CN101982432A

CN101982432A - 利用再生净水污泥进行城市水体修复的方法

Info

Publication number: CN101982432A
Application number: CN 201010520753
Authority: CN
Inventors: 李大鹏; 黄勇; 王东田; 李新
Original assignee: Suzhou University of Science and Technology
Current assignee: Suzhou University of Science and Technology
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2011-03-02

Abstract

本发明公开了一种利用再生净水污泥进行城市水体修复的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)制备再生净水污泥的步骤，包括向净水污泥加入浓硫酸使净水污泥中氢氧化铝转化成铝盐，形成再生净水污泥；(2)城市水体修复步骤，包括以再生净水污泥为城市水体覆盖材料，将再生净水污泥覆盖在待修复城市水体的污染底泥上面，将污染底泥与上覆水物理性隔开，抑制污染底泥内源磷向水体释放。该方法不仅实现了净水污泥资源化利用，而且可以避免在水体修复过程中破坏水体的景观功能以及水体生态环境。

Description

利用再生净水污泥进行城市水体修复的方法

技术领域

本发明属于环境治理技术领域，具体涉及一种净水污泥资源化用于城市水体修复的新方法，拓宽了自来水厂净水污泥的资源化利用范围，以净水污泥制成的覆盖材料可用于已经控制污染源的缓流或静止水体。

背景技术

随着城市人民生活水平的日渐提高，自来水用量日益增加。净水污泥作为自来水厂主要废弃物，其产量也日益增加。通常，净水污泥产量约占原水量的0.5％～3％。对于大多数自来水厂而言，都是采用铝盐作为混凝剂，因此，净水污泥的含铝率较高，一般为15％～40％。其成分主要为氢氧化铝和其他金属氧化物、氢氧化物、硅酸盐等，这些物质对水体中磷具有良好的吸附和固定作用。

近年来，城市水环境呈现日渐恶化的趋势，其重要特征是城市水体中磷含量较高，水华频繁甚至藻类疯长，并出现黑臭。这导致部分城市水体的景观功能也消失殆尽。磷是引起城市水体富营养化的关键因素。尽管随着污水收集率的提高以及处理效果的加强和流域管理措施的实施，外源磷的输入呈逐年降低的趋势，但内源磷的释放对水体磷浓度的贡献日益增加。因此，在外源磷得到控制的同时，降低内源磷释放量，是城市水体修复的关键所在。

底泥覆盖技术是控制内源磷释放的有效措施之一，因其对内源磷控制效果好以及对水体生态环境影响较小而得到广泛应用。底泥覆盖技术的核心是覆盖材料的选择。目前使用较多的覆盖材料有未污染的底泥、清洁砂子、砾石、钙质膨润土、灰渣、人工沸石、水泥，还有诸如方解石、粉煤灰、土工织物或一些复杂的人造地基材料等。通常，在以控制内源磷释放为主要目的的底泥覆盖材料的选择中，应优先选择铁、铝、钙等金属离子含量较高的覆盖材料。作为自来水厂废弃物的净水污泥恰好符合这一特点。然而，因为净水污泥中的铝、铁等金属离子主要以氢氧化物形态存在，对磷的吸附和固定能力相对较弱。因此，将净水污泥再生后用作覆盖材料对水体进行修复可以弥补这一弱点。本发明由此而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种净水污泥资源化的方法，该方法解决了现有技术中净水污泥出路少以及铝资源被大量浪费的问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种利用再生净水污泥进行城市水体修复的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)制备再生净水污泥的步骤，包括向净水污泥加入浓硫酸使净水污泥中氢氧化铝转化成铝盐，形成再生净水污泥；

(2)城市水体修复步骤，包括以再生净水污泥为城市水体覆盖材料，将再生净水污泥覆盖在待修复城市水体的污染底泥上面，将污染底泥与上覆水物理性隔开，抑制污染底泥内源磷向水体释放。

优选的，所述方法步骤(1)制备再生净水污泥包括将脱水后的净水污泥进行干燥处理，然后按照H₂SO₄/Al的质量比为(1～5)∶1的比例加入浓硫酸，在温度为20～30℃条件下进行再生，形成再生净水污泥。

优选的，所述方法步骤(1)按照如下步骤进行：将脱水后的净水污泥在110℃干燥3小时，然后按照H₂SO₄/Al的质量比为3∶1的比例加入浓硫酸，再生温度为25℃，再生时间为30min，搅拌强度为500rpm，完成净水污泥再生。

优选的，所述方法步骤(2)在城市水体污染底泥上覆盖20cm厚再生净水污泥。

本发明技术方案中将再生净水污泥作为城市污染底泥覆盖新材料，通过将再生后净水污泥覆盖在待修复水体的污染底泥上面，将污染底泥与上覆水物理性隔开，从而抑制污染底泥内源磷向水体释放。再生净水污泥是向净水污泥加入一定数量的浓硫酸，使净水污泥中氢氧化铝转化成铝盐后产生。

本发明技术方案中，通过在净水污泥中加入浓硫酸，在控制优选的反应条件下，促使净水污泥中的部分氢氧化铝转化成铝盐，完成净水污泥的再生，从而提高净水污泥对磷的捕捉、吸附能力。将再生后净水污泥平铺在污染底泥上面，利用净水污泥中丰富的铝、铁、钙、二氧化硅等对磷的捕捉、吸附能力，控制污染底泥中内源磷向水体扩散，并将其固定在净水污泥中。从而达到净水污泥资源化的目的。

具体的，净水污泥资源化主要包括二个阶段，一是净水污泥再生，二是再生后净水污泥用作城市污染底泥覆盖材料。净水污泥再生，就是指在干燥后的净水污泥中加入适量的浓硫酸，在优选的反应条件下，使净水污泥中以氢氧化物形态存在的铝转化成铝盐，完成净水污泥的再生。净水污泥再生的目的是增加净水污泥对磷吸附速率、扩大吸附容量，延缓其吸附饱和时间，延长其使用寿命。再生后净水污泥用作城市污染底泥覆盖材料，具体的说，就是指将一定量的再生后的净水污泥平铺在需要修复的缓流或静止水体的污染底泥上面，达到一定的厚度。利用净水污泥中的铝、铁、钙、二氧化硅等对磷的专属性吸附的性质，对污染底泥中释放出来的磷进行捕捉、吸附，从而避免其向水体释放。另外，净水污泥也会吸附水体中磷，从而促使水体中磷向底泥迁移。磷一旦被净水污泥中的铝、铁、钙、二氧化硅等吸附，就会相应地转化成难释放态磷，从而强化净水污泥对磷的固定。因此，将净水污泥再生用于城市水体修复，不仅解决了净水污泥直接排放的问题，也实现了基于铝的净水污泥资源化利用的问题。

上述技术方案中，所述的净水污泥是来自以铝盐为混凝剂的自来水厂，净水污泥中铝(以Al₂O₃计)含量超过20％。所选修复的水体应该为已经截除外源污染的缓流水体或者静止水体。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

1.本发明的净水污泥资源化方法是将净水污泥再生后用作城市污染底泥覆盖材料，与以往净水污泥作为渣土、烧制建筑材料等资源化方法相比，本研究实现了铝资源的再利用；与其它净水污泥资源化方法(回收铝盐)相比，该技术简单，易行，产品应用范围更加广泛。与目前广泛采用的底泥覆盖材料相比，净水污泥来源广泛，再生后净水污泥的铝、铁、钙、二氧化硅等含量丰富。与现有的城市水体修复方法相比，不破坏水体的景观功能和水体生态环境。

2.本发明适合于已经控制外源污染的城市缓流水体或静止水体，在不影响或破坏水体景观功能以及水体生态环境的情况下，实现水体修复。

综上所述，本发明提供了一种净水污泥再生作为城市污染底泥覆盖材料的新方法，采用净水污泥再生作为城市污染底泥覆盖材料新方法，不仅实现了净水污泥资源化利用，而且可以避免在水体修复过程中破坏水体的景观功能以及水体生态环境。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1圆形有机玻璃容器水体的磷处理模拟实验

以圆形有机玻璃容器(d＝17cm，h＝25cm)作为实验装置，加入2.5L河水(取自典型富营养化静止水体，溶解性磷酸盐含量0.52mg/L)。加入再生后净水污泥0.1g(干污泥)。采用恒速搅拌机搅拌10min，转速为100转/分，然后，静止沉淀30min。水体中溶解性磷酸盐含量低于0.01mg/L，溶解性磷酸盐去除率接近99％。

与以上试验同理的，采用未再生净水污泥，加入的净水污泥同样为0.1g(干污泥)，实验条件与上述一致。实验结束后，水体中溶解性磷酸盐含量在0.4mg/L左右，溶解性磷酸盐去除率仅有20％。

实施例2某河段污染底泥的覆盖实验

以本实例对某富营养化河段的污染底泥进行覆盖实验。该河段从2004年进行水质监测以来，水体呈重度富营养化状态(溶解性磷酸盐含量0～0.75mg/L)。挖取未受扰动的污染底泥(底泥总磷含量1408mg/kg，有机质含量13％)，立即送至实验室，并在最短时间内将其铺设在3个实验装置(0.6m×0.6m×1.2m)底部，铺设厚度为30cm。在底泥上面分别平铺再生净水污泥、未再生净水污泥和不铺设净水污泥，铺设厚度为20cm。然后，分别加入自来水，水深为50cm。该实验装置有盖，每天向水体充入氮气10min，流量为5L/min，使系统处于厌氧状态，目的是加快内源磷释放。

未铺设任何净水污泥系统，30d，水体中溶解性磷酸盐含量达到1.25mg/L，随后一直保持在高位状态；铺设净水污泥系统，50d，水体中溶解性磷酸盐含量达到0.4mg/L，随后呈缓慢上升状态；铺设再生净水污泥系统，100d，水体中溶解性硫酸盐也仅有0.06mg/L，水体中铝浓度小于0.05mg/L，满足我国饮用水源规定的≤0.2mg/L。

本发明说明，净水污泥再生后，对内源磷释放控制效果良好，明显优于未再生净水污泥，而且，并未显著增加水体中铝含量，并未增加水体化学风险。

实施例3再生净水污泥的制备

取自来水厂脱水后沉淀污泥1kg(Al₂O₃含量为23.6％)，置于烘箱中，在110℃干燥3小时，然后碾碎。将碾碎的污泥放入1L烧杯中，按照3KgH₂SO₄/Kg Al的比例加入196mL浓硫酸(密度为1.84g/mL)，采用恒速搅拌机促使污泥与浓硫酸反应，反应温度控制在25℃，反应时间为30min。反应结束后，将污泥放入烘箱，在110℃干燥12小时，取出备用。净水污泥再生完成。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用再生净水污泥进行城市水体修复的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法步骤(1)制备再生净水污泥包括将脱水后的净水污泥进行干燥处理，然后按照H₂SO₄/Al的质量比为(1～5)∶1的比例加入浓硫酸，在温度为20～30℃条件下进行再生，形成再生净水污泥。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述方法步骤(1)按照如下步骤进行：将脱水后的净水污泥在110℃干燥3小时，然后按照H₂SO₄/Al的质量比为3∶1的比例加入浓硫酸，再生温度为25℃，再生时间为30mi n，搅拌强度为500rpm，完成净水污泥再生。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法步骤(2)在城市水体污染底泥上覆盖20cm厚再生净水污泥。