CN102775030A - 一种净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法，采用灼烧的方式，将净水污泥中有机质、微生物等灼烧去除，使净水污泥组成以铝氧化物等无机矿物为主的净水污泥再生步骤和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污染向水体释放，同时净水污泥含有的以金属氧化物为主的无机颗粒物质对水体中氮磷等污染物质产生吸收，加快水体中污染物质向底泥的迁移的重污染河道修复步骤。本发明的方法不仅可以实现净水污泥中铝资源的资源化利用，实现净水污泥的无害化处理，而且可以在不破坏水体生态环境的情况下完成水体修复。

Description

一种净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法
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作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法。
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，尤其是城市河道，其已经丧失了水源功能，仅有的景观功能也正在消失殆尽。这些城市河道的典型特征是水体中氮磷含量较高，水华频繁甚至藻类疯长，并出现黑臭。尽管采用相应措施降低水体中氮磷含量，但蕴藏丰富的底泥中含有的内源污染又会源源不断的向上覆水输送污染物质。因此，在目前外源污染基本得到有效控制的情况下，内源污染释放的贡献日益增加。因此，在外源污染得到控制的同时，有效控制内源污染，是城市水体修复的关键所在。
底泥掩蔽技术是控制内源污染释放的有效措施之一，因其对内源污染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。底泥掩蔽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、清洁河沙、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，在以控制内源污染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，因为净水污泥中除了含有铝、铁等金属氧化物外，还含有有机质、微生物等，引入水体后会对水环境产生一定的负面作用。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提出一种净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法，解决了净水污泥引入水体后会对水环境产生一定的负面作用的问题。
为解决上述技术问题，达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法，包括以下步骤：
步骤1)净水污泥再生步骤：将脱水后的净水污泥干燥后碾碎，然后进行高温灼烧，去除有机质、微生物等，使其转化成以铝氧化物等无机矿物为主的干净的覆盖材料；
步骤2)重污染河道修复步骤：将再生后的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污染向水体释放。同时，净水污泥含有的以金属氧化物为主的无机颗粒物质对水体中氮磷等污染物质产生吸收，加快水体中污染物质向底泥的迁移。
优选的，所述步骤1)中，将脱水后的净水污泥在100℃-150℃下干燥2-5小时，然后碾碎、过筛，在500℃-600℃的温度下灼烧60-180min，净水污泥减量在20-30％，完成净水污泥的再生。
优选的，所述步骤2)，在污染底泥上所覆盖的再生净水污泥的厚度是20cm。
通过将净水污泥在高温下灼烧，将净水污泥中的有机质、微生物等灼烧去除，使净水污泥转化为以铁铝等金属氧化物为主要组成的无机颗粒物质，从而提高净水污泥对氮磷等污染物质的捕捉、吸附、固定能力，完成净水污泥的再生。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、固定作用，控制污染底泥中内源污染向水体扩散，并将其固定在净水污泥中，同时，这些物质也会对上覆水中氮磷等污染物质产生吸收。从而达到净水污泥资源化用于水体吸附的目的。
具体的，净水污泥资源化用于城市重污染河道修复主要包括二个阶段，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碾碎，过筛，高温灼烧，将净水污泥中有机质、微生物等灼烧去除，使净水污泥转化成以铁铝等金属氧化物为主要组成的无机颗粒物质，完成净水污泥的再生。净水污泥再生的目的是去除污泥中的有机质和微生物等，消除对修复水体的二次污染，同时增加净水污泥对氮磷等污染物质的吸附速率、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，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、二氧化硅等对氮磷等污染物质的专属性吸附的性质，对污染底泥中释放出来的氮磷等污染物质进行捕捉、吸附，从而避免其向水体释放。另外，再生后净水污泥也会吸附水体中氮磷等污染物质，从而促使水体中氮磷等污染物质向底泥迁移。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重污染河道底泥覆盖材料，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。
下面结合具体实施方式对本专利作进一步的说明。
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净水污泥制备实验
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，过20目筛。将碾碎的污泥放入马弗炉，在550℃条件下灼烧2.5h，取出备用。净水污泥减量26％。净水污泥再生完成。
实施例2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0.5g(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0.05mg/L，溶解性磷酸盐去除率接近90％。
如果采用未再生净水污泥，加入的净水污泥同样为0.5g(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0.35mg/L左右，溶解性磷酸盐去除率仅有30％。
实施例3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，每天以流量为5L/min的速度向水体充入氮气10min，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0.09mg/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。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员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。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)净水污泥再生步骤：将脱水后的净水污泥在100℃-150℃下干燥2-5小时，然后碾碎、过筛，在500℃-600℃的温度下灼烧60-180min；
(2)重污染河道修复步骤：将经步骤1)再生后的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。
2.根据权利要求1所述的净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法，其特征在于，所述步骤1)中脱水后的净水污泥的干燥温度是110℃。
3.根据权利要求1所述的净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法，其特征在于，所述步骤1)中的干燥时间为3小时。
4.根据权利要求1所述的净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法，其特征在于，所述步骤1)中的过筛为过20目筛。
5.根据权利要求1所述的净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法，其特征在于，所述步骤1)中的灼烧温度是550℃。
6.根据权利要求1所述的净水污泥作为重污染河道底泥掩蔽剂的方法，其特征在于，所述步骤2)中，在污染底泥上所覆盖的再生净水污泥的厚度是20cm。
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