CN103496833B - 底泥重金属污染模块化异位治理方法 - Google Patents

Abstract

一种底泥重金属污染模块化异位治理方法，包括杂物清除、底泥疏浚、泥沙分离、泥浆脱水减容、固化稳定化、尾水处理、资源化利用和场地生态修复八个模块，上述模块结合底泥场地处的具体条件和处置去向进行组合，八个模块中的底泥疏浚、泥浆脱水减容、尾水处理和场地生态修复是必选项，其余按照具体条件灵活实施和选取。该治理方法充分结合各地污染治理规划和污染水体技术实施难度，因地制宜，将主要治理技术环节模块化、程式化，便于借鉴和操作，各模块在实际应用时，可结合场地处特定条件，自由组合，操作简单，便于实施。

Description

底泥重金属污染模块化异位治理方法

技术领域

本发明涉及一种用于治理修复受重金属污染的底泥的方法，属于底泥治理修复技术领域。

背景技术

底泥是水体底部的表层沉积物质，是微生物、腐殖质、土壤及泥沙等的混合物，经过长时间物理化学、生物作用及水体传输而沉积于水体底部所形成。底泥能够反映水体演化的历史过程，为河流、湖泊、河流入海口滩涂等自然水体生态系统的重要组成部分。

底泥中的重金属来自于大气降尘、降水、土壤冲刷、地表径流、各类污水、固体垃圾以及农药等，具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点，能通过食物链成千百倍地富集，最终危害人体健康。

目前世界各国对底泥重金属污染的治理规划和治理技术方案各不相同，尤其是在我国，受污染和经济地域性等因素影响，尚不具备全面开展底泥重金属污染治理工作的条件。根据受污染水体的污染程度不同，结合污染场地的实施条件，目前常用的重金属污染底泥的修复技术主要分为原位处理技术和异位处理技术。

原位处理技术主要包括原位植物修复和原位材料覆盖技术，其中原位植物修复以其成本低、操作简单、不易产生二次污染等优势而备受关注，但仍存在处理效率低，植物种植易受当地气候、河道行洪状况影响等缺陷。原位材料覆盖技术是在底泥表面覆盖钝化材料，阻断重金属向水体中的释放途径，受覆盖材料的理化性能及自然水体的水利水文特征影响较大，且目前尚无可靠的覆盖材料投放设备，实现均匀和无漏点覆盖难度较大。因此，对于污染较重水体或原位处理难度较大时，常采用异位处理技术。

异位处理技术如CN101921090A公开的《一种重金属污染底泥固化剂及其固化方法》，主要是将疏浚的底泥与重金属固化剂搅拌混匀进行固化，其固化剂包括水泥和粉煤灰，粉煤灰和水泥的质量比为1∶(0.5～11)。该固化剂的固化方法包括以下步骤：向重金属污染底泥中直接添加本发明的固化剂，固化剂的用量为重金属污染底泥质量的0.4～1.5倍，将添加固化剂后的混合物至少养护3d，完成固化过程。该技术通过化学方法将疏浚底泥中的重金属固化，固化后的固体废弃物仍是一种危废，其后续处置仍需要花费大量的资金。

CN102372406公开的一种《重金属污染底泥的异位修复方法》，主要由底泥疏挖和输送、修复区防渗与排水、底泥改良剂和微生物菌种投加、微生物和植物联合修复、废水处理与植物收割及焚烧处置单元组成；具体步骤是先进行修复区的选址和防渗处理，再采用工程方法把重金属污染底泥疏挖并输送到修复区，接着进行底泥的排水固结过程，然后投加底泥改良剂和微生物菌种与底泥充分混合并耕种植物，最后收割植物并将其焚烧后，把焚灰运送至危险废物填埋场填埋或是用于回收重金属元素。该方法将底泥异位疏浚与植物吸收处理方法相结合，与污染底泥化学处理方法相比，具有处理成本低、环境友好的优点，但由于需要疏浚，其在疏浚过程中易产生污染释放，影响上覆水水质；另外，对于污染程度较重的底泥，植物难以在底泥中生长，也限制了该方法的应用。

发明内容

本发明针对目前底泥重金属污染治理技术系统性、针对性和灵活性不足以及治理效果差的问题，结合流域治理工作“治、用、保”（所谓“治”，即污染治理：是指以循环经济理念和工业生态学为指导，综合采用结构调整、清洁生产、末端治理、环境基础设施建设、面源污染治理、清淤疏浚等全过程污染防治措施，解决流域内环境污染问题。所谓“用”，即行政辖区内水资源的充分循环：是以节水为基础，因地制宜，分类指导，充分利用闲置荒地及废弃河道，建设中水调蓄设施，合理规划污水回用工程，最大限度地实行水资源的流域内循环，减少污水排放量。所谓“保”，即流域场地与功能强化：是在污染治理和污水资源化的基础上，采用湿地建设、水土保持、小流域开发治理、自然保护区建设等场地、重建技术，对流域的生态恢复过程进行强化，使之向提高自净能力、改善水质与生态环境、恢复自身应有生态功能的有利方向尽快转变。）的综合治理理念和“减量化、无害化、资源化”的治理原则，在广泛调研的基础上，提供一种可充分实现场地与治理过程相结合、因地制宜、操作简单、便于实施的底泥重金属污染模块化异位治理方法。

本发明的底泥重金属污染模块化异位治理方法，按实施顺序包括杂物清除、底泥疏浚、泥沙分离、泥浆脱水减容、固化稳定化、尾水处理、资源化利用和场地生态修复八个模块，上述模块结合底泥场地处的具体条件和处置去向进行组合，各模块的具体功能和实施过程如下：

（1）杂物清除：利用船只作为运载工具，以人工或机械形式通过钉耙或滚钩清除河底杂物（垃圾、水草、树枝、塑料袋等），杂物滤水后装袋运到岸上，通过垃圾车运到指定地点，该模块是可选异位治理环节；

（2）底泥疏浚：采取人工或机械方式将受重金属或其它污染的底泥从水域系统中清除出去；该模块是必选的异位治理环节；

（3）泥沙分离：对疏浚出的底泥采用振动筛实现泥沙分离，筛分后沙石中不能满足GB5058.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规定要求或其它地方标准要求的，采用清水淋洗或化学试剂淋洗清除，淋洗设备采用滚筒洗石机或滚筒洗砂机，淋洗水进入尾水处理环节；该模块是可选异位治理环节；

（4）泥浆脱水减容：采用机械脱水或土工管袋脱水对经疏浚或泥沙分离后的泥浆进行减容，该模块是必选的的异位治理环节；

（5）固化稳定化：当脱水后的底泥无法做卫生填埋处理或者具有可资源化利用价值时（做路基材料、建材等用途时），采用水泥固化、石灰固化或药剂稳定化对对脱水后的底泥进行处理，该步骤模块是可选异位治理环节。

（6）尾水处理：对河沙淋洗和底泥脱水处理过程中产生的尾水进行预处理，使其回流到水体，采用一体化尾水处理设备（现有通用设备）进行尾水处理；当尾水中重金属含量超过GB8978-96)《污水综合排放标准》或其它地方标准要求时，采用絮凝沉淀的方法或吸附的方法处理，该模块是必选的异位治理环节；

（7）资源化利用：对固化稳定化后的底泥尤其是沙石进行利用，包括制砖、烧制陶粒、护坡或作为路基材料，该模块是可选异位治理环节；

（8）场地生态修复：对治理后的污染场地和用于治理工程的临时处理场地，采用种植具有重金属富集能力的植物（印度芥菜、超积累油菜、紫花苜蓿、不结球白菜、黑麦草、苋和香根草等），对污染场地和临时处理场地进行场地生态修复，该步骤模块是必选的异位治理环节；

上述八个模块中的底泥疏浚、泥浆脱水减容、尾水处理和场地生态修复是必选模块，其余模块按照以下条件进行选取：

条件1：当水力坡度≤0.5%，底泥中杂物体积含量≥10%，且需采用水上疏浚的污染场地时；则必须选择杂物清除模块；

条件2：当底泥中粒径1mm以上沙石成份体积比≥50%，则必须选择泥沙分离模块；

条件3：当筛分后沙石中重金属含量超过GB5058.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规定要求或其它地方标准要求时；则必须选择泥沙分离模块，采用清水淋洗或化学试剂淋洗清除；

条件4：当脱水后的底泥无法做卫生填埋处理或者具有可资源化利用价值时，则必须选择固化稳定化模块。

本发明充分结合各地污染治理规划和污染水体技术实施难度，因地制宜，将主要治理技术环节模块化、程式化，便于借鉴和操作，各模块在实际应用时，可结合场地处特定条件，自由组合，操作简单，便于实施。具有以下特点：

1.充分结合流域治理工作“治、用、保”的综合治理理念和“减量化、无害化、资源化”的治理原则，解决了目前底泥重金属污染治理工作系统性、针对性和灵活性不足的情况。

2.充分考虑了施工过程可能发生的各种因素以及施工后的场地生态修复和生态维护，充分展现了重金属污染治理工作的系统性。

3.各模块可充分结合当地特定条件，具有较强的针对性。

4.各模块可在满足相应组合实施条件的前提下可以任意超越，自由组合，具有较强的灵活性。

附图说明

附图是本发明底泥重金属污染模块化异位治理方法的流程示意图。

具体实施方式

如附图所示，本发明的底泥重金属污染模块式异位系统治理方法是一种可充分结合各地污染治理和水利疏浚规划，以及污染水体和场地技术实施难度，因地制宜的系统治理方法，将主要治理技术环节模块化、程式化，便于借鉴和操作，各步骤模块在实际应用时，可结合场地处特定条件，自由组合，操作简单，便于实施。按照实施顺序具体包括以下八个模块：

（1）杂物清除：利用船只作为运载工具，以人工或机械形式通过钉耙或滚钩清除河底垃圾、水草、树枝、塑料袋等杂物，杂物滤水后装袋运到岸上，通过垃圾车运到指定地点。

该步骤模块属可选模块，适用于条件1，即：水力坡度≤0.5%，底泥中杂物体积含量≥10%，且需采用水上疏浚的污染场地。

（2）底泥疏浚：采取人工或机械方式将受重金属或其它污染的底泥从水域系统中清除出去并加以处理。该步骤模块用于异位修复处理，是不可缺少的异位治理环节，是必选项。

跳过或完成杂物清除模块后，就可启动底泥疏浚模块，可以结合场地处水利水文条件，灵活采用现有技术中的工程疏浚、环保疏浚和生态疏浚等方法。

（3）泥沙分离：采用振动筛实现泥沙分离，该步骤模块属可选模块，主要适用于条件2，即：底泥中粒径1mm以上沙石成份比例≥50%（体积比）情况，否则直接进入泥浆脱水减容模块。

筛分后沙石中满足条件3，即其中重金属含量超过《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5058.3-2007）规定要求或其它地方标准要求的，采用清水淋洗或化学试剂淋洗清除，淋洗设备采用滚筒洗石机或滚筒洗砂机；淋洗水进入尾水处理环节。

（4）泥浆脱水减容：疏浚或经泥沙分离后的泥浆含水率高、颗粒细小、带有负电性、富含氮磷等营养物质，部分受重金属严重污染的疏浚底泥还常含有各种难降解的有机物，自然状态下疏浚泥浆不易泥水分离，一般采用机械脱水或土工管袋脱水的减容方法。该模块广泛用于异位修复处理过程，是不可或缺的异位治理环节之一，是必选项。该模块可以减小后续处理量，具体减容方法的应结合当地土地利用规划和脱水后泥饼的资源化利用途径。

（5）固化稳定化：底泥的重金属稳定化技术大多借用污泥处置或者土壤修复方面的经验和技术, 如水泥固化技术、石灰固化技术、药剂稳定化技术等，主要是利用化学药剂使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。主要有多硫化物、水泥、膨润土、高炉矿渣、硅酸盐、石灰、窑灰、飘尘、浙青、赤泥等。

该模块是可选项，应用于当脱水后的底泥满足条件4，即脱水后的底泥无法做卫生填埋处理或者具有可资源化利用价值时。

（6）尾水处理：河沙淋洗和底泥脱水处理产生过程中产生的尾水需进行预处理后，才能回到水体。尾水处理一般可采用一体化尾水处理设备（现有通用设备），尾水中重金属含量超标时（超过《污水综合排放标准》(GB8978-96)或其它地方标准要求）可采用絮凝沉淀的方法或吸附的方法。该模块广泛应用于异位修复处理过程，是不可或缺的异位治理环节之一，是必选项。

河沙淋洗和底泥脱水处理产生过程中产生的尾水不能达标时，自动启动尾水处理模块，处理后达标的尾水排放附近水体或做其他综合利用。

（7）资源化利用：主要是指固化稳定化后的底泥尤其是沙石的综合利用，主要包括制砖、烧制陶粒、护坡或路基材料等。该模块是可选项。

（8）场地生态修复：主要是指对治理后的污染场地和用于治理工程的临时处理场地，结合场地条件，采用种植具有重金属富集能力的印度芥菜、超积累油菜、紫花苜蓿、不结球白菜、黑麦草、苋和香根草等，对污染场地和临时处理场地进行场地场地生态修复。该模块广泛应用于异位修复处理过程，是不可或缺的异位治理环节之一，是必选项，达到“保”的目的。

上述八个模块中的底泥疏浚、泥浆脱水减容、尾水处理和场地是四个必选项，其余四个为可选项，四个可选项按照其具体应用条件进行选取。以下给出几种具体条件下的模块组合。

1.当污染场地满足条件1、条件2、条件3和条件4时，包括的模块按实施顺序为：

杂物清除--底泥疏浚--泥沙分离（清水或化学淋洗）--泥浆脱水减容--固化稳定化--尾水处理--资源化利用--场地生态修复。

2.当污染场地仅满足条件1和条件4时，包括的模块按实施顺序为：

杂物清除--底泥疏浚--泥浆脱水减容--固化稳定化--尾水处理--资源化利用--场地生态修复。

3.当污染场地仅满足条件2和条件4时，包括的模块按实施顺序为：

底泥疏浚--泥沙分离--泥浆脱水减容--固化稳定化--尾水处理--资源化利用--场地生态修复。

4.当污染场地仅满足条件4时包括的模块按实施顺序为：

底泥疏浚--泥浆脱水减容--固化稳定化--尾水处理--资源化利用--场地生态修复。

5.当污染场地处均不满足条件1、条件2、条件3和条件4时，包括的模块按实施顺序为：

底泥疏浚--泥浆脱水减容--尾水处理--场地生态修复。

以此类推，可以得到适用不同条件、因地制宜、操作简单、便于实施的底泥重金属污染模块化异位治理方案。

Claims (1)

1.一种底泥重金属污染模块化异位治理方法，其特征是：按实施顺序包括杂物清除、底泥疏浚、泥沙分离、泥浆脱水减容、固化稳定化、尾水处理、资源化利用和场地生态修复八个模块，各模块的具体功能和实施过程如下：

（1）杂物清除：利用船只作为运载工具，以人工或机械形式通过钉耙或滚钩清除河底杂物，杂物滤水后装袋运到岸上，通过垃圾车运到指定地点，该模块是可选异位治理环节；

（2）底泥疏浚：采取人工或机械方式将受重金属或其它污染的底泥从水域系统中清除出去；该模块是必选的异位治理环节；

（3）泥沙分离：对疏浚出的底泥采用振动筛实现泥沙分离，筛分后沙石中不能满足GB5058.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规定要求或其它地方标准要求的，采用清水淋洗或化学试剂淋洗清除，淋洗水进入尾水处理环节；该模块是可选异位治理环节；

（4）泥浆脱水减容：采用机械脱水或土工管袋脱水对经疏浚或泥沙分离后的泥浆进行减容，该模块是必选的的异位治理环节；

（5）固化稳定化：当脱水后的底泥无法做卫生填埋处理或者具有可资源化利用价值时，采用水泥固化、石灰固化或药剂稳定化对对脱水后的底泥进行处理，该步骤模块是可选异位治理环节；

（6）尾水处理：对河沙淋洗和底泥脱水处理过程中产生的尾水进行预处理，使其回流到水体，采用一体化尾水处理设备进行尾水处理；当尾水中重金属含量超过GB8978-96《污水综合排放标准》或其它地方标准要求时，采用絮凝沉淀的方法或吸附的方法处理，该模块是必选的异位治理环节；

（7）资源化利用：对固化稳定化后的底泥沙石进行利用，包括制砖、烧制陶粒、护坡或作为路基材料，该模块是可选异位治理环节；

（8）场地生态修复：对治理后的污染场地和用于治理工程的临时处理场地，采用种植具有重金属富集能力的植物，对污染场地和临时处理场地进行场地生态修复，该步骤模块是必选的异位治理环节；

上述八个模块中的底泥疏浚、泥浆脱水减容、尾水处理和场地生态修复是必选模块，其余模块按照以下条件进行选取：

条件1：当水力坡度≤0.5%，底泥中杂物体积含量≥10%，且需采用水上疏浚的污染场地时；则必须选择杂物清除模块；

条件2：当底泥中粒径1mm以上沙石成份体积比≥50%时，则必须选择泥沙分离模块；

条件3：当筛分后沙石中重金属含量超过GB5058.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规定要求或其它地方标准要求时；则必须选择泥沙分离模块，采用清水淋洗或化学试剂淋洗清除；

条件4：当脱水后的底泥无法做卫生填埋处理或者具有可资源化利用价值时，则必须选择固化稳定化模块。