮凝调理剂(如阳离子聚丙烯酰胺CSG-A20)，使得污泥絮凝调理剂与疏浚淤泥充分混合，形成絮团。为了保证疏浚淤泥在达到土工布袋充填口前完成淤泥絮凝反应，应使得疏浚淤泥在第2个管道混合器与土工布袋充填口之间停留时间大于淤泥絮凝调理时间。经过重金属稳定化和絮凝处理后的疏浚淤泥同时充入1个或多个土工布袋中，待这些土工布袋充满污泥后，切换到其他未充满的土工布袋中。对于已经充满的土工布袋，继续脱水固结7～50天后，布袋中的脱水污泥含水率可以达到60％以下，结合《城镇污水处理厂污泥处置土地改良泥质》(CJ/T 291)或《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ248)或《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T 23485-2009)对于重金属含量的要求，对土工布袋中脱水后污泥进行土地利用、园林绿化用地或填埋处置。该重金属污染淤泥的处理工艺流程如图1所示。
实施例1：采用荷兰IHC海狸1200型环保疏浚船对汉沽污水库中受汞、铜、镉等重金属污染的淤泥(污染淤泥重金属含量如表1所示)进行环保清淤，疏浚流量为400m3/h，疏浚淤泥的平均含水率为91％。采用计量泵向第1个蛇形管式管道混合器中泵入ES重金属螯合剂(天津壹鸣)，投加流量为200kg/h(折合投加量约为5‰，以干基污泥计，重量比)，螯合剂的稳定反应时间至少为1min。采用计量泵向第2个蛇形管式管道混合器中泵入浓度为5‰(重量比)阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂溶液(江苏南天CSG-A20)，投加流量为40kg固粉絮凝剂/h(折合投加量约为1.1‰，以干基污泥计，重量比)，絮凝剂的絮凝时间至少为0.2min。经过重金属稳定化和絮凝处理后的疏浚淤泥同时充入4个土工布袋中，反复充填4～8次后即可充满这些布袋，继续脱水固结20天后，布袋中的脱水污泥平均含水率为45％。对处理过的污泥按照《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的要求测定汞、镉、铜等重金属浸出浓度，如表2所示，均低于该标准的所规定的重金属浸出浓度限值。结合表1中污染淤泥重金属含量数据，参考《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T 23485-2009)，即处理后的汞、铜、镉等重金属污染的淤泥可以用于填埋处置。
表1污染淤泥重金属含量 单位：mg/kg
| 项目 | 含量 | 项目 | 含量 |
| 汞 | 12.02 | 铜 | 1593 |
| 砷 | 19.73 | 镉 | 0.23 |
表2处理后的淤泥重金属毒性浸出浓度 单位：mg/L
实施例2：实施方法同实施例1，改变污染淤泥重金属的含量，如表3所示。改变ES重金属螯合剂投加流量为100kg/h(折合投加量约为2.5‰，以干基污泥计，重量比)。土工布袋充满后脱水固结10天后，布袋中的脱水污泥平均含水率为54％。参考《城镇污水处理厂污泥处置土地改良泥质》(CJ/T 291)，即处理后的汞、铜、镉等重金属污染的淤泥可以用于土地利用。
表3污染淤泥重金属含量 单位：mg/kg
| 项目 | 含量 | 项目 | 含量 |
| 汞 | 5.82 | 铜 | 993 |
| 砷 | 9.28 | 镉 | 0.25 |
Claims (7)
1.一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征在于具体步骤为：
(1)针对江河、湖泊或水库中受重金属污染的底部淤泥，通过疏浚船泥浆泵将其连续输送到连接2个管道混合器的管路中，疏浚后淤泥含水率为90±5％；
(2)按照一定量的重金属螯合剂投加比例，通过计量泵向第1个管道混合器中连续投加重金属螯合剂溶液；
(3)按照一定量的絮凝剂投加比例，通过计量泵向第2个管道混合器中连续投加污泥调理絮凝剂溶液；
(4)将经过重金属稳定化和污泥调理处理后的污泥输送到1个或多个土工布袋中进行脱水减容，土工布袋充填满后固结7～50天，处理后污泥含水率低于80％后，凡符合《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》(CJ/T 291-2008)或《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ248-2007)要求的污泥，即可用于土地改良或园林绿化进行污泥处置；处理后污泥含水率低于60％后，凡符合《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T 23485-2009)要求的污泥，即可进入填埋场填埋处置。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征在于重金属污染种类包含汞、镉、铬、铜、铅、锌、铁、镍中的1种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征在于疏浚船的种类包含绞吸式、耙吸式、直吸式中的一种或多种，疏浚淤泥流量为100～5000m3/h。
4.根据权利要求1所述的一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征在于絮凝剂具有污泥絮凝调理的功能，包含阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、聚合铝中的一种或多种，其投加量以干基污泥计为0.5‰～4‰(重量比)。
5.根据权利要求1所述的一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征在于土工布袋是由聚丙烯或聚乙烯类树脂为原料的单丝或裂膜丝或单丝-裂膜丝组合进行编织缝合而成，宽度不小于2m，长度不小于6m。
6.根据权利要求1所述的一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征在于土工布袋充满后固结7～50天，土工布袋中污泥平均含水率低于60％。
7.根据权利要求1所述的一种重金属污染淤泥的处理方法，其特征在于疏浚淤泥流经两个管道混合器之间距离所需的时间应大于重金属螯合剂稳定反应所需的最短时间，流经第2个管道混合器至土工布袋入口之间距离所需时间应大于污泥絮凝剂絮凝反应所需的最短时间。
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