CN105439376B - 一种用于重度有机污染地表水的修复系统及其修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于重度有机污染地表水的修复系统及其修复方法，由顺次连接的集水系统、水处理系统、缓释氧化过滤系统和生态恢复系统组成。集水系统包括水泵，通过水泵抽水进入陆上中间水池，作为进入水处理系统的调节池；水处理系统为芬顿高级氧化处理系统；缓释氧化过滤系统采用填充缓释氧化材料及过滤材料的PVC管道；生态恢复系统由陆上生态系统和水上生态系统构成。本发明通过芬顿高级氧化技术去除水中有机污染物、缓释氧化和过滤改善水质条件、生态恢复构建水体及周边生态系统，处理后的达标水部分用于治理区域生态系统的灌溉、部分汇入地表水体，做到物理化学技术修复同生态技术修复相结合，高效彻底的完成污染地表水修复治理。

Description

一种用于重度有机污染地表水的修复系统及其修复方法

技术领域

本发明属于水污染修复技术领域，具体涉及一种用于重度有机污染地表水的修复系统及其修复方法。

背景技术

工业经济的快速发展也带来了许多环境污染事件，工业产品、废料、废液等的泄漏、偷排等污染事故频发，造成地表水甚至地下水受到严重污染，性质多样、成分复杂、具有高浓度有机污染物的废液长期排入地表水域，其毒性大、气味刺激和难降解的特点，对居民健康、生态环境和社会安定造成了严重威胁，有机污染地表水治理刻不容缓。重度有机污染地表水治理具有一定挑战性，其原因为重度有机污染物浓度较高，本身处理难度较大，而且地表水水域开阔，水量大，长期的污染对水体环境及周边生态环境造成了难逆转的破坏，因此设计适用于修复重度有机污染地表水的立体化修复系统，运用多种处理技术、结合污染消除与环境改良的修复思路将是未来污染环境修复治理的主导方向。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于重度有机污染地表水的修复系统及其修复方法。

为实现上述目的，本发明提供一种用于重度有机污染地表水的修复系统，主要由集水系统、水处理系统、缓释氧化过滤系统和生态恢复系统四部分组成。

所述集水系统是连接有机污染地表水与水处理系统的纽带，根据工程规模和现场施工条件将集水系统设计为可移动式和固定式两种，集水系统的两端分别为水泵、中间水池和管道，用于连接有机污染地表水与水处理系统。所述水处理系统连接于集水系统的后端，其通过水泵和管道进行连接，水处理系统包括氧化装置、中和反应槽、沉淀槽、加药装置、脱水装置和过滤装置，各装置设备选型及处理能力根据项目规模匹配，各设备之间通过管道、传送带等连接，后端出口分为污泥出口和出水出口，产生脱水污泥需要外运填埋，处理出水通过管道至缓释氧化过滤系统。所述缓释氧化过滤系统为管道和填料组成的大面积、长期处理系统，其中填料分为氧化作用填料和过滤作用填料，其后端出口分为陆上和水上两种，用于连接生态恢复系统，分别出水于路上植被灌溉和修复水域。

所述集水系统采用尼龙网包裹水泵，该水泵可以为潜水泵或自吸泵，防止水中悬浮物或大颗粒物质进入水泵泵体。水泵抽水后通过管道进入陆上中间水池，中间水池可根据现场条件就地挖掘或采用钢结构焊接造池，中间水池作为进入水处理系统的调节池。如需分区域施工，可将中间水池建造为可移动式，便于工程实施。

水处理系统为芬顿高级氧化处理系统，由氧化装置、中和反应槽、沉淀槽、加药装置、脱水装置和过滤装置组成。其中，氧化装置可以为立方体形氧化槽或立式氧化塔；中和反应槽可以为钢结构焊接，内部分为反应区和中和区两个区块；加药装置由各药剂加药罐及计量泵组成，包括烧碱、硫酸、过氧化氢和硫酸亚铁四个罐体及其计量泵，该加药装置可以选择PAM加药装置，为成套一体化加药机；沉淀槽为钢结构焊接槽，用作加碱调节pH值及添加PAM助凝后沉淀分离；脱水装置为板框压滤机，过滤装置为转盘式过滤器，主要用作沉淀槽出水后去除悬浮物。

缓释氧化过滤系统，是利用填充了缓释氧化材料及过滤材料的PVC管道，包括相互连接的主管道和支管道，所述主管道连接水处理系统，其中填充缓释氧化材料，所述支管道连接生态恢复系统，其中填充过滤材料。水处理系统处理后的出水通入该PVC管道进行后期缓释氧化和过滤，填充缓释氧化材料主要为过硫酸盐类和过氧化钙，过滤材料主要为石英砂、天然沸石、亚硫酸钙颗粒等。通过水泵将水处理系统的出水抽至缓释氧化过滤系统，在长距离、多分支的填料PVC管道中运行，最终出水。

生态恢复系统在流域治理及植物修复行业已有相关应用。由陆上生态系统和水上生态系统构成。陆上生态系统包括植物负载、本地植物和灌溉系统，缓释过滤系统出水作为陆上生态系统的灌溉用水。水上生态系统包括浮板、水生植物，释过滤系统出水则直接排出至指水上生态系统中。

所述的潜水泵或自吸泵为满足日处理水量流量、扬程和吸程等参数设计，根据有机污染物和水体本底性质必要时选择防腐蚀泵，水下包裹80-100目的尼龙网用一次性扎带勒紧。

所述的陆上中间水池根据现场情况可使用挖掘建造混凝土水池、挖掘后铺设焊接HDPE膜或是钢板焊接钢结构水池等方法建造，陆上中间水池容量为水处理系统的日水处理停留时间为3-4h的水量。

所述的氧化装置为根据日处理量设计的氧化槽或氧化塔，根据有机污染物和水体本底性质必要时选择内部防腐蚀处理。中和反应槽、沉淀槽为钢结构焊接，处理能力同氧化装置相匹配。

所述的烧碱、硫酸、过氧化氢和硫酸亚铁加药装置为玻璃钢材质药剂罐及计量泵，调节加药量。PAM加药装置为成套一体化加药机，加药量同处理水质相匹配。

所述的过滤装置为转盘式过滤器，根据设计水处理量选择转盘尺寸和并列数量。脱水装置为板框式压滤机，处理量同产泥量相匹配。

所述的缓释氧化材料为过硫酸钠和过氧化钙混合加工材料，0.5cm-1cm球形颗粒状，过硫酸钠和过氧化钙质量比为1:3。过滤材料为由石英砂、天然沸石或石英砂、亚硫酸钙颗粒混合成的颗粒材料，石英砂和天然沸石的体积比为2:1、石英砂和亚硫酸钙颗粒体积比为3:1，石英砂选择1.0-2.0mm颗粒大小常规滤料，天然沸石（斜发沸石）选择1.0-2.0mm颗粒大小滤料，亚硫酸钙颗粒选择5-10mm颗粒大小。缓释氧化材料和过滤材料分别填充于PVC主管道和支管道，水处理出水后先进行缓释氧化而后过滤。

所述的生态系统分为陆上生态系统和水上生态系统。陆上生态系统设置在地表水周围或边坡，其中，植物负载为现场条件不满足种植条件时人工建造的定植结构，为一种装置，而非植物本身，一般为生态袋或植生袋，包括植物种子、培养土和可降解包装袋。灌溉系统为连接缓释过滤系统支管道的滴灌带，经过缓释氧化和过滤作用的处理水用于生态系统灌溉。滴灌带为φ20mm的PE管带，通过直通、三通等连接，通过阀门控制灌溉水量。水上生态系统为处理地表水中植被恢复，通过浮板辅助种植浮水植物，浮板为ABS或PE材质的方形或圆形单体，可相互卡扣连接成片为浮岛，浮板的中心位置为栽植孔，周围为透气孔。

本发明还提供一种用于重度有机污染地表水的修复方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：明确项目规模，完成设备选型和场地施工布置；污染水质检测分析，依据污染情况确定药剂成分及加药量。

1.根据地表水水域面积及总水量确定集水系统管道和水泵规格、中间水池容量，确定水处理系统日处理量及配套各设备、水泵、管道等材质及型号，并绘制场地施工平面布置，确定作业面。

2.根据相关规范及技术文件对有机污染地表水取样检测分析污染物种类及浓度，据此根据试验小试确定水处理修复药剂的成分及加药量。

步骤二：建设集水系统；水处理系统设备组装及试运行；缓释氧化过滤系统填料填充及管道布设；水上和陆上生态系统选择及安装、种植。

1.根据项目情况安装集水系统中的管道和水泵，建造或组装中间水池。

2.氧化装置、中和反应槽、沉淀槽、加药装置、脱水装置和过滤装置等安装试运行。

3.氧化填料及过滤填料分别填充，安装主管道和支管道。

4.根据当地位置及季节选取合适的陆上及水上植物，安装水上浮板装置。种植陆上植物。

步骤三：整套装置连接、加药试运行、调试，确保出水质量达标。

连接集水系统、水处理系统、缓释氧化过滤系统和生态恢复系统，加药试运行并对装置（水处理系统）进行调试，确保出水水质达标。

通过以上步骤可以完成修复，并且，还可以在上述步骤之上包含优化步骤四，进行系统运行、监测、维护，由人工采样来完成。

本发明具有的优点在于：

本发明使用多种处理技术联合治理重度有机污染地表水，通过芬顿高级氧化技术去除水中有机污染物、缓释氧化和过滤改善水质条件、生态恢复构建水体及周边生态系统，处理后的达标水部分用于治理区域生态系统的灌溉、部分汇入地表水体，做到物理化学技术修复同生态技术修复相结合，高效彻底的完成污染地表水修复治理，是本发明的优势。

附图说明

图1是发明的系统整体结构示意图。

图2是图1中标号为A的集水系统结构示意图。

图3是图1中标号为B的水处理系统结构示意图。

图4A-图4D是图1中标号为C的缓释氧化过滤系统结构示意图。

图5是本发明中陆上生态系统构成示意图。

图6是本发明中水上生态系统构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明公开了一种用于重度有机污染地表水的修复方法，具体涉及一套自污染水处理至生态恢复的处理系统。

本发明还公开了上述装置进行有机污染水处理和缓释氧化过滤处理的方法。

以下结合附图做详细说明。需要说明的是，根据具体处理规模，在以下叙述中提到的构筑物、设备及药剂添加等以实际项目为准。

请参阅图1，本发明提供的用于重度有机污染地表水的处理系统，其主要由集水系统A、水处理系统B、缓释氧化过滤系统C和生态恢复系统D四部分组成。

其中，集水系统A，如图2所示，是在潜水泵或自吸泵1包裹尼龙网2，防止水中悬浮物或大颗粒物质进入泵体。水泵抽水进入陆上中间水池3，水池可根据现场条件就地挖掘或采用钢结构焊接造池，中间水池作为进入水处理系统的调节池。就地挖掘的中间水池在修复工程完成后可填平，也可作为人工水池。钢结构焊接的中间水池一般体积较小，对于日处理量中等及以下的工程设计适合，具有移动灵活、重复使用的优势。

水处理系统B为芬顿高级氧化处理系统，如图3所示，是由氧化装置4、中和反应槽5、沉淀槽6、加药装置7、脱水装置8和过滤装置9组成，其中，氧化装置4可以为立方体形氧化槽或立式氧化塔构成，中和反应槽5为钢结构焊接，内部分为反应区、中和区两个区块；加药装置7为各药剂加药罐及计量泵组成，包括烧碱、硫酸、过氧化氢和硫酸亚铁四个罐体及其计量泵，PAM加药装置为成套一体化加药机；沉淀槽6为钢结构焊接槽，用作加碱调节pH值及添加PAM助凝后沉淀分离；脱水装置8为板框压滤机，过滤装置为转盘式过滤器，主要用作沉淀槽出水后去除悬浮物。压滤后的污泥送至填埋场安全填埋，如鉴定为危险废物，则应按照国家关于危险废物的处置方式合法处理。水处理系统运行出水汇至清水池10。每套水处理系统配置相应负荷的配电间11，用于设备运行用电及自动化控制。

缓释氧化过滤系统C，如图4A-图4D所示，是利用填充了缓释氧化材料12及过滤材料13的PVC管道，水处理后的出水通入该管道进行后期缓释氧化和过滤，填充缓释氧化材料12主要为过硫酸盐类和过氧化钙，过滤材料13主要为石英砂、天然沸石、亚硫酸钙颗粒等。通过水泵将水处理系统的出水抽至缓释氧化过滤系统C，在长距离、多分支的填料PVC管道中运行，最终出水。根据水处理量的大小确定氧化材料管道和过滤材料管道的规格，其中，缓释氧化过滤系统主管道14可采用φ75或φ50的PVC硬管，缓释氧化过滤系统支管道15可采用φ20或φ32的PVC硬管。缓释氧化材料12为过硫酸钠和过氧化钙混合加工材料，0.5-1cm球形颗粒状，过硫酸钠和过氧化钙质量比为1:3；过滤材料13为由石英砂+天然沸石或石英砂+亚硫酸钙颗粒混合成的颗粒材料，石英砂和天然沸石的体积比为2:1、石英砂和亚硫酸钙颗粒体积比为3:1，石英砂选择1.0-2.0mm常规滤料，天然沸石（斜发沸石）选择1.0-2.0mm滤料，亚硫酸钙颗粒选择5-10mm。

生态恢复系统D由陆上生态系统16和水上生态系统17构成，分别如图5和图6所示。所述陆上生态系统16包括植物负载18、本地植物19和灌溉系统20，所述水上生态系统17包括浮板21、水生植物22，其中，缓释过滤系统出水作为陆上生态系统的灌溉用水。植物负载为现场条件不满足种植条件时人工建造的定植结构，为生态袋或植生袋23，包括植物种子、培养土和可降解包装袋。灌溉系统为连接缓释过滤系统支管道的滴灌带20，经过缓释氧化和过滤作用的处理水用于生态系统灌溉。滴灌带为φ20mm的PE管带，通过直通、三通25等连接，通过阀门26控制灌溉水量。水上生态系统为处理地表水中植被恢复，通过浮板21辅助种植浮水植物22，浮板为ABS或PE材质的方形或圆形单体，可相互卡扣27连接成片为浮岛，浮板的中心位置为栽植孔28，周围为透气孔。

本发明还提供一种用于重度有机污染地表水的修复方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：明确项目规模，完成设备选型和场地施工布置；污染水质检测分析，依据污染情况确定药剂成分及加药量。

1.根据地表水水域面积及总水量确定集水系统管道和水泵规格、中间水池容量，确定水处理系统日处理量及配套各设备、水泵、管道等材质及型号，并绘制场地施工平面布置，确定作业面。

2.根据相关规范及技术文件对有机污染地表水取样检测分析污染物种类及浓度，据此根据试验小试确定水处理修复药剂的成分及加药量。

步骤二：建设集水系统；水处理系统设备组装及试运行；缓释氧化过滤系统填料填充及管道布设；水上和陆上生态系统选择及安装、种植。

1.根据项目情况安装集水系统中的管道和水泵，建造或组装中间水池。

2.氧化装置、中和反应槽、沉淀槽、加药装置、脱水装置和过滤装置等安装试运行。

3.氧化填料及过滤填料分别填充，安装主管道和支管道。

4.根据当地位置及季节选取合适的陆上及水上植物，安装水上浮板装置。种植陆上植物。

步骤三：整套装置连接、加药试运行、调试，确保出水质量达标。

连接集水系统、水处理系统、缓释氧化过滤系统和生态恢复系统，加药试运行并对装置（水处理系统）进行调试，确保出水水质达标。

步骤四：系统运行、监测、维护。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种用于重度有机污染地表水的修复系统，其特征在于，由顺次连接的集水系统、水处理系统、缓释氧化过滤系统和生态恢复系统四部分组成，其中：

所述集水系统包括水泵，通过水泵抽水进入陆上中间水池，作为进入水处理系统的调节池；

所述水处理系统为芬顿高级氧化处理系统；

所述缓释氧化过滤系统采用填充缓释氧化材料及过滤材料的PVC管道，包括相互连接的主管道和支管道，所述主管道中填充缓释氧化材料，所述支管道中填充过滤材料；

所述生态恢复系统由陆上生态系统和水上生态系统构成，陆上生态系统包括植物负载、植物和灌溉系统，水上生态系统包括浮板和水生植物；

所述主管道连接水处理系统，所述填充缓释氧化材料为过硫酸盐类和过氧化钙的混合物；所述支管道连接生态恢复系统，所述过滤材料为石英砂、天然沸石和亚硫酸钙颗粒混合物；其中，缓释氧化材料为0.5-1cm球形颗粒状，过硫酸钠和过氧化钙质量比为1:3；所述过滤材料中石英砂和天然沸石的体积比为2:1，石英砂和亚硫酸钙颗粒体积比为3:1，石英砂的颗粒大小为1.0-2.0mm，天然沸石的颗粒大小为1.0-2.0mm，亚硫酸钙的颗粒大小为5-10mm。

2.根据权利要求1所述的用于重度有机污染地表水的修复系统，其特征在于，所述水处理系统由氧化装置、中和反应槽、沉淀槽、加药装置、脱水装置和过滤装置组成，所述氧化装置为立方体形氧化槽或立式氧化塔，所述中和反应槽为钢结构焊接，内部分为反应区和中和区两个区块；所述加药装置通过各药剂加药罐及计量泵组成，包括烧碱、硫酸、过氧化氢和硫酸亚铁四个罐体及其计量泵；所述沉淀槽为钢结构焊接槽，用作加碱调节pH值及添加PAM助凝后沉淀分离；所述脱水装置为板框压滤机，所述过滤装置为转盘式过滤器。

3.根据权利要求2所述的用于重度有机污染地表水的修复系统，其特征在于，所述烧碱、硫酸、过氧化氢和硫酸亚铁加药装置为玻璃钢材质的药剂罐及计量泵，能够调节加药量，采用PAM加药装置，加药量同处理水质相匹配。

4.根据权利要求1所述的用于重度有机污染地表水的修复系统，其特征在于，所述水泵为包裹尼龙网的潜水泵或自吸泵，潜水泵或自吸泵根据满足日处理水量流量、扬程和吸程参数设计，并根据有机污染物和水体本底性质需要选择防腐蚀泵，水下包裹80-100目尼龙网。

5.根据权利要求1所述的用于重度有机污染地表水的修复系统，其特征在于，所述陆上中间水池使用挖掘建造混凝土水池、挖掘后铺设焊接HDPE膜或钢板焊接钢结构水池方法建造，所述陆上中间水池的容量为日水处理停留时间3-4h的水量。

6.根据权利要求1所述的用于重度有机污染地表水的修复系统，其特征在于， 所述陆上生态系统设置在地表水周围或边坡，其中，植物负载为现场条件不满足种植条件时人工建造的定植结构，为生态袋或植生袋，包括植物种子、培养土和可降解包装袋；所述灌溉系统为连接缓释过滤系统支管道的滴灌带，经过缓释氧化和过滤作用的处理水用于生态系统灌溉，所述滴灌带为φ20mm的PE管带，通过直通、三通连接，通过阀门控制灌溉水量；所述水上生态系统为处理地表水中植被恢复，通过浮板辅助种植浮水植物，浮板为ABS或PE材质的方形或圆形单体，能够相互连接成片为浮岛，浮板中心为栽植孔，周围为透气孔。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述的修复系统对重度有机污染地表水进行修复的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤一：明确项目规模，完成设备选型和场地施工布置；污染水质检测分析，依据污染情况确定药剂成分及加药量；

1).根据地表水水域面积及总水量确定集水系统管道和水泵规格、陆上中间水池容量，确定水处理系统的日处理量及配套各设备、水泵、管道的材质及型号，并绘制场地施工平面布置，确定作业面；

2).对有机污染地表水取样检测分析污染物种类及浓度，据此确定水处理修复药剂的成分及加药量；

步骤二：建设集水系统、水处理系统的设备组装及试运行、缓释氧化过滤系统的填料填充及管道布设、水上生态系统和陆上生态系统选择及安装、种植；

1).根据项目情况安装集水系统中的管道和水泵，建造或组装陆上中间水池；

2).对水处理系统的氧化装置、中和反应槽、沉淀槽、加药装置、脱水装置和过滤装置进行安装、试运行；

3).缓释氧化过滤系统中氧化填料及过滤填料分别填充，分别安装于主管道和支管道；

4).根据当地位置及季节选取合适的陆上及水上植物，安装水上浮板装置，种植陆上植物；

步骤三：整套装置进行连接、加药试运行、调试，确保出水质量达标；

连接集水系统、水处理系统、缓释氧化过滤系统和生态恢复系统，加药试运行并对水处理系统进行调试，确保出水水质达标。