CN106186553A - 一种黑臭泥水移动式应急处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种黑臭泥水移动式应急处理系统及方法，属于污水处理技术领域，该系统包括配置有GPS导航装置的运载装置、箱体和黑臭泥水应急处理装置，所述的黑臭泥水应急处理装置包括：控制系统、黑臭泥水进料装置、药剂添加装置、混凝反应器、磁水分离设备、磁种回收设备和污泥收集设备；本发明采用移动式的处置设备，可在短时间内对不同地域的突发性黑臭泥水进行应急处置；通过药剂添加装置，对所处置的水域可同时实现物理、化学和生物法的联合处置；本发明中所使用的磁水分离设备、磁种回收设备和污泥收集设备可在净化水体的同时对黑臭泥水中的泥实现集中收集，避免了泥对水体的二次污染，同时可实现磁种的回收利用，极大的降低了处置成本。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种黑臭泥水移动式应急处理系统及方法。
背景技术
近年来，随着我国工业的飞速发展和城镇化进程的不断推进，河流水体的污染问题开始集中凸显。工业废水以及生活用水的大量排放使得河水遭受有机污染而成为富营养水体，耗氧性有机污染物和氮磷营养盐含量居高不下，造成河流季节性或常年性乃至突发性的出现黑臭现象。河流黑臭主要是过量纳污而导致水体供氧和耗氧失衡的结果，水体在缺氧乃至厌氧条件下污染物会转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质。河流出现黑臭，已成为我国许多大、中城市共同存在的污染问题，严重影响居民生活、城市形象和生态环境。
国内外目前用于治理黑臭水体的技术主要可分为物理、化学和生物三类方法。物理方法主要包括过滤、沉淀、人工曝气等；化学方法主要包括强化絮凝、化学氧化和化学沉淀等；生物方法主要包括微生物强化技术、生物膜技术、植物净化技术和生物-生态净化技术等。
物理方法具有操作简单、见效快等优点，在黑臭河治理中一般起辅助作用。清淤换水是目前流行方法，但这种方法属于污染物非法转移，同时治标不治本。中国专利申请201210299383.8公开了一种黑臭水体和底泥营养盐的净化方法，该方法通过对黑臭水体的表层底泥和上覆水体进行曝气处理来同步降低水体和表层底泥氨氮含量，同时对水体中的磷进行吸附固定；然后将进行曝气处理后的水体进行沉降后重复上述步骤，直至水体中氨氮浓度低于预定浓度后将水体静置处理，完成水体净化。该方法的应用需要对黑臭河段进行截污，需要在处置前构筑截污水工结构，存在处置效率低下的问题，不适用于突发性黑臭水体的应急处置。
化学方法成本较高，虽然化学药剂的投放具有较好的灵活性和较高的处置效率，但该方法的应用效果受黑臭河段的水流流速、流量大小等多方面因素的影响，很难准确确定出化学药剂的投加量。中国发明专利CN201610084221.0提出了一种利用微电解料和氧化剂处理黑臭水体及其底泥的方法来实现底泥的除硫、脱氮，促使底泥从厌氧状态转化为兼氧状态。该方法虽然可以达到迅速消除水体黑臭和恢复水体自净功能，但其微电解料和氧化剂的投加量需要根据底泥的重量确定，而对于河道底泥厚度进行准确确定往往是很费时间的，不适用于应急的要求。同时，该方法的应用效果还取决于投加料是否可以准确沉入黑臭段底泥，因此在应用过程中投加料的下沉还将受到水体流速的影响，在应对河水流速较快或在暴雨之后水体流量增大后所突发的黑臭问题时，该方法的应用效果将会受到一定的限值。
生物方法可以从根本上恢复黑臭河的生态功能，是国内外近年来发展很快的一种技术，它利用培育的植物或培养、接种的微生物的代谢活动，对水中的污染物进行转移、转化和降解，改善水体水质，同时构建具有完整营养级结构的水生态系统，从根本上恢复水体系统的健康。生物方法应用于黑臭河的治理，具有稳定有效、安全持久、工程造价较低、运行成本低廉、可与绿化环境及景观改善相结合等特点，但是生物方法处理见效慢，且易受季节和气候条件的影响，同时如果河流污染严重，河流中的生物很难存活，处理效果也较差。中国专利申请CN201610022003.4针对由于水体缺氧而导致其中有机污染物被厌氧分解成硫化物而使得水体发黑发臭的问题，提出了一种利用微藻治理黑臭水体的方法，该方法是将河道中的黑臭水体引流至微藻养殖区作为培养液对微藻进行养殖，利用微藻的生长来降低水体中的氮磷营养盐的含量，并利用光合作用所产生的氧气增加水体中的溶解氧含量，将黑臭水体转变为富氧水体后再引流回原河道。这种方法虽然可以有效解决黑臭水体的富营养化和缺氧问题，但该治理方法需要等待微藻的自然生长，存在治理周期较长的问题，不适用于突发性黑臭水体的应急处置。中国发明专利CN201510577900.7提出利用三维立体式生态浮床来治理黑臭水体，这种方法是利用生态浮床中的水生生物和生物石作为黑臭水体的应急和长效处理措施。该方法中所用的浮水性植物为美人蕉、狐尾藻、菖蒲和西伯利亚鸢尾。这些浮水性植物需要相应的水质环境和气候环境才能发挥其净化水体的作用，因此该方法受地域的限制，并不适用所有地区内黑臭水体的治理。
中国发明专利CN201510242578.2提出一种在黑臭水河道旁人工构筑生态湿地与多塘组合的处理系统，利用自然河道、河滩或堤外闲置区域建造沉淀水塘、生态湿地水塘、缓冲水塘、滞留水塘、稳定水塘和荷花水塘等方法对黑臭水体进行治理。这种方法需要花费大量时间来修建水工建筑物，因此适用于黑臭水体的长期治理或预防，不适用于突发性黑臭水体的应急处置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种黑臭泥水移动式应急处理系统及方法，以达到在短时间内对不同地域、不同工况的突发性黑臭泥水进行应急处置的目的。
一种黑臭泥水移动式应急处理系统，包括配置有GPS导航装置的运载装置、箱体和黑臭泥水应急处理装置，其中，黑臭泥水应急处理装置设置于箱体内，箱体连接运载装置；
所述的黑臭泥水应急处理装置，包括：控制系统、黑臭泥水进料装置、药剂添加装置、混凝反应器、磁水分离设备、磁种回收设备和污泥收集设备；
所述的控制系统分别与药剂添加装置、混凝反应器、磁水分离设备和磁种回收设备连接；
所述的黑臭泥水进料装置的输出口通过管道连接混凝反应器的第一输入口，药剂添加装置的第一输出口通过管道连接混凝反应器的第二输入口，药剂添加装置的第二输出口通过管道连接混凝反应器的第三输入口，磁种回收设备的第一输出口通过管道连接混凝反应器的第四输入口，混凝反应器的输出口通过管道连接磁水分离设备的第一输入口，药剂添加装置的第三输出口通过管道连接磁水分离设备的第二输入口，磁水分离设备的第一输出口通过管道连接磁种回收设备的输入口，磁种回收设备的第二输出口通过管道连接污泥收集设备的输入口：
所述的黑臭泥水进料装置的输入口作为黑臭泥水应急处理装置的输入口，接入河道；磁水分离设备的第二输出口作为黑臭泥水应急处理装置的输出口，接入河道。
所述的黑臭泥水进料装置，包括：泥浆泵和过滤器，泥浆泵的输出口通过管道连接过滤器的输入口，泥浆泵的输入口作为黑臭泥水进料装置的输入口，接入河道；过滤器的输出口作为黑臭泥水进料装置的输出口，接入河道。
所述的药剂添加装置，包括：助凝剂罐、混凝剂罐、生物药剂罐、第一泵、第二泵和第三泵；
所述的生物药剂罐的输出口通过管道连接第一泵的输入口，第一泵的输出口作为药剂添加装置的第三输出口；
所述的助凝剂罐的输出口通过管道连接第二泵的输入口，第二泵的输出口作为药剂添加装置的第二输出口；
所述的混凝剂罐的输出口通过管道连接第三泵的输入口，第三泵的输出口作为药剂添加装置的第一输出口。
采用黑臭泥水移动式应急处理系统进行的黑臭泥水处理方法，包括以下步骤：
步骤1、当环境监控中心接收到黑臭泥水报警信息后，获得黑臭水体爆发河段的地理位置，即GPS坐标；
步骤2、根据黑臭水体爆发河段的地理位置，运载装置携带黑臭泥水应急处理装置至目标地理位置，监测黑臭河段水质参数动态变化规律，确定处置目标黑臭水体的黑臭泥水应急处理装置技术参数；
步骤3、向助凝剂罐、混凝剂罐和生物药剂罐中投加相应的药剂，向混凝反应器中投加所需数量的磁种；
步骤4、将黑臭泥水进料装置的泥浆泵通过管道接入待处理的黑臭泥水河道中；
步骤5、采用控制系统开启泥浆泵、混凝反应器、磁水分离设备、磁种回收设备、药剂添加装置中第一泵、第二泵和第三泵的电源；
步骤6、采用泥浆泵将黑臭泥水泵入过滤器中，滤出黑臭泥水中的大块固体杂物，再将黑臭泥水泵入混凝反应器中；
步骤7、在助凝剂罐泵入混凝反应器中的助凝剂和混凝剂罐泵入混凝反应器中的混凝剂的作用下，磁性物质与非磁性悬浮物进行混凝反应，形成微磁絮团，与所投加的磁种混合均匀后，混凝反应器中的磁种将对微磁絮团形成吸附，使微磁絮团附在磁种上；
步骤8、吸附着微磁絮团的磁种和水的混合物进入磁水分离设备以后，在高磁场强度下，吸附着微磁絮团的磁种由磁盘吸附打捞，微磁絮团与水体分离，吸附着沉淀物的磁种将进入磁种回收设备；水体与生物药剂罐泵入的生物药剂混合后排入原河道；
步骤9、在磁种回收设备中，吸附着微磁絮团的磁种将与微磁絮团发生分离，磁种回收后重新进入混凝反应器中，微磁絮团则进入污泥收集设备中，完成黑臭泥水处理。
所述的确定处置目标黑臭水体的黑臭泥水应急处理装置技术参数，具体包括：助凝剂、混凝剂、生物药剂和磁种的添加总量，g；第一泵、第二泵和第三泵的泵入流量，L/min；混凝反应器的转速，转/min；磁水分离设备的转速，转/min；磁种回收设备的电磁场强度，安培/m。
本发明优点：
(1)采用移动式的处置设备，可在短时间内对不同地域的突发性黑臭泥水进行应急处置，克服了现有技术受地域性限值的缺点；
(2)通过药剂添加装置，对所处置的水域可同时实现物理、化学和生物法的联合处置，弥补了现有技术的单一性缺点；
(3)本发明中所使用的磁水分离设备、磁种回收设备和污泥收集设备可在净化水体的同时对黑臭泥水中的泥实现集中收集，避免了泥对水体的二次污染，同时可实现磁种的回收利用，极大的降低了处置成本。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的黑臭泥水移动式应急处理系统整体结构图；
图2为本发明一种实施方式的黑臭泥水应急处理装置结构示意图；
图3为本发明一种实施方式的黑臭泥水移动式应急处理方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
本发明实施例中，如图1所示，黑臭泥水移动式应急处理系统包括配置有GPS导航装置的运载装置1、箱体2和黑臭泥水应急处理装置(未在图1中显示)，其中，黑臭泥水应急处理装置设置于箱体内，箱体连接运载装置；
本发明实施例中，如图2所示，黑臭泥水应急处理装置，包括：控制系统3(采用现场总线控制系统)、黑臭泥水进料装置4、药剂添加装置5、混凝反应器6、磁水分离设备7、磁种回收设备8和污泥收集设备9；
本发明实施例中，控制系统3分别与药剂添加装置5、混凝反应器6、磁水分离设备7和磁种回收设备8连接；
本发明实施例中，黑臭泥水进料装置4的输出口通过管道连接混凝反应器6的第一输入口，药剂添加装置5的第一输出口通过管道连接混凝反应器6的第二输入口，药剂添加装置5的第二输出口通过管道连接混凝反应器6的第三输入口，磁种回收设备8的第一输出口通过管道连接混凝反应器6的第四输入口，混凝反应器6的输出口通过管道连接磁水分离设备7的第一输入口，药剂添加装置5的第三输出口通过管道连接磁水分离设备7的第二输入口，磁水分离设备7的第一输出口通过管道连接磁种回收设备8的输入口，磁种回收设备8的第二输出口通过管道连接污泥收集设备9的输入口；
本发明实施例中，黑臭泥水进料装置4的输入口作为黑臭泥水应急处理装置的输入口，接入河道；磁水分离设备7的第二输出口作为黑臭泥水应急处理装置的输出口，接入河道。
本发明实施例中，黑臭泥水进料装置4，包括：泥浆泵4-1和过滤器4-2，泥浆泵4-1的输出口通过管道连接过滤器4-2的输入口，泥浆泵4-1的输入口作为黑臭泥水进料装置4的输入口，接入河道；过滤器4-2的输出口作为黑臭泥水进料装置4的输出口，接入河道。
本发明实施例中，药剂添加装置5，包括：助凝剂罐5-1、混凝剂罐5-2、生物药剂罐5-3、第一泵5-4、第二泵5-5和第三泵5-6；其中，生物药剂罐5-3的输出口通过管道连接第一泵5-4的输入口，第一泵5-4的输出口作为药剂添加装置5的第三输出口；助凝剂罐5-1的输出口通过管道连接第二泵5-5的输入口，第二泵5-5的输出口作为药剂添加装置5的第二输出口；混凝剂罐5-2的输出口通过管道连接第三泵5-6的输入口，第三泵5-6的输出口作为药剂添加装置5的第一输出口。
采用黑臭泥水移动式应急处理系统进行的黑臭泥水处理方法，方法流程图如图3所示，包括以下步骤：
步骤1、当环境监控中心接收到黑臭泥水报警信息后，获得黑臭水体爆发河段的地理位置，即GPS坐标；
本发明实施例中，某河流在城区内长度为2000m，在某主要景观区的长度为400m，宽度为15m，水位稳定在1.5～2.0m，总水量12000m3左右，每天上游排放污水3000-5000m3，上游工业废水及生活污水在主要景观区内的平均水力停留时间为1.5～2天；
本发明实施例中，在主要景观区上游800m处设置河流水质固定监测站A，在主要景观区上游400m左右处设置河流水质固定监测站B，每个监测站均布设Amtax Compactll型氨氮(NH4-N)在线自动监测仪、YX-CODCr型化学需氧量(COD)在线自动监测仪、MPA48型在线系统(可同时实现对悬浮固体(SS)、溶解氧(DO)、水温(T)进行在线监测)，同时配合使用遥感监测对河流水体的上述指标参数进行全天候天地一体化实时监测，并使用物联网技术将监测结果实时反馈至移动终端；当上游排放污水到达当监测站A时，在线监测仪监测到NH4-N含量为10mg/L、COD含量70mg/L、DO指数1.3；SS为35％、T为27℃已经达到黑臭水体形成的基本条件，遥感数据也显示水温、水体浑浊度异常。此时，在线监测仪和遥感数据分析中心同时向环境监控中心及移动终端发出黑臭水体爆发预警信号。
本发明实施例中，当环境监控中心和移动终端接收到预警或报警信号后，相关技术人员首先根据所接收到的信息获取黑臭水体爆发河段的地理位置(GPS坐标)，获知主要景观区上游800～300m范围内可能为黑臭水体爆发河段，黑臭水体方量最大值为15000m3。
步骤2、根据黑臭水体爆发河段的地理位置，运载装置携带黑臭泥水应急处理装置至目标地理位置，监测黑臭河段水质参数动态变化规律，确定处置目标黑臭水体的黑臭泥水应急处理装置技术参数；
本发明实施例中，根据上述信息，即时派出2台处置量为1000m3/h的黑臭泥水移动式应急处理系统，同时将黑臭水体爆发河段中心处的GPS坐标及周边地图信息发送至黑臭泥水移动式应急处理系统载运装置1上所配置的GPS装置。
步骤3、向助凝剂罐、混凝剂罐和生物药剂罐中投加相应的药剂，向混凝反应器中投加所需数量的磁种；
本发明实施例中，到达目的地后，随行技术人员首先对黑臭水体的水质情况进行现场快速测定，并综合在线监测系统的前期监测数据分析黑臭河段水质参数的动态变化规律，确定黑臭水体的处置方法为物理-化学-生物联合处置方法，并对移动站携带的对应处置设备的技术参数进行设定，然后开启设备对河流黑臭水体进行原位处置；所述的技术参数，具体包括：助凝剂(300kg)、混凝剂(450kg)、生物药剂(150kg)和磁种的添加总量(200kg)；第一泵(0.5kg/min)、第二泵(1.5kg/min)和第三泵的泵入流量(1kg/min)；混凝反应器的转速，60转/min；磁水分离设备的转速，30转/min；磁种回收设备的电磁场强度，95000安培/m；
步骤4、将黑臭泥水进料装置的泥浆泵通过管道接入待处理的黑臭泥水河道中；
步骤5、采用控制系统开启泥浆泵、混凝反应器、磁水分离设备、磁种回收设备、药剂添加装置中第一泵、第二泵和第三泵的电源；
步骤6、采用泥浆泵将黑臭泥水泵入过滤器中，滤出黑臭泥水中的大块固体杂物，再将黑臭泥水泵入混凝反应器中；
步骤7、在助凝剂罐泵入混凝反应器中的助凝剂和混凝剂罐泵入混凝反应器中的混凝剂的作用下，磁性物质与非磁性悬浮物进行混凝反应，形成微磁絮团，与所投加的磁种混合均匀后，混凝反应器中的磁种将对微磁絮团形成吸附，使微磁絮团附在磁种上；
步骤8、吸附着微磁絮团的磁种和水的混合物进入磁水分离设备以后，在高磁场强度下，吸附着微磁絮团的磁种由磁盘吸附打捞，微磁絮团与水体分离，吸附着沉淀物的磁种将进入磁种回收设备；水体与生物药剂罐泵入的生物药剂混合后排入原河道；
步骤9、在磁种回收设备中，吸附着微磁絮团的磁种将与微磁絮团发生分离，磁种回收后重新进入混凝反应器中，微磁絮团则进入污泥收集设备中，完成黑臭泥水处理。
本发明实施例中，2台黑臭水体应急处置移动站同时工作8h，对突发性黑臭泥水进行处置，处置后的泥水即时排入河段；现场测定结果显示：应急处置8h后，黑臭泥水爆发河段的水质参数为：NH4-N含量为1.4mg/L、COD含量28mg/L、DO指数3.2，已初步达到IV水质标准。
Claims (5)
1.一种黑臭泥水移动式应急处理系统，其特征在于，包括配置有GPS导航装置的运载装置、箱体和黑臭泥水应急处理装置，其中，黑臭泥水应急处理装置设置于箱体内，箱体连接运载装置；
所述的黑臭泥水应急处理装置，包括：控制系统、黑臭泥水进料装置、药剂添加装置、混凝反应器、磁水分离设备、磁种回收设备和污泥收集设备；
所述的控制系统分别与药剂添加装置、混凝反应器、磁水分离设备和磁种回收设备连接；
所述的黑臭泥水进料装置的输出口通过管道连接混凝反应器的第一输入口，药剂添加装置的第一输出口通过管道连接混凝反应器的第二输入口，药剂添加装置的第二输出口通过管道连接混凝反应器的第三输入口，磁种回收设备的第一输出口通过管道连接混凝反应器的第四输入口，混凝反应器的输出口通过管道连接磁水分离设备的第一输入口，药剂添加装置的第三输出口通过管道连接磁水分离设备的第二输入口，磁水分离设备的第一输出口通过管道连接磁种回收设备的输入口，磁种回收设备的第二输出口通过管道连接污泥收集设备的输入口：
所述的黑臭泥水进料装置的输入口作为黑臭泥水应急处理装置的输入口，接入河道；磁水分离设备的第二输出口作为黑臭泥水应急处理装置的输出口，接入河道。
2.根据权利要求1所述的黑臭泥水移动式应急处理系统，其特征在于，所述的黑臭泥水进料装置，包括：泥浆泵和过滤器，泥浆泵的输出口通过管道连接过滤器的输入口，泥浆泵的输入口作为黑臭泥水进料装置的输入口，接入河道；过滤器的输出口作为黑臭泥水进料装置的输出口，接入河道。
3.根据权利要求1所述的黑臭泥水移动式应急处理系统，其特征在于，所述的药剂添加装置，包括：助凝剂罐、混凝剂罐、生物药剂罐、第一泵、第二泵和第三泵；
所述的生物药剂罐的输出口通过管道连接第一泵的输入口，第一泵的输出口作为药剂添加装置的第三输出口；
所述的助凝剂罐的输出口通过管道连接第二泵的输入口，第二泵的输出口作为药剂添加装置的第二输出口；
所述的混凝剂罐的输出口通过管道连接第三泵的输入口，第三泵的输出口作为药剂添加装置的第一输出口。
4.采用权利要求1所述的黑臭泥水移动式应急处理系统进行的黑臭泥水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、当环境监控中心接收到黑臭泥水报警信息后，获得黑臭水体爆发河段的地理位置，即GPS坐标；
步骤2、根据黑臭水体爆发河段的地理位置，运载装置携带黑臭泥水应急处理装置至目标地理位置，监测黑臭河段水质参数动态变化规律，确定处置目标黑臭水体的黑臭泥水应急处理装置技术参数；
步骤3、向助凝剂罐、混凝剂罐和生物药剂罐中投加相应的药剂，向混凝反应器中投加所需数量的磁种；
步骤4、将黑臭泥水进料装置的泥浆泵通过管道接入待处理的黑臭泥水河道中；
步骤5、采用控制系统开启泥浆泵、混凝反应器、磁水分离设备、磁种回收设备、药剂添加装置中第一泵、第二泵和第三泵的电源；
步骤6、采用泥浆泵将黑臭泥水泵入过滤器中，滤出黑臭泥水中的大块固体杂物，再将黑臭泥水泵入混凝反应器中；
步骤7、在助凝剂罐泵入混凝反应器中的助凝剂和混凝剂罐泵入混凝反应器中的混凝剂的作用下，磁性物质与非磁性悬浮物进行混凝反应，形成微磁絮团，与所投加的磁种混合均匀后，混凝反应器中的磁种将对微磁絮团形成吸附，使微磁絮团附在磁种上；
步骤8、吸附着微磁絮团的磁种和水的混合物进入磁水分离设备以后，在高磁场强度下，吸附着微磁絮团的磁种由磁盘吸附打捞，微磁絮团与水体分离，吸附着沉淀物的磁种将进入磁种回收设备；水体与生物药剂罐泵入的生物药剂混合后排入原河道；
步骤9、在磁种回收设备中，吸附着微磁絮团的磁种将与微磁絮团发生分离，磁种回收后重新进入混凝反应器中，微磁絮团则进入污泥收集设备中，完成黑臭泥水处理。
5.根据权利要求4所述的黑臭泥水处理方法，其特征在于，所述的确定处置目标黑臭水体的黑臭泥水应急处理装置技术参数，具体包括：助凝剂、混凝剂、生物药剂和磁种的添加总量，g；第一泵、第二泵和第三泵的泵入流量，L/min；混凝反应器的转速，转/min；磁水分离设备的转速，转/min；磁种回收设备的电磁场强度，安培/m。
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