CN106430869A - 一种黑臭水体的底泥钝化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种黑臭水体的底泥钝化系统。该系统包括依次连通的进料管道、管道混合器、反应器和出料管，管道混合器设置有供给第一多功能纳米复合材料的投料管路，投料管路设置有供水管路，在反应器内设置有搅拌器，在反应器的底部设置有底泥层，底泥层内填充有第二多功能纳米复合材料，其中，第一多功能纳米复合材料包括10～20份的除COD材料和80～90份的除重金属材料，第二多功能纳米复合材料包括10～20份的除COD材料和80～90份的除重金属材料。本发明所提供的黑臭水体的底泥钝化系统主要针对黑臭水体治理中内源污染物进行异位强化治理，对污染物质进行原位钝化，钝化后的底泥可以作为肥料施用，产生经济效益。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种黑臭水体的底泥钝化系统。
背景技术
近年来，随着我国城市化与工业化进程的飞速发展，由于水污染控制与治理措施的滞后，或者能力有限或者水平较低，一些城市水体尤其是中小城市水体，直接成为工业、农业及生活污水的主要排放通道与场所，导致城市水体大面积污染，引起水体富营养化，最终形成水体黑臭，对城市生态人文景观造成严重不利影响，越来越引起人们的关注。
目前采用的黑臭水体治理修复技术主要有截污、底泥清淤、曝气充氧、化学加药、调水稀释、改变流态、水生动植物生态修复等手段，能够取得一定的处理效果，但是针对黑臭水体内源污染治理的手段相对单一，基本都是清淤后脱水、干化后填埋或者焚烧，能耗费用高且存在二次污染风险，不符合当今污泥处置无害化与资源化的趋势，亟待开发一种新型处理工艺以解决上述问题。
中国专利201410848848.X提供了一种适合水生生态重建的底泥钝化系统及其施工工艺。其采用生态型底泥钝化技术，其依赖对自然地形的处理，无法形成成套的装置或系统。
发明内容
为解决现有技术的不足，改善传统底泥处理能耗费用高、存在二次污染，不能够做到污泥无害化与资源化的现状，本发明提供了一种黑臭水体的底泥钝化系统，以从内源着手，配合点源、面源污染治理工艺，形成立体效应，以消除水体富营养化导致的黑臭现象。
本发明所提供的技术方案如下：
一种黑臭水体的底泥钝化系统，包括依次连通的进料管道、管道混合器、反应器和出料管，所述管道混合器设置有供给第一多功能纳米复合材料的投料管路，所述投料管路设置有供水管路，在所述反应器内设置有搅拌器，在所述反应器的底部设置有底泥层，所述底泥层内填充有第二多功能纳米复合材料，其中，所述第一多功能纳米复合材料包括10～20份的除COD材料和80～90份的除重金属材料，所述第二多功能纳米复合材料包括10～20份的除COD材料和80～90份的除重金属材料。
进一步的，所述管道混合器与所述反应器的一侧的上部连通，所述出料管与所述反应器的另一侧的下部连通。
进一步的，所述搅拌器伸入到所述底泥层的中部。
优选的，所述底泥层中的所述第二多功能纳米复合材料为粒径为250～350目的粉末。
优选的，所述底泥层中的所述第二多功能纳米复合材料的填充率为30～40％。
优选的，所述投料管路供给的所述第一多功能纳米复合材料与所述底泥层的重量百分比为10～25％。
优选的，除COD材料选自由格丰环保科技有限公司生产所提供的SAMMNS-CT03纳米陶瓷材料、SAMMNS-CT06纳米陶瓷材料或SAMMNS-CT016纳米陶瓷材料中的任意一种。
优选的，除重金属材料选自由格丰环保科技有限公司生产所提供的SAMMNS-MSX01-P200、SAMMNS-MSX02-P200或SAMMNS-MSX03-P200中的任意一种。
水体生态修复关键的一点在于底泥的疏浚或者改善，黑臭水体底泥含有大量的重金属、腐殖质、硫化物、厌氧菌、氮磷元素等，如若在治理中不加以处理，会造成严重的内源污染，导致前功尽弃。本发明所提供的黑臭水体的底泥钝化系统主要针对黑臭水体治理中内源污染物进行异位强化治理，对污染物质进行原位钝化，钝化后的底泥可以作为肥料施用，产生经济效益，符合当今污泥处置无害化、资源化的发展趋势。
总体上，本发明具有如下优点：
1、多功能纳米复合材料采用250-350目的极细粉末形式，具有巨大的比表面积，因此较少的投加量即可钝化大量黑臭底泥中的重金属元素，消除过高的COD，使得污泥无害化、资源化，可做肥料；
2、材料投加采用管道混合器的形式，结构简单，节省能耗，无多余动力设备，维护检修十分方便；
3、特殊表面功能基团结构，拥有丰富的孔隙率能够大量吸附有机物，靶向钝化目标重金属污染因子彻底消除黑臭水体底泥资源化障碍；
4、丰富的孔隙结构形成了厌氧、缺氧与好氧环境，方便不同种类的微生物协同发挥作用，对有机污染因子进行辅助去除；
5、不同于传统材质，多功能纳米复合材料具有很高的机械强度、优良的耐酸碱腐蚀性能，适用于绝大多数环境之中，在污泥作为肥料使用时不会因为环境变化而重新释放出污染物质，杜绝二次污染隐患；
6、反应时间短，配合可变速搅拌器，只需要30-60min即可完成多功能纳米复合材料对底泥中目标污染因子的处理过程，处理完毕后的底泥即可资源化利用。
本发明所提供的黑臭水体的底泥钝化系统，将纳米材料的物理化学作用、微生物生化作用有机结合，用于黑臭水体内源污染强化治理，COD去除率≥50％，重金属去除率≥98％，经过处理后的底泥中污染因子得到大幅削减去除，能够有效配合其他黑臭水体治理手段，发挥高效协同作用。
附图说明
图1是本发明所提供的黑臭水体的底泥钝化系统的结构图。
附图1中，各标号所代表的结构列表如下：
1、进料管道，2、投料管路，3、管道混合器，4、反应器，5、底泥层，6、搅拌器，7、出料管，8、供水管路。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在一个具体实施方式中，如图1所示，一种黑臭水体的底泥钝化系统，包括依次连通的进料管道1、管道混合器3、反应器4和出料管7，所述管道混合器3与所述反应器4的一侧的上部连通，所述出料管7与所述反应器4的另一侧的下部连通。
所述管道混合器3设置有供给第一多功能纳米复合材料的投料管路2，所述投料管路2设置有供水管路8，供水管路8的供水携带第一多功能纳米复合材料进入管道混合器3。在所述反应器4内设置有搅拌器6，在所述反应器4的底部设置有底泥层5。所述底泥层5内填充有第二多功能纳米复合材料，所述搅拌器6伸入到所述底泥层5的中间。
实施例1
使用本发明所提供的黑臭水体的底泥钝化系统，材料设置如下：
第一多功能纳米复合材料包括20份的除COD材料和80份的除重金属材料，粒径350目；
第二多功能纳米复合材料包括10份的除COD材料和90份的除重金属材料，粒径250目，填充率为40％；
由投料管路供给的多功能纳米复合材料与底泥层的重量百分比为10％；
除COD材料选自SAMMNS-CT03纳米陶瓷材料；
除重金属材料选自SAMMNS-MSX01-P200。
实验设置：
0.05吨/小时黑臭水体底泥钝化小试装置。
实验数据：
该污泥取皮革厂附近水体，含水率约为97％。经过试验人员分析，原始污泥中COD约为150mg/L，Cr3+的含量高达3.6mg/L，污染较为严重。
实验结果分析：
经过该小试装置3天的实验，对数据结果进行整理分析，污泥处理完毕后平均COD≤70mg/L，三价铬得到了大幅去除，平均Cr3+≤0.07mg/L，实现了底泥处置的无害化、资源化目标。
实施例2
使用本发明所提供的黑臭水体的底泥钝化系统，材料设置如下：
第一多功能纳米复合材料包括10份的除COD材料和90份的除重金属材料，粒径250目；
第二多功能纳米复合材料包括20份的除COD材料和80份的除重金属材料，粒径350目，填充率为30％；
由投料管路供给的多功能纳米复合材料与底泥层的重量百分比为25％；
除COD材料选自SAMMNS-CT06纳米陶瓷材料；
除重金属材料选自SAMMNS-MSX02-P200。
实验设置：
0.1吨/小时黑臭水体底泥钝化小试装置。
实验数据：
该黑臭水体底泥取自蓄电池制造厂附近水体，含水率约为98％。经过试验人员分析，原始污泥中COD约为230mg/L，Pb2+的含量高达4.7mg/L，污染较为严重。
实验结果：
经过该小试装置3天的实验，对数据结果进行整理分析，污泥处理完毕后平均COD≤95mg/L，铅得到了大幅去除，平均Pb2+≤0.09mg/L，实现了底泥处置的无害化、资源化目标。
实施例3
使用本发明所提供的黑臭水体的底泥钝化系统，材料设置如下：
第一多功能纳米复合材料包括15份的除COD材料和85份的除重金属材料，粒径300目；
第二多功能纳米复合材料包括15份的除COD材料和85份的除重金属材料，粒径300目，填充率为35％；
由投料管路供给的多功能纳米复合材料与底泥层的重量百分比为18％；
除COD材料选自SAMMNS-CT016纳米陶瓷材料；
除重金属材料选自SAMMNS-MSX03-P200。
实验设置：
1吨黑臭水体底泥钝化静态小试装置。
实验数据：
该黑臭水体底泥取自仪表制造厂附近水体，含水率约为99％。经过试验人员分析，原始污泥中COD约为120mg/L，Hg2+的含量高达2.8mg/L，污染较为严重。
实验结果：
经过该小试装置1天的反复多次实验，对数据结果进行整理分析，污泥处理完毕后平均COD≤55mg/L，汞得到了大幅去除，平均Hg2+≤0.04mg/L，实现了底泥处置的无害化、资源化目标。
应用例
项目：安徽省芜湖市三山区某黑臭河道治理项目。
项目数据：底泥清淤量80000吨(含水率98％)。
项目分析：该河道两旁分布有较多的化工企业、商户与居民住宅区，每天产生相当数量的生活污水与化工废水偷排入河道，造成河流生态系统崩溃，失去自净能力，呈现严重黑臭状态针对该项目，内源污染的治理，即河道底泥的处置，至关重要。经过工作人员取样分析，该河道底泥COD≤200mg/L，Cr3+≤1.2mg/L，处于较严重的污染状态。
根据以上数据，配合清淤工期，采用了3套处理量2400吨/天的底泥钝化设备，根据运行结果分析，经过钝化处理的底泥平均COD≤80mg/L，Cr3+≤0.02mg/L，同时保留了丰富的氮、磷营养元素，完全可以用于农田肥料使用，实现了黑臭水体底泥的无害化、资源化目标。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种黑臭水体的底泥钝化系统，其特征在于，包括依次连通的进料管道(1)、管道混合器(3)、反应器(4)和出料管(7)，所述管道混合器(3)还连通设置有用于供给第一多功能纳米复合材料的投料管路(2)，所述投料管路(2)上连通设置有供水管路(8)，在所述反应器(4)内设置有搅拌器(6)，在所述反应器(4)的底部设置有底泥层(5)，所述底泥层(5)内填充有第二多功能纳米复合材料，其中，所述第一多功能纳米复合材料包括10～20份的除COD材料和80～90份的除重金属材料，所述第二多功能纳米复合材料包括10～20份的除COD材料和80～90份的除重金属材料。
2.根据权利要求1所述的黑臭水体的底泥钝化系统，其特征在于：所述管道混合器(3)与所述反应器(4)的一侧的上部连通，所述出料管(7)与所述反应器(4)的另一侧的下部连通。
3.根据权利要求1所述的黑臭水体的底泥钝化系统，其特征在于：所述搅拌器(6)伸入到所述底泥层(5)的中间。
4.根据权利要求1所述的黑臭水体的底泥钝化系统，其特征在于：所述底泥层(5)中的所述第二多功能纳米复合材料为粒径为250～350目的粉末。
5.根据权利要求1所述的黑臭水体的底泥钝化系统，其特征在于：所述底泥层(5)中的所述第二多功能纳米复合材料的填充率为30～40％。
6.根据权利要求1所述的黑臭水体的底泥钝化系统，其特征在于：所述投料管路(2)供给的第一多功能纳米复合材料与所述底泥层(5)的重量百分比为10～25％。
7.根据权利要求1至6任一项所述的黑臭水体的底泥钝化系统，其特征在于：所述除COD材料选自SAMMNS-CT03纳米陶瓷材料、SAMMNS-CT06纳米陶瓷材料或SAMMNS-CT016纳米陶瓷材料中的任意一种。
8.根据权利要求1至6任一项所述的黑臭水体的底泥钝化系统，其特征在于：所述除重金属材料选自SAMMNS-MSX01-P200、SAMMNS-MSX02-P200或SAMMNS-MSX03-P200中的任意一种。
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