CN106045257B - 底泥组合处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及底泥组合处理工艺。采用了生物匀浆、分级分筛、离心脱水和立式模块化压滤相结合工艺，首先经过生物匀浆反应器，消除底泥黑臭，使底泥中的砂粒变黄，有机物富集至污泥粘粒中，再通过分级分筛工艺，将底泥中的砂粒按照不同粒径分离收集，分筛过后的底泥直接经过离心脱水，最后将离心脱水之后的底泥泵入立式模块化压滤设备进行深度处理，使泥饼最终含水率降至30％以下，同时，将沉淀上清液、离心上清液和压滤滤液分别经过管道自流入一体化水处理设备进行处理，处理达标之后排放。与现有技术相比，本发明工艺占地面积小、运行费用低、压滤效果好、可连续24小时运转，经过处理之后的底泥和砂粒资源化用途广泛。

Description

底泥组合处理工艺
技术领域
本发明涉及污泥处理技术，尤其是涉及底泥组合处理工艺。
背景技术
随着社会的快速发展，近二十几年来河道、湖泊等水体的污染严重，尤其是河道底泥堆集严重，底泥中含有大量的污染性物质，特别是致病(癌)、破坏生态的持久性的难分解有机物、严重超标的重金属离子等。这些有害物质经过食物链的累积和扩大效应，将会影响人类的健康，破坏自然环境和生态系统。此外，水体富营养化的解决关键也仍与底泥密切相关。水体底泥污染是世界范围内的一个环境问题，其污染加剧主要是人为因素造成的，污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体，大量难降解污染物相当一部分积累在水体底泥中并逐新富集，溶解于水中的污染物浓度在很大程度上受到底泥的影响。污染底泥的治理已刻不容缓，势在必行。
国内河道底泥的常规处理工艺一般为“除砂+隔膜式板框压滤”，这种工艺一般为间歇性运行，效率比较低，占地面积大，在运行过程中需要投加大量的调理剂(一般为石灰和粉煤灰，以绝干泥计算，调理剂投加量大约为10％)，且滤液pH值为10～13，需要加酸调节至中性才能输送至后续水处理单元，由于投加的调理剂为碱性，导致泥饼pH值过高，不可以用作园林绿化和建筑烧结，只能填埋处理，经过常规工艺处理之后的河道底泥，虽然水分含量降低(约为40％～50％)，但底泥固含量增加，因此某种意义上讲其实一种增量技术。另外，工艺分离出来的砂粒有刺鼻的臭味，需要进行清洗，清洗水容易造成二次污染，建筑使用价值也比较低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供底泥组合处理工艺。本工艺综合利用生物匀浆工艺、分级分筛工艺、离心脱水工艺和立式模块化压滤工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
底泥组合处理工艺，包括以下步骤：
(1)生物匀浆工艺：
河道疏浚底泥经过格栅处理，去除粗大的纤维和杂质，然后泵入生物匀浆池，投加高效生物氧化剂，同时使用推流曝气搅拌装置搅拌，河道疏浚底泥在生物匀浆池中的水力停留时间为2～5h；
(2)分级分筛处理工艺：
将生物匀浆池流出的底泥采用分解筛选的方式，分别得到2mm以上的砂粒、粒径75μm～2mm的砂粒、粒径20μm～75μm的粘粒，分筛处理后的泥水混合物送至沉淀池，经过2小时沉淀处理后，沉淀上清液到步骤(5)处理，沉淀的底泥到步骤(4)处理，沉淀的底泥体积含水率为90-95％；
(3)离心脱水工艺：
对沉淀的底泥进行离心脱水，使离心脱水后底泥的含水率降低至45～60％，离心上清液到步骤(5)处理；
(4)立式模块化压滤工艺：
离心脱水后的底泥，添加重金属生物固化酶后，进行压滤，经过压滤之后的泥饼含水率降至30％以下，可直接使用，压滤滤液到步骤(5)处理；
(5)尾水处理工艺：
将步骤(2)的沉淀上清液、步骤(3)的离心上清液和步骤(4)的压滤滤液分别经过管道自流入一体化水处理设备进行处理，处理达标之后排放。
步骤(1)中，河道疏浚底泥优选先经过粗格栅和细格栅处理，去除粗大的纤维和杂质。
步骤(1)中，所述的高效生物氧化剂包括菠萝蛋白酶、溶菌酶、酵母发酵物、蛋白酶抑制剂、木糖醇及聚乙二醇，其中，菠萝蛋白酶质量分数为55％，溶菌酶质量分数为6％，蛋白酶抑制剂占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，木糖醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的5％，聚乙二醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，余量为酵母发酵物。
配方中的菠萝蛋白酶、溶菌酶、酵母发酵物、蛋白酶抑制剂、木糖醇及聚乙二醇均为市售产品，菠萝蛋白酶的蛋白酶活不低于0.4*106U/g，α-淀粉酶活性不低于0.3*106BaU/g；溶菌酶的酶活不低于2.0*104U/g。
该高效生物氧化剂的配方是参考专利“一种用于城市污泥减量的复合酶制剂，专利号：ZL2011 10039768.8”而得到的。
步骤(1)中，曝气量控制为10～30m3/m2·h。
步骤(2)中，使用第一级滚动筛去除2mm以上的砂粒，再通过第二级“水力旋流器+振动筛”分离出粒径75μm～2mm的砂粒，最后通过第三级“水力旋流器+振动筛”分离出粒径20μm～75μm的粘粒；
2mm以上的砂粒、粒径75μm～2mm的砂粒、粒径20μm～75μm的粘粒的含水率均在30％以下，可以根据不同粒径直接用作建筑用砂。
步骤(3)中，使用大型卧螺离心机进行离心脱水，优选采用上海市离心机械研究所有限公司的LW型离心机，设备运行参数3000r/min。
步骤(4)中，所述的重金属生物固化酶的添加量为2～5kg/t。
步骤(4)中，所述的重金属生物固化酶选自美国Nature Plus.lnc公司，型号为TerraZyme。
步骤(4)中，进行压滤的运行压力为5～12MPa。
对压滤之后的泥饼进行浸出液毒性分析，其重金属测定含量值远远低于《危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)和《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准值，可以直接用作园林绿化、建筑烧结、建筑填土或加高加固堤岸用途。
步骤(5)中，所述的一体化水处理设备采用常规磁分离技术进行水处理。
步骤(5)中，经过处理之后的尾水可达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准限值，分离出来的污泥回流至离心脱水工艺进行离心脱水。
本发明的工艺处理的底泥不仅包括河道底泥，对于湖泊、池塘等底泥同样适用。
本发明处理工艺解决了国内河道底泥压滤处理工艺运行过程中的必须投加碱性调理剂、设备占地面积大、效率低、压滤之后的底泥含固量增加且只能填埋处理、分出来的砂粒不能直接建筑使用等问题，与常规工艺法相比，新工艺占地面积小、运行费用低、压滤效果好、可连续24小时运转，经过处理之后的底泥和砂粒资源化用途广泛。
本发明的组合工艺，经过处理之后的砂粒，完全没有臭味，可以按照不同粒径用作为不同的建筑用砂且没有二次污染。经过本组合工艺处理之后的底泥，基本不改变泥性，完全可以用作园林绿化、建筑烧结、建筑填土和加高加固堤岸，资源化用途比较广泛，尾水pH值为中性，可以直接进入后续处理单元进行处理。整个过程中加药量少(仅需要在离心脱水设备前投加2-5kg/t绝干泥的絮凝剂)，设备占地面积小且可以全自动化连续运行，压滤之后泥饼含水率可降至30％以下。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果具体体现如下：
1、采用生物匀浆工艺，不用额外投加生物菌种，直接利用疏浚底泥中的微生物进行自体修复，节约了成本；通过投加高效生物氧化剂同时搅拌曝气，使底泥中比表面积大且解析能力强的砂粒表面吸附的污染物脱离颗粒本身，使颗粒本身含水率降低到30％以下，使得污染物全部富集在底泥的粘粒中，同时可以分解部分难降解有机物，使疏浚底泥的臭味消除，水质变清，砂粒变黄。
2、采用分级分筛工艺，可以有效的将疏浚底泥中的砂粒、粉粒、粘粒根据不同粒径分离出来，经过筛分之后的砂粒可以直接用作建筑用砂，解决了传统分砂工艺过程中，砂粒发臭且不能直接建筑使用的瓶颈。分离出来的砂粒粒径分为三级，粒径大于2mm，粒径75μm～2mm，粒径25μm～75μm，根据不同粒径可以选择不同的资源化利用方式。
3、采用离心脱水工艺，可以将通过生化匀浆处理之后的底泥含水率降至45～60％，可以直接用作园林绿化或者建筑烧结用途。
4、采用立式模块化压滤设备对离心脱水之后的底泥进行深度处理，设备压力调节至5～12MPa，添加2～5kg/吨重金属生物酶固化剂，经过深度处理之后的底泥含水率可降至30％以下。工艺处理工程中设备能够全自动化连续运行，设备占地面积小，在节约成本的同时提高了处理效率。经过处理之后的底泥可以直接用作园林绿化、建筑烧结、建筑填土或者用作加高加固堤岸。
5、所有上清液和压滤液全部进入一体化磁分离设备中进行深度处理，处理过后的污水完全可以达到《污水综合排放标准》GB8978-1996中的二级排放标准要求。
6、本发明处理工艺流程紧凑，占地面积小，对实现河道疏浚底泥减量处理技术的低投资、低运行成本、高稳定性和多方向资源化利用具有重要的实践价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
某河道疏浚底泥，水质成分见表1。
表1底泥重金属检测指标
处理工艺如下：
1)通过粗格栅和细格栅，过滤出2mm以上砾石、纤维和0.5mm以上角砾。
2)通过生化匀浆反应池，然后将10ppm的生物氧化剂，用计量泵注入生物匀浆反应池，曝气量15m3/㎡·h，曝气时间为2.5h，除去底泥中部分有机物，达到脱毒、除臭的目的，同时有利于底泥的脱水干化。
本步骤中，使用的生物氧化剂包括菠萝蛋白酶、溶菌酶、酵母发酵物、蛋白酶抑制剂、木糖醇及聚乙二醇，其中，菠萝蛋白酶质量分数为55％，溶菌酶质量分数为6％，蛋白酶抑制剂占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，木糖醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的5％，聚乙二醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，余量为酵母发酵物。配方中的菠萝蛋白酶、溶菌酶、酵母发酵物、蛋白酶抑制剂、木糖醇及聚乙二醇均为市售产品，菠萝蛋白酶的蛋白酶活不低于0.4*106U/g，α-淀粉酶活性不低于0.3*106BaU/g；溶菌酶的酶活不低于2.0*104U/g。
3)生物匀浆后的底泥通过污泥泵，进入泥砂分级分筛系统，首先泵入通过滚筒筛脱水，除去底泥中2mm以上砾石和垃圾(第一级)；通过水泵，泵入去砂水力旋流分离器和振动筛脱水，得到75微米以上的粗砂颗粒(第二级)，可直接清运，用于建筑用砂；除去75微米以上颗粒后的泥浆，由第二级离心泵泵送至三级去泥水力旋流分离器和振动筛脱水系统(第三级)，得到25-75微米的干化的粉粒颗粒，可直接清运，用作建筑用砂；除去25-75微米颗粒后的泥水混合物，由第三级离心泵送至沉淀池，经过2小时沉淀，上清液自流排入尾水处理系统，沉淀的底泥体积含水率约为90-95％。
4)经过生化匀浆反应池的污泥和沉淀池中的污泥泵入离心脱水机，转速3000r/min，脱水后的污泥含水率为48％；可以清运至填埋场地，用作园林绿化或建筑烧结。
5)离心脱水后的污泥可以利用螺杆泵继续泵入立式模块化压滤机，在输泥管加入固化酶制剂(2kg/t投加量)，进行深度脱水，脱水滤出液自流进入尾水处理系统，滤饼含水率达到30％，可直接清运，用作建筑填土或者加高加固堤岸(泥饼浸出毒性检测结果见表2)。
6)沉淀池上清液、离心上清液和压滤滤液通过管道进入一体化磁分离处理设备，通过投加PAC10ppm，PAM2ppm，磁粉200mg/L，工艺出水可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准。
表2固化酶固化淤泥(压滤泥饼)浸出液检测结果(单位：mg/L)
试验结果表明，采用生物酶固化技术对疏浚底泥进行固化，固化后的淤泥浸出液的各监测指标浓度小于浸出毒性限值要求，不属于危险废物；将浸出液的浓度与《污水综合排放标准》中的二级标准限值作比对可知，各项指标均低标准限值要求。
实施例2
某河道疏浚底泥，水质成分见表3。
表3底泥重金属检测指标
处理工艺如下：
1)通过粗格栅和细格栅，过滤出2mm以上砾石、纤维和0.5mm以上角砾。
2)通过生化匀浆反应池，然后将15ppm的生物氧化剂，曝气量10m3/㎡·h，曝气时间为2.5h小时，除去底泥中部分有机物，达到脱毒、除臭的目的，同时有利于底泥的脱水干化。
本步骤中，使用的生物氧化剂包括菠萝蛋白酶、溶菌酶、酵母发酵物、蛋白酶抑制剂、木糖醇及聚乙二醇，其中，菠萝蛋白酶质量分数为55％，溶菌酶质量分数为6％，蛋白酶抑制剂占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，木糖醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的5％，聚乙二醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，余量为酵母发酵物。配方中的菠萝蛋白酶、溶菌酶、酵母发酵物、蛋白酶抑制剂、木糖醇及聚乙二醇均为市售产品，菠萝蛋白酶的蛋白酶活不低于0.4*106U/g，α-淀粉酶活性不低于0.3*106BaU/g；溶菌酶的酶活不低于2.0*104U/g。
3)生物匀浆后的底泥通过污泥泵，进入泥砂分级分筛系统，首先泵入通过滚筒筛脱水，除去底泥中2mm以上砾石和垃圾(第一级)；通过水泵，泵入去砂水力旋流分离器和振动筛脱水，得到75微米以上的粗砂颗粒(第二级)，可直接清运，用于建筑用砂；除去75微米以上颗粒后的泥浆，由第二级离心泵泵送至三级去泥水力旋流分离器和振动筛脱水系统(第三级)，得到25-75微米的干化的粉粒颗粒，可直接清运，用作建筑用砂；除去25-75微米颗粒后的泥水混合物，由第三级离心泵送至沉淀池，经过2小时沉淀，上清液自流排入尾水处理系统，沉淀的底泥体积含水率约为90-95％。
4)经过生化匀浆反应池的污泥和沉淀池中的污泥泵入离心脱水机，转速3000r/min，脱水后的污泥含水率为46％；可以清运至填埋场地，用作园林绿化或建筑烧结。
5)离心脱水后的污泥可以利用螺杆泵继续泵入立式模块化压滤机，在输泥管加入固化酶制剂(2kg/t投加量)，进行深度脱水，脱水滤出液自流进入尾水处理系统，滤饼含水率达到30％，可直接清运，用作建筑填土或者加高加固堤岸(泥饼浸出毒性检测结果见表4)。
6)沉淀池上清液、离心上清液和压滤滤液通过管道进入一体化磁分离处理设备，通过投加PAC11ppm，PAM2.2ppm，磁粉230mg/L，工艺出水可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准。
表4固化酶固化淤泥(压滤泥饼)浸出液检测结果(单位：mg/L)
试验结果表明，采用生物酶固化技术对疏浚底泥进行固化，固化后的淤泥浸出液的各监测指标浓度小于浸出毒性限值要求，不属于危险废物；将浸出液的浓度与《污水综合排放标准》中的二级标准限值作比对可知，各项指标均低标准限值要求。
实施例3
某河道疏浚底泥，水质成分见表5。
表5底泥重金属检测指标
处理工艺如下：
1)通过粗格栅和细格栅，过滤出2mm以上砾石、纤维和0.5mm以上角砾。
2)通过生化匀浆反应池，然后将10ppm的生物氧化剂，用计量泵注入生物匀浆反应池，曝气量15m3/㎡·h，曝气时间为2.5h，除去底泥中部分有机物，达到脱毒、除臭的目的，同时有利于底泥的脱水干化。
本步骤中，使用的生物氧化剂包括菠萝蛋白酶、溶菌酶、酵母发酵物、蛋白酶抑制剂、木糖醇及聚乙二醇，其中，菠萝蛋白酶质量分数为55％，溶菌酶质量分数为6％，蛋白酶抑制剂占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，木糖醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的5％，聚乙二醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，余量为酵母发酵物。配方中的菠萝蛋白酶、溶菌酶、酵母发酵物、蛋白酶抑制剂、木糖醇及聚乙二醇均为市售产品，菠萝蛋白酶的蛋白酶活不低于0.4*106U/g，α-淀粉酶活性不低于0.3*106BaU/g；溶菌酶的酶活不低于2.0*104U/g。
3)生物匀浆后的底泥通过污泥泵，进入泥砂分级分筛系统，首先泵入通过滚筒筛脱水，除去底泥中2mm以上砾石和垃圾(第一级)；通过水泵，泵入去砂水力旋流分离器和振动筛脱水，得到75微米以上的粗砂颗粒(第二级)，可直接清运，用于建筑用砂；除去75微米以上颗粒后的泥浆，由第二级离心泵泵送至三级去泥水力旋流分离器和振动筛脱水系统(第三级)，得到25-75微米的干化的粉粒颗粒，可直接清运，用作建筑用砂；除去25-75微米颗粒后的泥水混合物，由第三级离心泵送至沉淀池，经过2小时沉淀，上清液自流排入尾水处理系统，沉淀的底泥体积含水率约为90-95％。
4)经过生化匀浆反应池的污泥和沉淀池中的污泥泵入离心脱水机，转速3000r/min，脱水后的污泥含水率为50％；可以清运至填埋场地，用作园林绿化或建筑烧结。
5)离心脱水后的污泥可以利用螺杆泵继续泵入立式模块化压滤机，在输泥管加入固化酶制剂(2kg/t投加量)，进行深度脱水，脱水滤出液自流进入尾水处理系统，滤饼含水率达到28％，可直接清运，用作建筑填土或者加高加固堤岸(泥饼浸出毒性检测结果见表6)。
6)沉淀池上清液、离心上清液和压滤滤液通过管道进入一体化磁分离处理设备，通过投加PAC10ppm，PAM2ppm，磁粉200mg/L，工艺出水可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准。
表6固化酶固化淤泥(压滤泥饼)浸出液检测结果(单位：mg/L)
试验结果表明，采用生物酶固化技术对疏浚底泥进行固化，固化后的淤泥浸出液的各监测指标浓度小于浸出毒性限值要求，不属于危险废物；将浸出液的浓度与《污水综合排放标准》中的二级标准限值作比对可知，各项指标均低于标准限值要求。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.底泥组合处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)生物匀浆工艺：
河道疏浚底泥经过格栅处理，去除粗大的纤维和杂质，然后泵入生物匀浆池，投加高效生物氧化剂，同时使用推流曝气搅拌装置搅拌，河道疏浚底泥在生物匀浆池中的水力停留时间为2～5h；
(2)分级分筛处理工艺：
将生物匀浆池流出的底泥采用分解筛选的方式，分别得到2mm以上的砂粒、粒径75μm～2mm的砂粒、粒径20μm～75μm的粘粒，分筛处理后的泥水混合物送至沉淀池，经过沉淀处理后，沉淀上清液到步骤(5)处理，沉淀的底泥到步骤(3)处理，沉淀的底泥体积含水率为90-95％；
(3)离心脱水工艺：
对沉淀的底泥进行离心脱水，使离心脱水后底泥的含水率降低至45～60％，离心上清液到步骤(5)处理；
(4)立式模块化压滤工艺：
步骤(3)得到的离心脱水后的底泥，添加重金属生物固化酶后，进行压滤，经过压滤之后的泥饼含水率降至30％以下，可直接使用，压滤滤液到步骤(5)处理；
(5)尾水处理工艺：
将步骤(2)的沉淀上清液、步骤(3)的离心上清液和步骤(4)的压滤滤液分别经过管道自流入一体化水处理设备进行处理，处理达标之后排放；
步骤(1)中，高效生物氧化剂的加入量为10～20ppm，
步骤(4)中，所述的重金属生物固化酶的添加量为2～5kg/t；
步骤(1)中，所述的高效生物氧化剂包括菠萝蛋白酶、溶菌酶、酵母发酵物、蛋白酶抑制剂、木糖醇及聚乙二醇，其中，菠萝蛋白酶质量分数为55％，溶菌酶质量分数为6％，蛋白酶抑制剂占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，木糖醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的5％，聚乙二醇占菠萝蛋白酶、溶菌酶和酵母发酵物总质量的7％，余量为酵母发酵物。
2.根据权利要求1所述的底泥组合处理工艺，其特征在于，步骤(1)中，曝气量控制为10～30m3/m2·h。
3.根据权利要求1所述的底泥组合处理工艺，其特征在于，步骤(2)中，使用第一级滚动筛去除2mm以上的砂粒，再通过第二级“水力旋流器+振动筛”分离出粒径75μm～2mm的砂粒，最后通过第三级“水力旋流器+振动筛”分离出粒径20μm～75μm的粘粒；
2mm以上的砂粒、粒径75μm～2mm的砂粒、粒径20μm～75μm的粘粒的含水率均在30％以下。
4.根据权利要求1所述的底泥组合处理工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述的重金属生物固化酶选自美国Nature Plus.lnc公司，型号为TerraZyme。
5.根据权利要求1所述的底泥组合处理工艺，其特征在于，步骤(4)中，进行压滤的运行压力为5～12MPa。
6.根据权利要求1所述的底泥组合处理工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述的一体化水处理设备采用常规磁分离技术进行水处理。
7.根据权利要求1所述的底泥组合处理工艺，其特征在于，步骤(5)中，经过处理之后的尾水可达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准限值，分离出来的污泥回流至离心脱水工艺进行离心脱水。
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