CN108911461A - 一种河道底泥污染物原位消减处置船 - Google Patents

一种河道底泥污染物原位消减处置船 Download PDF

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Abstract

本发明属于水体底泥治理领域，具体涉及一种河道底泥污染物原位消减处置船，包括船体，所述船体内设有控制室，所述船体内还设有对河道底泥进行收集的底泥收集单元，以及对底泥收集单元所收集的底泥进行清洁净化的底泥净化单元，所述底泥收集单元与底泥净化单元相连。本发明的有益效果是：1、本发明的处置船带水作业，无需排水就可以去除河底沉积物质；不会影响河底及河岸边水生态环境和生物种群。2、通过绞吸沿河底抽吸，不会产生浑浊液体，对河流水体和周围环境不会产生负面影响。

Description

一种河道底泥污染物原位消减处置船
技术领域
本发明属于水体底泥治理领域，具体涉及一种河道底泥污染物原位消减处置船。
背景技术
随着社会经济的不断发展和城市现代化进程的加快，大量的工业废水和生活污水排入河流、湖泊，导致水体富营养化、甚至黑臭。当废水和污染物进入水体后，随即产生两个相互关联的过程：一是水体自净的过程，二是水体污染的过程，底泥在此过程中扮演重要的角色。
底泥是指经过长时间物理、化学、生物等作用及水体传输而沉积于河湖水体底部，由黏土、泥沙、有机质及各种矿物组成的混合物。其中，由表面O至15公分厚处的底泥称表层底泥，超过15公分厚的底泥称为深层底泥。底泥一般由上部污染底泥和下部未受污染的黄色自然泥层组成，其中污染底泥又可分为混合层(黑色流动浮泥层)与富集层(黑色污染淤泥层)上、下两层，从而共呈现为明显的三层层序结构。在污染底泥中，混合层表现为黑色絮凝状并央杂各种垃圾，富集层主要为黑色粉砂质泥层，有机质含量较高，结构松散，有明显臭味。水体底泥主要通过大气沉降、外来水源排放、雨水淋溶与冲刷进入水体，最后沉积到自然水体的底部并逐渐富集。
底泥作为持久性有毒污染物的“沉积库”，是水体污染的蓄积库，是世界各国迫切需要解决的重要环境问题之一。底泥中有毒有害污染物能够通过生物作用在生物体内富集，而且在食物链中，处于营养级越高的生物受富集作用的危害就越大。底泥中的污染物通过水一泥界面的迁移转化作用重新进入上覆水，并通过复杂的理化过程，在气-水-底泥等多介质环境体系中的迁移、转化，影响动物和人的消化系统、生殖系统的健康，从而对人类的生存发展构成严重威胁。底泥中的有毒有害污染物主要有底泥营养盐、N、P污染、重金属和持久性有机污染物三大类。
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、垃圾及水体动植物尸体腐烂进入水体，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。
污染底泥处理是指采用物理、化学或者生物方法降低污染底泥中污染物浓度，将污染物转化为无害物质，或将污染底泥从水体中移除或隔离，从而达到污染底泥治理的目标。国外目前实际应用的污染底泥处理技术大体可以分为二大类:一为原位修复技术，二为异位修复技术。
其中，异位底泥修复技术主要采用工程设施将底泥转移出去，即传统的清淤工程，清淤的工程量大，后续淤泥处置难度大，而且破坏了河道底泥原生态环境，主要有排干清淤、水下清淤、环保清淤等方式；而底泥原位修复技术主要是针对底泥中的污染物质特性，有针对性的去除底泥中的某种、某类或某些污染物质，大部分淤泥继续留存河道，对河道底泥原生态环境破坏较小，主要有底泥屏蔽与改良技术、底泥化学修复技术、微生物底泥原位削减、沉水植物底泥修复、底泥原位消减处置等技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种河道底泥污染物原位消减处置船，利用物理机械的方法将吸附、沉积在河道、湖泊底泥中的污染物质最大程度释放到水体中，然后对水体中的这些污染物质进行处理转移，即将底泥污染处置转换成污水处置，最终将得到有效去除有机物、TN、TP的底泥与清水返回河道。
本发明提供了如下的技术方案：
一种河道底泥污染物原位消减处置船，包括船体，所述船体内设有控制室，所述船体内还设有对河道底泥进行收集的底泥收集单元，以及对底泥收集单元所收集的底泥进行清洁净化的底泥净化单元，所述底泥收集单元与底泥净化单元相连。
优选的，所述底泥收集单元包括抽吸河道底泥的绞吸泵，以及调节绞吸泵位置的液压升降调控装置，所述绞吸泵与液压升降调控装置相连，所述绞吸泵还通过管道将所收集的底泥输送至底泥净化单元。
优选的，所述处置船上还设有检测河道底泥厚度的超声波泥位计、以及实时显示河道底部图像的水下高清摄像机，所述超声波泥位计、水下高清摄像机均与控制室电连接。
优选的，所述底泥净化单元包括砂浆旋流分离器、多级泥水分离器、泥浆生物净化装置和污水净化装置，所述砂浆旋流分离器、多级泥水分离器、污水净化装置上均设有清液出口和沉淀出口，所述砂浆旋流分离器进口与绞吸泵相连，所述砂浆旋流分离器清液出口与多级泥水分离器进口相连，所述多级泥水分离器清液出口与污水净化装置进口相连，所述多级泥水分离器沉淀出口与泥浆生物净化装置进口相连，所述泥浆生物净化装置上设有生物药剂加药装置，所述生物药剂加药装置内设有对底泥中有机物、氮、磷进行降解的生物药剂，所述泥浆生物净化装置内还设有曝气机。
优选的，所述砂浆旋流分离器、多级泥水分离器之间还设有管道混合器，所述管道混合器上设有氧化剂加药装置，所述氧化剂加药装置内设有使底泥中TN、TP、可溶性有机物进行氧化反应的氧化剂。
优选的，所述底泥净化单元还包括脱水机，所述脱水机与污水净化装置沉淀出口相连，所述脱水机上还设有絮凝剂加药装置，所述絮凝剂加药装置内设有絮凝剂。
优选的，所述污水净化装置包括依次相连通的混凝池、絮凝池和沉淀池，所述混凝池上设有混凝剂加药装置，所述混凝剂加药装置内设有混凝剂，所述絮凝池上设有絮凝剂加药装置，所述絮凝剂加药装置内设有絮凝剂，所述混凝池、絮凝池内均设有搅拌装置，所述沉淀池内设有用于过滤的斜板填料层，所述多级泥水分离器清液出口与混凝池进口相连，所述污水净化装置沉淀出口为沉淀池沉淀出口，所述沉淀池沉淀出口与脱水机相连。
优选的，所述多级泥水分离器至少为3级。
优选的，所述氧化剂为含氯氧化剂，所述混凝剂为聚氯化铝，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述生物药剂为光合菌、芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌以及发酵型丝状菌的混合菌剂。
优选的，所述处置船还包括至少4个螺旋桨推进器，所述船体为碳钢材质，所述绞吸泵为变频式绞吸泵，所述脱水机为叠螺式脱水机。
本发明的有益效果是：
1、本发明的处置船带水作业，无需排水就可以去除河底沉积物质；不会影响河底及河岸边水生态环境和生物种群。
2、通过绞吸沿河底抽吸，不会产生浑浊液体，对河流水体和周围环境不会产生负面影响。
3、采取超声波泥位计及水下高清摄像机，通过液压可升降调控装置可实现精准抽吸；洗净的泥沙原位覆盖底泥，抑制底层沉积物上泛，阻挡深层有机物、氮、磷释放。
4、被处置底泥体积大幅下降，运输费用和处置费用下降，脱水之后的沉积物质可袋装外运；
5、施工时间灵活，非特别灾害天气均可施工；工程实施后不需要进一步后期维护，投资成本相对较低，污泥运输成本低，特别适宜于不允许异位清淤、冬季施工、工期紧的水体施工。
附图说明
图1是本发明处置船的结构示意图，图中箭头表示污水流动方向；
图2是本发明污水净化装置的结构示意图，图中箭头表示污水流动方向。
附图中标记的含义如下：
10-船体20-控制室30-底泥收集单元31-绞吸泵32-液压升降调控装置40-底泥净化单元41-砂浆旋流分离器42-多级泥水分离器43-泥浆生物净化装置431-生物药剂加药装置432-曝气机44-污水净化装置441-混凝池4411-混凝剂加药装置442-絮凝池443-沉淀池444-搅拌装置445-斜板填料层45-管道混合器451-氧化剂加药装置46-脱水机461-絮凝剂加药装置50-超声波泥位计60-水下高清摄像机
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做具体说明。
如图1-2所示，一种河道底泥污染物原位消减处置船，包括船体10，船体10内设有控制室20，船体10内还设有对河道底泥进行收集的底泥收集单元30，以及对底泥收集单元30所收集的底泥进行清洁净化的底泥净化单元40，底泥收集单元30与底泥净化单元40相连。
进一步优化上述实施例，底泥收集单元30包括抽吸河道底泥的绞吸泵31，以及调节绞吸泵31位置的液压升降调控装置32，绞吸泵31与液压升降调控装置32相连，绞吸泵31还通过管道将所收集的底泥输送至底泥净化单元40。
进一步优化上述实施例，处置船上还设有检测河道底泥厚度的超声波泥位计50、以及实时显示河道底部图像的水下高清摄像机60，超声波泥位计50、水下高清摄像机60均与控制室20电连接。
进一步优化上述实施例，底泥净化单元40包括砂浆旋流分离器41、多级泥水分离器42、泥浆生物净化装置43和污水净化装置44，砂浆旋流分离器41、多级泥水分离器42、污水净化装置44上均设有清液出口和沉淀出口，砂浆旋流分离器41进口与绞吸泵31相连，砂浆旋流分离器41清液出口与多级泥水分离器42进口相连，多级泥水分离器42清液出口与污水净化装置44进口相连，多级泥水分离器42沉淀出口与泥浆生物净化装置43进口相连，泥浆生物净化装置43上设有生物药剂加药装置431，生物药剂加药装置431内设有对底泥中有机物、氮、磷进行降解的生物药剂，泥浆生物净化装置43内还设有曝气机432。
进一步优化上述实施例，砂浆旋流分离器41、多级泥水分离器42之间还设有管道混合器45，管道混合器45上设有氧化剂加药装置451，氧化剂加药装置451内设有使底泥中TN、TP、可溶性有机物进行氧化反应的氧化剂。
进一步优化上述实施例，底泥净化单元40还包括脱水机46，脱水机46与污水净化装置44沉淀出口相连，脱水机46上还设有絮凝剂加药装置461，絮凝剂加药装置461内设有絮凝剂。
进一步优化上述实施例，污水净化装置44包括依次相连通的混凝池441、絮凝池442和沉淀池443，混凝池441上设有混凝剂加药装置4411，混凝剂加药装置4411内设有混凝剂，絮凝池442上设有絮凝剂加药装置461，絮凝剂加药装置461内设有絮凝剂，混凝池441、絮凝池442内均设有搅拌装置444，沉淀池443内设有用于过滤的斜板填料层445，多级泥水分离器42清液出口与混凝池441进口相连，污水净化装置44沉淀出口为沉淀池443沉淀出口，沉淀池443沉淀出口与脱水机46相连。
进一步优化上述实施例，多级泥水分离器42至少为3级。
进一步优化上述实施例，氧化剂为含氯氧化剂，混凝剂为聚氯化铝，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，生物药剂为光合菌、芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌以及发酵型丝状菌的混合菌剂。
进一步优化上述实施例，处置船还包括至少4个螺旋桨推进器，船体为碳钢材质，绞吸泵31为变频式绞吸泵，脱水机46为叠螺式脱水机。
本发明处置船的工作过程如下：
1、清理河道及岸边影响船只行进的植物、垃圾、大的石块等；
2、在河道底泥处置区域上下游放置软围隔，隔住大部分水流，形成相对封闭的区域，减少对上下游区域的影响；
3、根据超声波泥位计测量河道底泥厚度，统计污泥量，通过水下高清摄像机观测河道底部形貌，形成原始的河道地形图，作为河道污泥本底值；
4、操作船上螺旋桨推进器，控制船只行进、拐弯、掉头和后退，船只行进到指定污泥处置区域；
5、操作液压升降调控装置，将变频绞吸泵的吸头精准的放置在需清理的淤泥层，根据超声波泥位计及水下高清摄像机反馈的数据和影像，及时调整吸头的深度，控制吸泥量；
5、底泥通过绞吸泵提升到砂浆旋流分离器，在旋转离心力和重力的作用下，相对较重的砂石和土块被分离出来直接回到河道；其他的底泥和污水进入管道混合器，投加氧化剂后，进入多级泥水分离器，多级泥水分离器分为三级，一级泥水分离器分离沉淀的底泥进入二级泥水分离器，二级泥水分离器分离沉淀的底泥进入三级泥水分离器，三级泥水分离器分离沉淀的底泥进入泥浆生物净化装置，各级分离器的清液进入污水净化装置；
6、将生物药剂加药装置中的生物药剂加入至泥浆生物净化装置，曝气机同时开始工作，降解底泥中有机物、N、P等污染物，净化后的底泥，重新回到河道底部，净化后的污泥含有微生物菌群，能够改善河底污泥生态系统，促进水体自净；
7、多级泥水分离器的清液进入污水净化装置，依次在混凝池、絮凝池中发生混凝及絮凝反应，使污水中有机物、N、P等污染物通过沉淀被进一步去除，清水回到河道，底泥进入脱水机中进行脱水处理；
8、污水净化装置产生的底泥进入脱水机进行脱水，脱水后的底泥含有大量的有机物、N、P，可以装袋外运送做肥料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，包括船体(10)，所述船体(10)内设有控制室(20)，所述船体(10)内还设有对河道底泥进行收集的底泥收集单元(30)，以及对底泥收集单元(30)所收集的底泥进行清洁净化的底泥净化单元(40)，所述底泥收集单元(30)与底泥净化单元(40)相连。
2.根据权利要求1所述的一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，所述底泥收集单元(30)包括抽吸河道底泥的绞吸泵(31)，以及调节绞吸泵(31)位置的液压升降调控装置(32)，所述绞吸泵(31)与液压升降调控装置(32)相连，所述绞吸泵(31)还通过管道将所收集的底泥输送至底泥净化单元(40)。
3.根据权利要求2所述的一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，所述处置船上还设有检测河道底泥厚度的超声波泥位计(50)、以及实时显示河道底部图像的水下高清摄像机(60)，所述超声波泥位计(50)、水下高清摄像机(60)均与控制室(20)电连接。
4.根据权利要求1所述的一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，所述底泥净化单元(40)包括砂浆旋流分离器(41)、多级泥水分离器(42)、泥浆生物净化装置(43)和污水净化装置(44)，所述砂浆旋流分离器(41)、多级泥水分离器(42)、污水净化装置(44)上均设有清液出口和沉淀出口，所述砂浆旋流分离器(41)进口与绞吸泵(31)相连，所述砂浆旋流分离器(41)清液出口与多级泥水分离器(42)进口相连，所述多级泥水分离器(42)清液出口与污水净化装置(44)进口相连，所述多级泥水分离器(42)沉淀出口与泥浆生物净化装置(43)进口相连，所述泥浆生物净化装置(43)上设有生物药剂加药装置(431)，所述生物药剂加药装置(431)内设有对底泥中有机物、氮、磷进行降解的生物药剂，所述泥浆生物净化装置(43)内还设有曝气机(432)。
5.根据权利要求4所述的一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，所述砂浆旋流分离器(41)、多级泥水分离器(42)之间还设有管道混合器(45)，所述管道混合器(45)上设有氧化剂加药装置(451)，所述氧化剂加药装置(451)内设有使底泥中TN、TP、可溶性有机物进行氧化反应的氧化剂。
6.根据权利要求4所述的一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，所述底泥净化单元(40)还包括脱水机(46)，所述脱水机(46)与污水净化装置(44)沉淀出口相连，所述脱水机(46)上还设有絮凝剂加药装置(461)，所述絮凝剂加药装置(461)内设有絮凝剂。
7.根据权利要求6所述的一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，所述污水净化装置(44)包括依次相连通的混凝池(441)、絮凝池(442)和沉淀池(443)，所述混凝池(441)上设有混凝剂加药装置(4411)，所述混凝剂加药装置(4411)内设有混凝剂，所述絮凝池(442)上设有絮凝剂加药装置(461)，所述絮凝剂加药装置(461)内设有絮凝剂，所述混凝池(441)、絮凝池(442)内均设有搅拌装置(444)，所述沉淀池(443)内设有用于过滤的斜板填料层(445)，所述多级泥水分离器(42)清液出口与混凝池(441)进口相连，所述污水净化装置(44)沉淀出口为沉淀池(443)沉淀出口，所述沉淀池(443)沉淀出口与脱水机(46)相连。
8.根据权利要求4所述的一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，所述多级泥水分离器(42)至少为3级。
9.根据权利要求7所述的一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，所述氧化剂为含氯氧化剂，所述混凝剂为聚氯化铝，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述生物药剂为光合菌、芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌以及发酵型丝状菌的混合菌剂。
10.根据权利要求7所述的一种河道底泥污染物原位消减处置船，其特征在于，所述处置船还包括至少4个螺旋桨推进器，所述船体(10)为碳钢材质，所述绞吸泵(31)为变频式绞吸泵，所述脱水机(46)为叠螺式脱水机。
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