CN110697970A - 一种清淤及水生态修复船的余水处理系统以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种清淤及水生态修复船的余水处理系统以及方法，包括滤液以及污水收集装置、混凝单元、磁分离沉淀单元和膜组件过滤单元，所述滤液以及污水收集装置上分别连通有四个进液管，且混凝单元包括混凝罐、加料管和搅拌机构，本发明涉及余水处理技术领域。该清淤及水生态修复船的余水处理系统以及方法，可实现通过形成快速脱水预处理、磁分离、超滤/多介质过滤和膜组件的组合工艺技术，在保证精准清淤后底泥脱水后含水率低于70％，达到国内领先水平，同时针对余水处理达标并回用，处理后主要水质指标达到排放标准，能够去除水中污染物和大分子有机物，使余水达标排放，降低余水中污染物浓度。

Description

一种清淤及水生态修复船的余水处理系统以及方法
技术领域
本发明涉及余水处理技术领域，具体为一种清淤及水生态修复船的余水处理系统以及方法。
背景技术
生态修复是指对生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的这种自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展；主要指致力于那些在自然突变和人类活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作，恢复生态系统原本的面貌，比如砍伐的森林要种植上，退耕还林.让动物回到原来的生活环境中。这样，生态系统得到了更好的恢复，称为“生态修复”，其中水生态系统的修复较为常见，水体中氨氮、COD和总磷的含量这三种指标是判定水体是否被污染的标准指标。
氨氮危害：氨氮对水生物起危害作用的主要是游离氨，其毒性比铵盐大几十倍，并随碱性的增强而增大，氨氮毒性与池水的pH值及水温有密切关系，一般情况，pH值及水温愈高，毒性愈强，对鱼的危害类似于亚硝酸盐，氨氮对水生物的危害有急性和慢性之分，慢性氨氮中毒危害为：摄食降低，生长减慢，组织损伤，降低氧在组织间的输送，鱼类对水中氨氮比较敏感，当氨氮含量高时会导致鱼类死亡。
COD危害：所谓化学需氧量(COD)，是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量，它是表示水中还原性物质多少的一个指标，水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，但主要的是有机物，因此，化学需氧量(COD)又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标，化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重，当水体中COD升高时，COD的降解肯定需要耗氧，而水体中的复氧能力不可能满足要求，水中DO就会直接降为0，成为厌氧状态，在厌氧状态也要继续分解(微生物的厌氧处理)，水体就会发黑、发臭(厌氧微生物是看起来很黑，有硫化氢气体生成)，简言之高COD水质水进入自然水体中，破坏水体平衡，造成除微生物外几乎所有生物的死亡，进一步影响周边环境。
总磷的危害：磷的超标会导致水中微生物的急剧增长，白天时，藻类会大量生长出现赤潮现象，虽然会产生很多氧气，但是晚上没有阳光，藻类呼吸会大量消耗氧气，同时会导致下面的鱼类呼吸的氧气不足，最后出现大规模的鱼类死亡，导致水体发臭。
目前在进行清淤及水生态修复船的余水处理时，在碱性ph＝9-11的条件下，加入次氯酸钠，作为氧化剂，氨氮能被氧化成硝酸盐，但一般废水处理可采用活性污泥法将氨氮氧化成硝酸盐，如果用次氯酸钠，会对后端工艺有影响，同时现有工艺采用阳离子聚丙烯酰胺CPAM作为絮凝剂，对余水水质的氨氮、COD和总磷的含量作用效果不佳，作用范围较为局限，不能很好的对余水水体进行处理，从而给水生态修复人员的工作带来极大的不便。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种清淤及水生态修复船的余水处理系统以及方法，解决了现有工艺采用阳离子聚丙烯酰胺CPAM作为絮凝剂，对余水水质的氨氮、COD和总磷的含量作用效果不佳，作用范围较为局限，不能很好的对余水水体进行处理的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种清淤及水生态修复船的余水处理系统，包括滤液以及污水收集装置、混凝单元、磁分离沉淀单元和膜组件过滤单元，所述滤液以及污水收集装置上分别连通有四个进液管，且混凝单元包括混凝罐、加料管和搅拌机构，所述混凝罐的顶部通过导液管与滤液以及污水收集装置的排液管连通，且加料管内添加壳聚糖絮凝剂，所述磁分离沉淀单元的进液口通过导液管与混凝单元的出液口连通，且磁分离沉淀单元的出液口通过连接管与膜组件过滤单元的进料口连通，所述膜组件单元的排水口连通有排水管。
优选的，四个所述进液管内分别通入船员生活污水、浓缩脱水机滤液、板框压滤机深度脱水滤液和混凝沉淀的上清液。
优选的，所述磁分离沉淀单元包括生物活性炭吸附单元、高效除磷剂单元和次氯酸钠发生器。
优选的，所述膜组件单元包括微滤膜、纳滤膜和超滤膜。
本发明还公开了一种清淤及水生态修复船的余水的处理方法，具体包括以下步骤：
S1、首先通过滤液以及污水收集装置上分别连通的四个进液管将船员生活污水、浓缩脱水机滤液、板框压滤机深度脱水滤液和混凝沉淀的上清液通入到滤液以及污水收集装置中；
S2、然后通过液泵将步骤S1收集的余水通过导液管泵入混凝单元内，之后通过加料管向混凝单元内添加壳聚糖絮凝剂，同时启动搅拌机构，以300-400r/min的转速搅拌30-40min，完成余水的混凝处理；
S3、将步骤S2混凝完成后的余水通过导液管通入磁分离沉淀单元内，然后分别通过生物活性炭吸附单元、高效除磷剂单元和次氯酸钠发生器对余水进行吸附、除磷和氧化处理，然后静置1-2h，使处理后的余水进行静置沉淀；
S4、将步骤S3静置沉淀后的余水通过连接管通入膜组件单元内，然后依次通过微滤、纳滤和超滤，使余水中的固体杂质颗粒过滤出来，从而使余水达到标准水质进行排放。
优选的，所述步骤S2中壳聚糖絮凝剂为先通过水溶液混合配制的壳聚糖絮凝剂混合液，其目的是防止壳聚糖絮凝剂在滴加过程中粘附于加料管的管壁上。
(三)有益效果
本发明提供了一种清淤及水生态修复船的余水处理系统以及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该清淤及水生态修复船的余水处理系统以及方法，包括滤液以及污水收集装置、混凝单元、磁分离沉淀单元和膜组件过滤单元，滤液以及污水收集装置上分别连通有四个进液管，且混凝单元包括混凝罐、加料管和搅拌机构，混凝罐的顶部通过导液管与滤液以及污水收集装置的排液管连通，且加料管内添加壳聚糖絮凝剂，磁分离沉淀单元的进液口通过导液管与混凝单元的出液口连通，且磁分离沉淀单元的出液口通过连接管与膜组件过滤单元的进料口连通，膜组件单元的排水口连通有排水管，可实现通过形成快速脱水预处理、磁分离、超滤/多介质过滤和膜组件的组合工艺技术，在保证精准清淤后底泥脱水后含水率低于70％，达到国内领先水平，同时针对余水处理达标并回用，处理后主要水质指标(COD、氨氮和总磷)达到排放标准，通过加入壳聚糖絮凝剂，使余水PH下降的幅度大大增加，并且对底泥脱水的水质TOC和COD影响较为显著，同时经过混凝脱水处理后，余水中的溶解性总磷有明显下降，混凝脱水处理对余水中氮的释放有较明显的影响作用，能够去除水中污染物和大分子有机物，使余水达标排放，降低余水中污染物浓度，根据不同的余水处理方式，均能达到排放标准，实现经济性和实用性的统一。
附图说明
图1为本发明余水处理的工艺流程图；
图2为本发明对比实验壳聚糖添加量与余水PH变化的关系折线图；
图3为本发明对比实验阳离子聚丙烯酰胺CPAM絮凝剂添加量与余水PH变化的关系折线图；
图4为本发明对比实验壳聚糖添加量与余水TOC变化的关系折线图；
图5为本发明对比实验阳离子聚丙烯酰胺CPAM絮凝剂添加量与余水TOC变化的关系折线图；
图6为本发明对比实验壳聚糖添加量与余水COD变化的关系折线图；
图7为本发明对比实验阳离子聚丙烯酰胺CPAM絮凝剂添加量与余水COD变化的关系折线图；
图8为本发明对比实验壳聚糖添加量与余水总氮、总磷变化的关系折线图；
图9为本发明对比实验阳离子聚丙烯酰胺CPAM絮凝剂添加量与余水总氮、总磷变化的关系折线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-9，本发明实施例提供一种技术方案：一种清淤及水生态修复船的余水处理系统，包括滤液以及污水收集装置、混凝单元、磁分离沉淀单元和膜组件过滤单元，滤液以及污水收集装置上分别连通有四个进液管，且混凝单元包括混凝罐、加料管和搅拌机构，混凝罐的顶部通过导液管与滤液以及污水收集装置的排液管连通，且加料管内添加壳聚糖絮凝剂，磁分离沉淀单元的进液口通过导液管与混凝单元的出液口连通，且磁分离沉淀单元的出液口通过连接管与膜组件过滤单元的进料口连通，膜组件单元的排水口连通有排水管，四个进液管内分别通入船员生活污水、浓缩脱水机滤液、板框压滤机深度脱水滤液和混凝沉淀的上清液，磁分离沉淀单元包括生物活性炭吸附单元、高效除磷剂单元和次氯酸钠发生器，膜组件单元包括微滤膜、纳滤膜和超滤膜。
本发明还公开了一种清淤及水生态修复船的余水的处理方法，具体包括以下步骤：
S1、首先通过滤液以及污水收集装置上分别连通的四个进液管将船员生活污水、浓缩脱水机滤液、板框压滤机深度脱水滤液和混凝沉淀的上清液通入到滤液以及污水收集装置中；
S2、然后通过液泵将步骤S1收集的余水通过导液管泵入混凝单元内，之后通过加料管向混凝单元内添加壳聚糖絮凝剂，同时启动搅拌机构，以300-400r/min的转速搅拌30-40min，完成余水的混凝处理，壳聚糖絮凝剂为先通过水溶液混合配制的壳聚糖絮凝剂混合液，其目的是防止壳聚糖絮凝剂在滴加过程中粘附于加料管的管壁上；
S3、将步骤S2混凝完成后的余水通过导液管通入磁分离沉淀单元内，然后分别通过生物活性炭吸附单元、高效除磷剂单元和次氯酸钠发生器对余水进行吸附、除磷和氧化处理，然后静置1-2h，使处理后的余水进行静置沉淀；
S4、将步骤S3静置沉淀后的余水通过连接管通入膜组件单元内，然后依次通过微滤、纳滤和超滤，使余水中的固体杂质颗粒过滤出来，从而使余水达到标准水质进行排放。
对比实验
通过采用本发明的处理方法与采用现有的阳离子聚丙烯酰胺CPAM作为絮凝剂进行实验对比。
由图2和图3可知，随着壳聚糖投加量的增加，脱水上清液pH呈下降趋势，下降幅度最大的是3w-CTS，pH从7.29下降至6.89，三种分子量壳聚糖的下降变化趋势一致。而CPAM脱水处理的上清液pH有升高趋势，增幅最大的是1200w-CPAM，pH从原泥7.29升高至7.61。两者对比，可以看出，壳聚糖调理使pH下降，可能造成底泥中有机质的释放。
由图4和图5可知，壳聚糖对底泥脱水的水质TOC影响较为显著，随着壳聚糖投加量加大有不断升高的趋势，由原泥的31.5mg/L上升到200mg/L以上。800W-CPAM对底泥脱水水质TOC的影响不显著，1000w、1200w-CPAM絮凝处理水质TOC有一定程度升高，约增加了10mg/L。对比CTS与CPAM，CTS投加量对水质TOC影响远远大于CPAM。
由图6和图7可知，壳聚糖絮凝剂对脱水溶液COD影响显著，最高可从原泥的83mg/L上升至435mg/L，增加了5倍多。1000w-CPAM的脱水溶液COD也有增加，分别在最低投加量1g/kg和最高投加量6g/kg，COD增加至186mg/L，说明底泥对800w-CPAM较为敏感，1200w-CPAM对底泥脱水溶液COD无明显影响，1000w-CPAM处理底泥的余水COD略有降低。对比壳聚糖和CPAM，随着壳聚糖投加量增加，脱水余水COD也不断增加，而CPAM随投加量增加没有明显的变化趋势，特别是1000w和1200w-CPAM，其投加量对脱水余水COD影响不大。
由图8和图9可知，经过混凝脱水处理后，余水中的溶解性总磷由原泥的0.054mg/L下降到0.03mg/L以下,脱水后余水中溶解性总氮含量出现增加趋势，从原泥的2,558mg/L升高至6mg/L左右，混凝脱水处理对余水中氮的释放有较明显的影响作用。
综上所述
本发明可实现通过形成快速脱水预处理、磁分离、超滤/多介质过滤和膜组件的组合工艺技术，在保证精准清淤后底泥脱水后含水率低于70％，达到国内领先水平，同时针对余水处理达标并回用，处理后主要水质指标(COD、氨氮和总磷)达到排放标准，通过加入壳聚糖絮凝剂，使余水PH下降的幅度大大增加，并且对底泥脱水的水质TOC和COD影响较为显著，同时经过混凝脱水处理后，余水中的溶解性总磷有明显下降，混凝脱水处理对余水中氮的释放有较明显的影响作用，能够去除水中污染物和大分子有机物，使余水达标排放，降低余水中污染物浓度，根据不同的余水处理方式，均能达到排放标准，实现经济性和实用性的统一。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种清淤及水生态修复船的余水处理系统，其特征在于：包括滤液以及污水收集装置、混凝单元、磁分离沉淀单元和膜组件过滤单元，所述滤液以及污水收集装置上分别连通有四个进液管，且混凝单元包括混凝罐、加料管和搅拌机构，所述混凝罐的顶部通过导液管与滤液以及污水收集装置的排液管连通，且加料管内添加壳聚糖絮凝剂，所述磁分离沉淀单元的进液口通过导液管与混凝单元的出液口连通，且磁分离沉淀单元的出液口通过连接管与膜组件过滤单元的进料口连通，所述膜组件单元的排水口连通有排水管。
2.根据权利要求1所述的一种清淤及水生态修复船的余水处理系统，其特征在于：四个所述进液管内分别通入船员生活污水、浓缩脱水机滤液、板框压滤机深度脱水滤液和混凝沉淀的上清液。
3.根据权利要求1所述的一种清淤及水生态修复船的余水处理系统，其特征在于：所述磁分离沉淀单元包括生物活性炭吸附单元、高效除磷剂单元和次氯酸钠发生器。
4.根据权利要求1所述的一种清淤及水生态修复船的余水处理系统，其特征在于：所述膜组件单元包括微滤膜、纳滤膜和超滤膜。
5.一种清淤及水生态修复船的余水的处理方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、首先通过滤液以及污水收集装置上分别连通的四个进液管将船员生活污水、浓缩脱水机滤液、板框压滤机深度脱水滤液和混凝沉淀的上清液通入到滤液以及污水收集装置中；
S2、然后通过液泵将步骤S1收集的余水通过导液管泵入混凝单元内，之后通过加料管向混凝单元内添加壳聚糖絮凝剂，同时启动搅拌机构，以300-400r/min的转速搅拌30-40min，完成余水的混凝处理；
S3、将步骤S2混凝完成后的余水通过导液管通入磁分离沉淀单元内，然后分别通过生物活性炭吸附单元、高效除磷剂单元和次氯酸钠发生器对余水进行吸附、除磷和氧化处理，然后静置1-2h，使处理后的余水进行静置沉淀；
S4、将步骤S3静置沉淀后的余水通过连接管通入膜组件单元内，然后依次通过微滤、纳滤和超滤，使余水中的固体杂质颗粒过滤出来，从而使余水达到标准水质进行排放。
6.根据权利要求5所述的一种清淤及水生态修复船的余水的处理方法，其特征在于：所述步骤S2中壳聚糖絮凝剂为先通过水溶液混合配制的壳聚糖絮凝剂混合液。
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