CN107522367B - 一种城市黑臭水体的处理方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种城市黑臭水体的处理方法及应用，属于环境保护技术领域。本发明的河道黑臭治理的方法高效、系统且全面地处理河道的黑臭问题，通过生态清淤，可以在不造成较大环境影响前提下取出淤泥，减少河道中存量的污染源，然后通过膜曝气生物反应器联合EPSB工程菌和水处理剂的使用，进一步的处理河道水污染，净化水体，达到解决河道黑臭问题的目的；通过各技术之间的协同作用，可持续提升河道水体自净能力，实现持续保持河道水体洁净的目的。本方案所组合的处理方法性能稳定，适用范围较广，能通过技术集成系统处理典型城市河道黑臭问题，为规模化进行河道黑臭治理提供可能，具有较强的推广和应用价值。

Description

一种城市黑臭水体的处理方法及应用

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体而言，涉及一种城市黑臭水体的处理方法及应用。

背景技术

科技在进步，时代在发展，随着我国经济社会不断向前发展，社会的不断进步；并伴随着我国城市化进程的不断深入，大量的人口进入城市，城市环境污染，尤其是城市河道和水体的污染越发严重，严重的影响居民的生活水平和生活质量；因此环境污染的问题也越来越引起人们的重视。

在环境形势越来越严峻的今天，河道水体黑臭的形式越来越多样化，为解决河道黑臭问题，经过社会各界的努力探索，诞生了一批先进的治污专利技术，这些治污技术从不同技术角度入手，通过独特的物理、生物、化学性能，通过项目实践，可以不同程度地解决一些河道或湖泊水体黑臭问题，得到了市场的认可。各种水处理技术，经过市场验证，具有独特的技术特点，但如果作为单一技术直接开展黑臭水体治理，具备明显的优势，也具有明显的短板，因城市中心城区河道，环境复杂，单一技术往往可以高效的解决某一水质问题，但很难全面解决黑臭问题，易出现治理效果不稳定情况。但如果只是简单的组合技术，也难以实现加成效应达到全面治理的效果。本专利所采取技术体系，在对现在技术进行充分筛选、研究及优劣分析后，根据城区黑臭河道特点选取技术组成集成技术体系，并获得1+1＞2的集成效应。

城区黑臭河道主要受汛期雨污水排污、底泥污染、水体富营养化、生活垃圾等影响，以上问题会持续影响河道水环境质量，导致水体发黑发臭、蓝藻暴发。根据河道水环境现状，考虑其处于市中心区，且有不稳定污水排入，仅采用常规方法一次性治理，很难达到预期治理目标和水质的保持，因此根据河道治理段的实际情况，在短期内点污染源等问题得不到解决的情况下，提出以分段分期治理为基础的治理思路：底泥污染治理+水质提升+生态修复+应急处理+持续综合管理维护。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种城市黑臭水体的处理方法，通过本河道污水处理方法能高效的治理河道水体污染、避免造成环境的二次污染。

本发明的第二目的在于提供上述城市黑臭水体的处理方法在城市黑臭河道治理中的应用。

为了实现本发明的上述目的，采用以下技术方案：

一种城市黑臭水体的处理方法，包括：

抽取黑臭水体的底部淤泥并进行泥水分离，得到脱水底泥和分离液，填埋底泥，将分离液回放至河道中，形成混合水体；

将混合水体用膜曝气生物反应器处理；

并投放EPSB工程菌和复合水处理剂进行处理；

以及设置生态浮岛和进行曝气增氧净化处理。

上述城市黑臭水体的处理方法在城市黑臭河道治理中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的河道黑臭治理的方法高效、系统且全面的地处理河道的黑臭问题，通过生态清淤，可以在不造成较大环境影响前提下取出淤泥，减少河道中存量的污染源，然后通过膜曝气生物反应器联合EPSB工程菌和水处理剂的使用，进一步的处理河道水污染，净化水体，达到解决河道黑臭问题的目的；通过各技术之间的协同作用，可持续提升河道水体自净能力，实现持续保持河道水体洁净的目的。本方案所组合的处理方法性能稳定，适用范围较广，能通过技术集成系统处理典型城市河道黑臭问题，为规模化进行河道黑臭治理提供可能，具有较强的推广和应用价值。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的一种城市黑臭水体的处理方法及应用进行具体说明。

一种城市黑臭水体的处理方法，包括：

抽取黑臭水体的底部淤泥并进行泥水分离，得到脱水底泥和分离液，填埋底泥，将分离液回放至河道中，形成混合水体；

将混合水体用膜曝气生物反应器处理；

并投放EPSB工程菌和复合水处理剂进行处理；

以及设置生态浮岛和进行曝气增氧净化处理。

底泥污染，是水体污染的主要污染源之一。随着城市污水处理厂的建设速度加快，进入水体的外源污染物有所减少，但由于沉积在底泥内的污染物并未进行处理，在底泥被扰动情况下，污染物会被再次释放，引发水体黑臭或富营养化等问题。EPSB工程菌，即特异性光合细菌，其本质是利用特异性光合细菌优势微生物对有机和无机污染物进行降解、矿化、富集、吸附，从而达到治理目的。

抽取底泥后，进行离心分离，可以有效的解决河道中的存量污染；而且，离心后的脱水底泥在外运的过程中，可以避免水分滴漏，有效的避免对环境的影响；同时将分离液回放到河道中进行处理，可以进一步的提高处理效果。

通过膜生物反应器、EPSB工程菌和复合水处理剂等方法可以继续解决河道的增量污染的问题，进一步的通过设置生态浮岛和曝气增氧使水体恢复自净能力，以此提高环境处理的效果。

膜曝气生物反应器是一种有机地融合了气体分离膜技术和生物膜水处理技术的新型污水处理技术。通过中空纤维膜为附着生长在其表面的微生物直接供氧，污水在透氧膜周围流动时，水体中的污染物在浓差驱动和微生物吸附等作用下进入生物膜内，经过生物代谢和增殖被微生物利用，使水体中的污染物同化为微生物菌体固定在生物膜上或分解成无机代谢产物，从而实现对水体的净化。该技术为一种人工强化的生态水处理技术，能使河道水体形成一个循环的具备自我修复功能的自净化水生态系统。其流道式的净化过程特别适应于河道、湖泊等流域治理，具有常规水处理技术无法比及的技术优势、工程优势、成本优势和运行管理优势。

膜曝气生物反应器可以处理污染水体，EPSB工程菌能较好分解河道底泥中的污染物，复合水处理剂具有优异的吸附性能，可以吸附水体中无法降解的颗粒物等，达到水处理的效果；水体处理后，通过设置生态浮岛，维持并恢复水体的自净能力，达到长期有效的净化水体的能力。

进一步地，底泥的含水率为70％-80％。

进一步地，EPSB工程菌主要包括光合细菌。

进一步地，EPSB工程菌为颗粒EPSB工程菌。

EPSB工程菌选用EPSB工程菌颗粒，因为EPSB工程菌颗粒受重力作用可以沉降到河道底泥表面；EPSB工程菌颗粒遇水膨胀后，体积增大3-5倍，即颗粒EPSB工程菌的膨胀率为3-5。可有效消除底泥污染、削减底泥、抑制溶解性污染物向水体中释放、阻断蓝藻等藻类对底部营养物的依赖，抑制底泥中的厌氧反应，消除黑臭，最终修复河道生态。

EPSB工程菌能够处理河道的污水主要包括三大部分的功能：第一部分，分解和降解功能，分解有机污染物、降解无机和有机污染物、降解苯酚等合成污染物，降解氨氮硫化氢等致臭气体；第二部分，吸附与矿化，吸附并络合重金属降低毒害，富集并矿化金属化合物，吸收利用碳氮磷硫等无机物，矿化无机污染物；第三部分，抑制与提升，抑制蓝藻等藻类的爆发，抑制厌氧反应，防止水体的黑臭，强力抑制致病病原菌，增加水体溶氧能力。

EPSB工程菌颗粒膨胀分散后一方面减少底泥对水体的污染物的释放，另一方面降解底泥污染达到减量化的目的。其本质是利用优势微生物对有机和无机污染物的超强分解、降解、矿化、富集、吸附及吸收转化等功能，去消除水体和水底中的污染物，同时还具有强力抑制厌氧反应(消除水体黑臭)和平衡好氧反应的功能。

进一步地，复合水处理剂为硅酸盐絮凝剂。

进一步地，硅酸盐絮凝剂由镧铈化合物与硅酸铝制得。

本发明采用硅酸铝絮凝剂制备成复合硅酸铝絮凝剂水处理剂，复合硅酸铝絮凝剂水处理剂主要通过溶解接触、吸附沉积、水解反应、激活酶活性、物质转化利用、降解和屏蔽以及生物利用等形式，通过一系列的化学过程、物理过程和生物过程进行综合治理。

复合水处理剂中的镧铈核心材料具有强大的催化作用，由于催化效应的产生，加速水体中多种营养物质转化，繁殖大批量有益微生物和藻类等浮游生物，以其消耗水体中的氮磷等营养物质，消除蓝藻爆发的条件，既为鱼类生长发育提供了丰富的营养物质，又在加速消耗营养物质的同时，利用生物吸收机制，进而达到调节水体生态平衡的目的。

硅酸盐絮凝剂是利用稀土元素族的镧铈化合物与硅酸铝复合，其工艺工程为：经过高温焙烧、采用硫酸、盐酸、硝酸及烧碱、纯碱等特殊工艺处理得到盐类，再通过萃取处理使纯度达到99.9％以上，进一步通过复合改性技术，使PH值达到中性，制成硅酸盐絮凝剂。

当然，硅酸盐还可以选用其他种类合适盐，比如硅酸钙等，本实施例优选硅酸铝。

将颗粒EPSB工程菌和硅酸盐絮凝剂按一定顺序投放，可以同时发挥硅酸盐絮凝剂和颗粒EPSB工程菌的作用，达到多重处理污水、降解污染物的效果。颗粒EPSB工程菌具有含菌量高、保质期长、储运方便、施工简单、见效迅速且持久等特点，是治理河道底泥污染的重要技术手段。

进一步地，膜曝气生物反应器由中空曝气生物膜制成。

进一步地，曝气增氧为喷泉曝气增氧。

进一步地，生态浮岛为挺水植物浮岛。

上述城市黑臭水体的处理方法在城市黑臭河道治理中的应用。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种城市黑臭水体的处理方法。该处理方法的具体实施步骤如下：

1.1生态清淤

采用绞吸式清淤船进行生态清淤，绞吸式清淤船包括绞刀、泵送、台车、泵送系统、泵室和管路等；绞刀将河床的淤泥打成浆状的淤泥泥浆，通过泵送系统抽吸淤泥泥浆，将淤泥泥浆通过管路输送到泵室；台车可以推动绞吸式清淤船不断向前推进行走，清淤路线覆盖整个河段，达到全阶段覆盖。

1.2淤泥泥浆的处理

同步淤泥泥浆脱水减量化处理：采用工程泥浆处理领域成熟运用的振动筛和旋流器组合泥水分离技术；筛分设备由泥浆净化器、渣浆泵、管路及阀门等组成。带水的淤泥经多级筛分分离出大颗粒固体物质，浆液通过旋流器进一步进行固液分离。脱水后含水率低的淤泥通过皮带输送至淤泥运输车直接外运，含固率低的回水返回河道。

首先通过多级筛分设备筛选出较大颗粒的固体物质，淤泥泥浆通过旋流分离器进行分离，当淤泥泥浆通过输送泵输送到旋流分离器的时候，淤泥泥浆具有较高的初速度，高速的淤泥泥浆在旋流分离器的旋流分离筒中产生离心作用，大颗粒的物质会随着分离筒的下部的出口而排出，而含有少量细颗粒的清液由于分离筒的中心旋流向上运动，可以实现将淤泥泥浆进行分离，将分离后的清液直接返回河道中，补充河道水分；而脱水后的淤泥(含水率80％)直接用淤泥运输车外运并进行填埋，有效避免和降低了含有大量污水淤泥外运过程中和后续处理过程中对环境造成的二次污染。

1.3用中空纤维曝气膜制成膜曝气生物反应器，将膜曝气生物反应器铺设在已经清淤的河道中。

1.4颗粒EPSB工程菌的使用

EPSB工程菌主要包括光合细菌，将EPSB工程菌和辅料一起制备成颗粒型的颗粒EPSB工程菌，颗粒EPSB工程菌的膨胀率为3-5；将颗粒EPSB工程菌投放到河道中；投放的EPSB工程菌颗粒受重力作用沉降到河道底泥表面，然后慢慢释放出工程菌。

1.5水处理剂的使用

选用硅酸铝絮凝剂作为复合水处理剂，并且投放作为复合水处理剂的硅酸铝絮凝剂。

硅酸盐絮凝剂是利用镧铈化合物与硅酸铝复合，其工艺为：将镧铈化合物与硅酸铝复合物经过高温焙烧、采用硫酸、盐酸、硝酸及烧碱、纯碱等方法处理得到的盐类，再通过萃取处理使纯度达到99.9％以上，进一步通过复合改性技术，使PH值达到中性，制成硅酸盐絮凝剂。

1.6布置生态浮岛

在污染水体中种植对污染物吸收能力强且耐受性好的植物，通过植物发达的根系吸附、吸收、富集和降解去除水中的污染物，同时植物根系为微生物创造了良好的栖息场所并提供丰富的营养物质，根系微生物在功能上的协同效应加速了水体的净化，从而实现水体修复的目的。生态浮岛技术是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质，使水体的营养得到转移，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象的生物生态设施。

另外，需要定期重复步骤1.4和步骤1.5。

实施例2

本实施例提供一种城市黑臭水体的处理方法。该处理方法的具体实施步骤如下：

1.1生态清淤

采用绞吸式清淤船进行生态清淤，绞吸式清淤船包括绞刀、泵送、台车、泵送系统、泵室和管路等；绞刀将河床的淤泥打成浆状的淤泥泥浆，通过泵送系统抽吸淤泥泥浆，将淤泥泥浆通过管路输送到泵室；台车可以推动绞吸式清淤船不断向前推进行走，清淤路线覆盖整个河段，达到全阶段覆盖；

1.2淤泥泥浆的处理

同步淤泥泥浆脱水减量化处理：采用工程泥浆处理领域成熟运用的振动筛和旋流器组合泥水分离技术；筛分设备由泥浆净化器、渣浆泵、管路及阀门等组成。带水的淤泥经多级筛分分离出大颗粒固体物质，浆液通过旋流器进一步进行固液分离。脱水后含水率低的淤泥通过皮带输送至淤泥运输车直接外运，含固率低的回水返回河道。

首先通过多级筛分设备筛选出较大颗粒的固体物质，淤泥泥浆通过旋流分离器进行分离，当淤泥泥浆通过输送泵输送到旋流分离器的时候，淤泥泥浆具有较高的初速度，高速的淤泥泥浆在旋流分离器的旋流分离筒中产生离心作用，大颗粒的物质会随着分离筒的下部的出口而排出，而含有少量细颗粒的清液由于分离筒的中心旋流向上运动，可以实现将淤泥泥浆进行分离，将分离后的清液直接返回河道中，补充河道水分；而脱水后的淤泥(含水率70％)直接用淤泥运输车外运并进行填埋，有效避免和降低了含有大量污水淤泥外运过程中和后续处理过程中对环境造成的二次污染；

1.3用中空纤维曝气膜制成膜曝气生物反应器，将膜曝气生物反应器铺设在已经清淤的河道中；

1.4颗粒EPSB工程菌的使用

将EPSB工程菌和辅料一起制备成颗粒型的颗粒EPSB工程菌，颗粒EPSB工程菌的膨胀率为3，并将颗粒EPSB工程菌投放到河道中；通过投放EPSB工程菌颗粒受重力作用沉降到河道底泥表面，然后慢慢释放出工程菌；

1.5水处理剂的使用

选用硅酸铝絮凝剂作为复合水处理剂，并且投放作为复合水处理剂的硅酸铝絮凝剂；

1.6布置生态浮岛

在污染水体中种植对污染物吸收能力强且耐受性好的植物，通过植物发达的根系吸附、吸收、富集和降解去除水中的污染物，同时植物根系为微生物创造了良好的栖息场所并提供丰富的营养物质，根系微生物在功能上的协同效应加速了水体的净化，从而实现水体修复的目的。生态浮岛技术是利用植物的根系吸收水中的富营养化物质，使水体的营养得到转移，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体腥臭、富营养化现象的生物生态设施。

另外，需要定期重复步骤1.4和步骤1.5。

实验例1

本实验例对天津护仓河光华路至郑庄子段采用实施例2提供的河道污水处理方法进行了处理。

本实验例通过监测实施河段水体的水质，对比处理效果，主要指标包括COD、氨氮、总磷和总氮的数据。以治理前的3月、4月及汛期排污后的6月、7月和8月这五个月的数据平均值与其余几个月的数据的平均值进行比较，计算得到平均削减率。

对天津护仓河光华路至郑庄子段4个取样点(中山门、富民路桥、国康道和娄山道)的有关水质指标进行了为期10个月的监测，监测结果表明，该河段的COD、氨氮、总磷和总氮的数据平均削减率较高，水质改善明显。监测指标及监测值详见表1到表4。

表1 COD检测数据

表2氨态氮检测数据

表3总磷检测数据

表4总氮检测数据

从表1到表4的数据可以看出，各取样点的相应水质指标在处理后相对于处理前平均削减率均较大，COD平均削减59.58％，氨态氮平均削减74.82％，总磷平均削减68.1％，总氮平均削减68.22％。主要污染物指标大幅降低，水质明显改善，达到地表水V类水平。

综上所述，本发明的河道污水处理方法能高效、系统且全面地处理河道中的污水，通过取出污泥，就可以在较大的程度上减少污染源，然后通过膜曝气生物反应器联合EPSB工程菌和复合水处理剂的使用，进一步的处理水体的污染，净化水体，达到对河道污水处理的目的；复合水处理剂生物活性较强，适用范围较广，能通过方便、简洁的操作步骤进行污水处理，为大规模进行河道污水处理提供可能，具有较强的推广和应用价值。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种城市黑臭水体的处理方法，其特征在于，包括：

抽取黑臭水体的底部淤泥并进行泥水分离，得到脱水底泥和分离液，填埋所述底泥，将所述分离液回放至河道中，形成混合水体；

将所述混合水体用膜曝气生物反应器处理，其中，所述膜曝气生物反应器由中空纤维曝气膜制成；

并投放EPSB工程菌和复合水处理剂进行处理，其中，所述复合水处理剂为硅酸盐絮凝剂，所述硅酸盐絮凝剂由镧铈化合物与硅酸铝制得；

以及设置生态浮岛和进行曝气增氧净化处理。

2.根据权利要求1所述的城市黑臭水体的处理方法，其特征在于，所述底泥的含水率为70％-80％。

3.根据权利要求1所述的城市黑臭水体的处理方法，其特征在于，所述EPSB工程菌主要包括光合细菌。

4.根据权利要求1所述的城市黑臭水体的处理方法，其特征在于，所述EPSB工程菌为颗粒EPSB工程菌。

5.根据权利要求1所述的城市黑臭水体的处理方法，其特征在于，所述曝气增氧为喷泉曝气增氧。

6.根据权利要求5所述的城市黑臭水体的处理方法，其特征在于，所述生态浮岛为挺水植物浮岛。

7.如权利要求1-6任一项所述城市黑臭水体的处理方法在城市黑臭河道治理中的应用。