CN106495422A - 一种高有机质底泥的处理方法及其水溶液的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高有机质底泥的处理方法及其水溶液的应用，包括如下步骤：(1)将高有机质底泥，经过疏浚后输送管道中；(2)向第一管道中投放强碱性溶液，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应；(3)继向第二管道中投放絮凝剂溶液，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应；(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到真空预压减水池进行脱水减容；将脱水减容后的疏浚底泥进行资源化利用。本方法将底泥疏浚、碱处理、絮凝剂和真空预压技术相互结合在一起，对疏浚底泥的处理量大，场地占用面积小，工艺简单，处理后的疏浚底泥含水率明显降低；该应用通过回收含有腐植酸的水溶液加工复合化肥提高了资源利用率。

Description

一种高有机质底泥的处理方法及其水溶液的应用
技术领域
本发明涉及处理海洋、江河、水道中底泥的处理，具体涉及高有机质底泥的处理方法及其处理中脱水减容得到的水溶液的应用。
技术背景
当今疏浚底泥的处理是个世界性的难题。海洋、湖泊、河道的疏浚底泥中都存在一定的有机质，据统计(文章编号1000-7598-(2008)01-0033-04)，太湖中不同区域、不同年份底泥有机质含量均值变化范围为0.68％～1.9％，最高值能达到10％以上，杭州西湖底泥中有机质含量异常高，不同区域的平均含量达到20％，北京昆明湖和云南滇池底泥中有机质含量范围分别为0.3％～6％和2％～9％等等。利用固化方法处理疏浚底泥是一种有效的资源化再生利用方法。现有技术对固化处理技术的研究中发现，有机质的存在会大大地降低底泥的固化处理的效果。对高有机质底泥的处理成为当今工程建设中不可避免的问题。与此同时，腐植酸是疏浚泥颗粒结构的重要组成部分。腐植酸目前主要从泥炭、褐煤、风化煤等中提取。相对于商品腐植酸，疏浚泥腐植酸含有的有机物种类更多，脂肪类物质和氮化合物含量更高，氧化度更低，但两者对植物的生长促进作用没有明显差异。从疏浚泥中提取腐植酸,用于生产复合化肥,不仅可以节约煤炭等不可再生资源，而且可以提高污泥肥料品质,扩大疏浚泥资源化产品市场。本方法在使用土工袋脱水减容的同时，采用碱处解方法溶出疏浚泥中的腐植酸，对脱出的水溶液提取和浓缩，为疏浚泥制肥实现资源化利用提供新途径。
目前世界上已经有许多专利技术可以用来处理海洋、江河、水道中的高有机质泥，国内目前主要采用的方法有化学洗淋、高温热脱附等方法，但大都运行成本高昂，且未能对疏浚底泥进行进一步加工处理。前人已经提出了一些新的处理方法，如专利公开号CN102583950A提出的一种移动式污染底泥管带脱水减容治理方法，该方法虽然对疏浚泥处理量大，占用场地面积小，工艺简单，经济效益良好。但是未考虑到有机质对脱水固化所产生的抑制作用，且没有能够对疏浚泥中的有用物质腐植酸起到二次利用，难以达到更高的经济效益。专利公开号CN101693590B提出一重金属底泥处理的方法，通过重金属螯合剂和絮凝剂土工袋技术相结合都疏浚底泥进行处理，在脱水减容的同时解决了重金属二次污染的问题，但是该方法需要大量的场地并且适用该方法的情形较为特殊，适用性不大。再如实用新型专利200520044977.X公开了一种减少泥沙扩散的疏浚绞刀头装置，通过密封管道输送疏浚泥解决了二次污染的问题，但未对疏浚泥中高含量有机质进行进一步处理。
同时现有技术中一般在采用真空预压技术对疏浚底泥脱水减容时，由于疏浚底泥的颗粒直径较细，往往会发生排水板淤堵现象，导致排水效率下降；并且在混合强碱溶液或絮凝剂时所使用的机械设备资金投入大，运营成本较高。在处理高有机质底泥方面技术仍有相当的空白，有机质对底泥固结的抑制作用没有得到妥善的解决，对有机质的主要成分腐植酸的回收再利用效率低下，没有能够将经济效益最大化。
综上所述，现有技术仍然存在不足之处，在对高有机质底泥的处理上有较大的技术真空。当下急需一种高有机质底泥的处理方法，不但能保证底泥疏浚和脱水减容的高效率进行，降低有机质的抑制作用，还能够对腐植酸进行经济利用，满足疏浚泥处理副产品的市场需求。。
发明内容：
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高有机质底泥的处理方法，该方法将底泥疏浚、碱处理、絮凝剂和真空预压技术相互结合在一起，在真空预压技术基础上处理高有机质底泥对疏浚底泥的处理量大，场地占用面积小，工艺简单既保证底泥疏浚和脱水减容的高效率进行，又有效抑制了有机质对疏浚泥固结的抑制作用，处理后的疏浚底泥含水率明显降低。本发明还提供了高有机质底泥的处理中脱水减容得到的水溶液的应用。
技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述的一种高有机质底泥的处理方法，包括如下步骤：一种高有机质底泥的处理方法，包括如下步骤：
(1)将海洋、江河、水道中高有机质底泥，经过疏浚后输送到均含有静态混合器的第一管道和第二管道中，第一管道和第二管道相互连接；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放强碱性溶液，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂溶液，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到预先设定真空压的真空预压减水池；
(5)将竖向排水板插入充满疏浚底泥的减水池，在排水板上端连接排水管道，排水管道连接水溶液回收池，减水池的疏浚底泥顶部和排水管道上方密封，通过真空泵连接排水管道并抽取疏浚底泥中的水到水溶液回收池进行脱水减容；使得疏浚底泥的含水率低于60％。
(6)脱水减容结束预压后，拆除装置，将脱水减容后的疏浚底泥进行资源化利用，作为围海造陆、改良农田或园林土壤之用。
所述步骤(1)中的第一管道和第二管道为密封管道，并密封连接。
所述的有机质的主要成分为腐植酸。
所述疏浚后的底泥含水率为100％±5％。
所述疏浚方式为通过环保疏浚船进行，环保疏浚船的方式有绞吸式、耙吸式等方法，优选方式为绞吸式环保疏浚。
其中，步骤(2)所述强碱性溶液为NaOH溶液或者KOH溶液，浓度为0.15mol/L～0.2mol/L，按每立方米疏浚底泥加入0.065mol-0.08molNaOH或者KOH计算；并且通过静态混合器使得强碱性溶液溶液与疏浚底泥充分接触5min以上，强碱具有破解底泥的效果，经碱处理的疏浚泥，有机质含量下降，对脱水固结的抑制作用明显减弱。
其中，步骤(3)所述絮凝剂选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺和聚合铝中的一种或几种；絮凝剂具有加速沉降的效果优，选为非离子聚丙烯酰胺，效果好，价格低廉且无毒，其投放比例为以疏浚底泥的干质量的5‰～3‰。
其中，步骤(4)所述真空预压减水池预先设定的真空压为85kpa-90kpa。
所述真空预压减水池容积为15000-25000L。
进一步地，步骤(5)所述密封方法为减水池的疏浚底泥顶部和排水管道上方覆盖有密封油布，密封油布周围采用包裹密封膜和泥土密封。
通过环保疏浚船或泥浆泵在密封管道的输送下保证疏浚底泥在泵送过程中不会对外界造成二次污染；通过在第一管道中加入一定比例的强碱性溶液使得底泥中的有机质溶出，减少有机质对底泥固结的抑制作用；通过真空预压技术和絮凝剂相结合明显加强了脱水减容的效果，且在此过程中节省了以往脱水兼容时所产生机械投入和运营成本。
本发明所述的高有机质底泥的处理方法中脱水减容得到的水溶液在加工生产复合化肥中的应用。
所述脱水减容时对真空预压减水池中抽出的水溶液进行回收，得到的水溶液加工浓缩成腐植酸浓缩液，再加工生产复合化肥。通过回收含有有机质酸的水溶液加工复合化肥提高了资源利用率，扩大经济效益，降低运营成本，满足疏浚泥处理副产品的市场需求。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明的处理方法适用于处理海洋、湖泊、河道中的有机质底泥，通过环保疏浚和装有静态混合器密封管道输送的基础上采用化学药剂对疏浚底泥进一步处，将碱处理和絮凝剂、真空预压技术相互结合在一起，在输送过程中减少对环境的二次污染，并且处理量大，场地占用面积小，投入和运营成本低，工艺简单既保证底泥疏浚和脱水减容的高效率进行，又有效抑制了有机质对疏浚泥固结的抑制作用，处理后的疏浚底泥含水率明显降低，可继续资源化利用于地基吹填、围海造陆等多种情况，资源利用率高经济效益高。
2、在处理过程中使用静态混合器代替一般的混合机械，在达到较好混合效果的同时，减少了机械设备的投入，降低了运营成本。
3、絮凝剂在排水过程中形成大分子的絮团可以防止排水板淤堵，极大的提高了排水效率，且在强碱溶液的碱处理之后，有效抑制了有机质对疏浚泥固结的抑制作用。
4、通过回收含有腐植酸的水溶液加工复合化肥提高了资源利用率，扩大经济效益，降低运营成本，满足疏浚泥处理副产品的市场需求，达到了一举两得的效果。
附图说明
图1为本发明高有机质底泥的处理方法的流程示意图；
图2为本发明高有机质底泥脱水减容后回收水溶液的应用的流程示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
高有机质底泥的处理方法：
(1)将盐城周边海域中高有机质底泥，通过绞吸式环保疏浚船疏浚后输送到均含有静态混合器的相互连接的密封第一管道和第二管道中，疏浚底泥的含水率为98％，疏浚流量为250m3/h；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放0.15mol/LNaOH溶液，通过计量泵控制加入量，按每立方米疏浚底泥加入0.065molNaOH，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应，反应时间15min，使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂溶液阳离子聚丙烯酰胺溶液，通过计量泵控制絮凝剂投放比例为疏浚底泥的干质量比的0.5‰，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应，反应时间在20min，形成大的絮团，加速沉降；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到预先设定真空压为85Kpa的15000L真空预压减水池；
(5)将竖向排水板插入充满疏浚底泥的减水池，在排水管上端连接排水管道，排水管道连接水溶液回收池，减水池的疏浚底泥顶部和排水管道上方覆盖有密封油布，密封油布周围采用包裹密封膜和泥土密封，真空泵连接排水管道并抽取疏浚底泥中的水进行脱水减容；连续抽取35天，使得底泥的含水率为56％；
(6)脱水减容结束预压后，拆除装置，将脱水减容后的疏浚底泥进行资源化利用，作农田土壤改良之用；总的流程如图1所示。
实施例2
高有机质底泥的处理方法：
(1)将白马湖中高有机质底泥，通过绞吸式环保疏浚船疏浚后输送到均含有静态混合器的相互连接的密封第一管道和第二管道中，疏浚底泥的含水率为105％，疏浚流量为250m3/h；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放0.2mol/L KOH溶液，通过计量泵控制加入量,按每立方米疏浚底泥加入0.075molKOH，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应，反应时间10min，使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂溶液阴离子聚丙烯酰胺溶液，通过计量泵控制絮凝剂投放比例为疏浚底泥的干质量比的5‰，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应，反应时间在15min，形成大的絮团，加速沉降；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到预先设定真空压为88Kpa的15000L真空预压减水池；
(5)将竖向排水板插入充满疏浚底泥的减水池，在排水管上端连接排水管道，排水管道连接水溶液回收池，减水池的疏浚底泥顶部和排水管道上方覆盖有密封油布，密封油布周围采用包裹密封膜和泥土密封，真空泵连接排水管道并抽取疏浚底泥中的水进行脱水减容；连续抽取50天，使得底泥的含水率为40％；
(6)脱水减容结束预压后，拆除装置，将脱水减容后的疏浚底泥进行资源化利用，应用于围海造陆工程中。
实施例3
高有机质底泥的处理方法：
(1)将太湖支流水道中高有机质底泥，通过耙吸式环保疏浚船疏浚后输送到均含有静态混合器的相互连接的密封第一管道和第二管道中，疏浚底泥的含水率为95％，疏浚流量为250m3/h；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放0.18mol/L NaOH溶液，通过计量泵控制加入量，按每立方米疏浚底泥加入0.08molNaOH，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应，反应时间20min，使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂溶液非离子聚丙烯酰胺溶液，通过计量泵控制絮凝剂投放比例为疏浚底泥的干质量比的5‰，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应，反应时间在25min，形成大的絮团，加速沉降；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到预先设定真空压为90Kpa的20000L真空预压减水池；
(5)将竖向排水板插入充满疏浚底泥的减水池，在排水管上端连接排水管道，排水管道连接水溶液回收池，减水池的疏浚底泥顶部和排水管道上方覆盖有密封油布，密封油布周围采用包裹密封膜和泥土密封，真空泵连接排水管道并抽取疏浚底泥中的水进行脱水减容；连续抽取45天，使得底泥的含水率为45％；
(6)脱水减容结束预压后，拆除装置，将脱水减容后的疏浚底泥进行资源化利用，应用于做园林绿化土壤改良之用。
实施例4
将实施例1至3中任意一个步骤(5)真空泵连接排水管道并抽取真空预压减水池疏浚底泥中的水溶液进行回收，加入0.2mol/L的NaOH溶液，缓慢混合24小时后离心分离，去上层清液作为腐植酸溶出液样品，将出液浓缩20倍后进一步加工处理，腐植酸作为一种大分子有机质，其浓缩液可作为多种复合肥料的生产原料，不仅可以节约煤炭等不可再生资源,而且可以提高底泥肥料品质,扩大底泥资源化产品市场。通过回收含有有机质酸的水溶液加工复合化肥提高了资源利用率，降低运营成本；其流程如图2所示。

Claims (10)

1.一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将高有机质底泥，经过疏浚后输送到均含有静态混合器的第一管道和第二管道中，第一管道和第二管道相互连接；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放强碱性溶液，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂溶液，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到预先设定真空压的真空预压减水池；
(5)将竖向排水板插入充满疏浚底泥的减水池，在排水板上端连接排水管道，排水管道连接水溶液回收池，减水池的疏浚底泥顶部和排水管道上方密封，抽取疏浚底泥中的水进行脱水减容；
(6)脱水减容结束预压后，拆除装置，将脱水减容后的疏浚底泥进行资源化利用。
2.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述疏浚后的底泥含水率为100％±5％。
3.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述疏浚方式为通过环保疏浚船进行。
4.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述强碱性溶液为NaOH溶液或者KOH溶液，浓度为0.15mol/L～0.2mol/L。
5.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(3)所述絮凝剂选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺和聚合铝中的一种或几种。
6.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(4)所述真空预压减水池预先设定的真空压为85kpa-90kpa。
7.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(4)所述真空预压减水池容积为15000-25000L。
8.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(5)所述密封方法为减水池的疏浚底泥顶部和排水管道上方覆盖有密封油布，密封油布周围包裹密封膜和泥土密封。
9.权利要求1所述的高有机质底泥的处理方法中脱水减容得到的水溶液在加工生产复合化肥中的应用。
10.根据权要求9所述的应用，其特征在于，所述脱水减容时对真空预压减水池中抽出的水溶液进行回收，得到的水溶液加工浓缩成腐植酸浓缩液，再加工生产复合化肥。
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