CN111285580A - 一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征是将污染的底泥通过环保疏浚和药剂调理，并经密闭管道输送到土工管袋中进行固结脱水，当污泥充满土工管袋后，在污泥脱水管袋上方铺置不透水土工管袋，并泵入清水，从而对下层污泥脱水土工管袋施加特定负重荷载，以强化下层污泥土工管袋脱水固结效果。本发明与现有堆载预压技术相比，可以缩短污泥脱水时间至少达到30%，是一种实用、经济、高效的强化污泥土工管袋脱水处理方法。针对污染的污泥通过回转窑高温烧制成建材用的陶粒或脱水后直接用作造岛填埋的基础，全部进行了资源化，实现了可持续环境修复。

Description

一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法

技术领域

本发明属于处理江河、湖泊、水库等污泥土工管袋脱水和脱水污泥可持续环境修复的技术领域，特别涉及重金属和农药污泥土工管袋强化脱水及可持续环境修复的处理方法。

背景技术

我国地表水污染严重，根据《2014年中国环境状况公报》，全国423条主要河流、62座重点湖泊(水库)的968个国控地表水监测断面(点位)中，超过III类水质断面占 36.9％，主要污染指标包括化学需氧量、总磷和五日生化需氧量。黄河流域40.3％的河水超过III类水标准；淮河流域43.6％的河水超过III类水标准；海河流域60.9％的河水超过III 类水标准，其中海河劣V类水质断面占37.5％。据中国住房和城乡建设部在2016年18日召开的城市黑臭水体整治工作会议上公布的数据，目前全国295座地级及以上城市中，仅77 座城市没有发现黑臭水体；其余218座城市中，共排查出黑臭水体1861个，其中河流1595 条，占85.7％；湖、塘266个，占14.3％。这些黑臭水体往往还伴随着重金属、农药等污染。而治理黑臭水体，特别是其中清除内源重金属和农药污染底泥是必要的措施。

目前，世界上已有某些专利技术可用于江河、湖泊、水库等污泥的处理，如公开号为CN01132079.6专利提出了治理城市及周边河流的重金属污泥的方法，即先建坝，再排水，填平淤泥，最后就地用尼龙薄膜隔离填埋的方法，该方法尽管施工简单，但治理过程中容易造成淤泥扰动，从而引起重金属二次污染，而且尼龙薄膜在施工过程中容易破损，造成重金属污染淤泥的泄漏，起不到真正隔离防护的效果。公开号为CN200510095750.2专利提出采用充泥管袋实现城市水域淤泥的就地脱水，即通过疏浚设备将含水率约90％的淤泥直接泵送到管袋中，该方法设备一次性投资少，脱水主要借助于自重作用，但该方法没有考虑到淤泥的絮凝调理以强化脱水效果，也未涉及重金属和农药污泥环境修复的方法。申请号为200520044977.X专利公开了一种减少泥沙扩散的环保疏浚绞刀头装置，通过密闭管路泵送泥浆也解决了二次污染问题，但未涉及疏浚泥浆脱水以及重金属稳定化等处理方法。公开号为CN101693590 A专利提出了一种用于江河、湖泊、水库等重金属污染淤泥的处理方法，将淤泥疏浚、重金属稳定以及淤泥脱水减容相互结合在一起，不但保证淤泥疏浚和脱水过程不产生重金属二次污染，而且设备一次性投资少，工艺简单，处理过程能耗低，处理后的淤泥重金属浸出含量能够满足淤泥将来处置的要求。但如何进一步强化污泥土工管袋脱水效果，缩短脱水工期，同时对脱水底泥进行可持续环境修复仍是环保工程管理人员所面临的主要挑战。

发明内容

本发明的目的是：针对现有土工管袋污泥脱水及脱水后污泥环境修复方法的不足之处，提供一种用于江河、湖泊、水库等水体中受污染污泥土工管袋强化脱水并将脱水后污泥可持续环境修复的处理方法，通过环保疏浚、环保处理及药剂调理和密闭管路输送最大程度上防止污泥疏浚过程中发生二次污染，特别是通过重金属螯合稳定剂投加保证淤泥中的重金属在进入土工管袋脱水前已被螯合稳定，不会再对周围环境产生重金属二次污染；通过土工管袋脱水替代机械脱水节省了设备投入和运行成本；通过污泥絮凝调理剂的投加促进了土工管袋的脱水效果；通过上层不透水土工管袋清水的重力堆载进一步强化了下层污泥土工管袋脱水的效果；针对重金属和农药污染污泥提出针对性的可持续环境修复解决方案，因此，本法重点解决重金属或农药污染污泥土工管袋脱水强化、脱水后污泥可持续环境修复等关键问题。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案实现的：一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征在于针对江河、湖泊或水库等水体中受污染的底泥，通过绞吸式环保疏浚船泥浆泵将其通过密闭管道连续输送到土工管袋中脱水固结，疏浚后污泥含水量约为 90±5％(重量百分比，下同)；在密闭管道中按照一定量的重金属螯合剂投加比例和絮凝剂投加比例，连续投加重金属螯合稳定剂溶液和污泥调理絮凝剂溶液；最后将经过环保处理和药剂调理后的污泥输送到1个或多个土工管袋中进行脱水减容。当土工管袋充填满后，在污泥脱水管袋上方铺置1层或多层不透水土工管袋，并通过利用现有的环保疏浚船和密闭管道设施直接将水体中的清水泵入不透水土工管袋中，不透水土工管袋充满清水后对下层污泥脱水土工管袋施加特定负重荷载，利用上层充满不透水土工管袋清水的重力堆载可以强化下层污泥土工管袋脱水固结效果，达到脱水60％含水量要求后，直接排放不透水土工管袋中的清水即可卸载堆载负重物体，利用现有排水设施将水排放回水体中。该强化工艺与未强化工艺相比可以缩短脱水工期时间至少达到30％。

所述的一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征还在于①污泥污染种类包含汞、镉、铬、铜、铅、锌、铁、镍等重金属或六六六、滴滴涕等农药中的1种或多种污染；②采用绞吸式环保疏浚方式，疏浚污泥流量为100～5000m³/h；③重金属螯合剂具有螯合和稳定重金属的功能，其投加量为0‰～50‰(以干基污泥计，重量比)；④絮凝剂具有污泥絮凝调理的功能，包含阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、聚合铝等中的一种或多种，优选阳离子聚丙烯酰胺，其投加量为0.5‰～4‰(以干基污泥计，重量比)；⑤污泥脱水用土工管袋由聚丙烯或聚乙烯类树脂为原料的单丝或裂膜丝或单丝-裂膜丝组合进行编织缝合而成，宽度不小于2m，长度不小于6m；⑥于强化脱水的不透水土工管袋采用权利要求4所述的土工管袋与0.5mm厚HDPE土工膜复合缝合而成，宽度不小于2m，长度不小于 6m；⑦污泥脱水用土工管袋充满后，在脱水土工管袋上方铺置1层或多层不透水土工管袋，并通过利用现有的环保疏浚船和密闭管道设施直接将水体中的清水泵入不透水土工管袋中，不透水土工管袋充满清水后对下层污泥脱水土工管袋施加特定负重荷载，利用上层充满不透水土工管袋清水的重力堆载可以强化下层污泥土工管袋脱水固结效果，污泥在土工管袋中强化固结13～33天，比不强化至少缩短脱水固结时间30％，土工管袋中污泥平均含水量低于60％；⑧针对脱水后农药和重金属复合污染的污泥通过回转窑在1100℃-1200℃高温下烧制成建材用的陶粒，烧制方法参考专利(公开号：CN102503505A)；针对重金属污染的污泥经稳定化后通过土工管袋脱水后直接用作造岛填埋的基础，全部脱水后的污泥通过环保处理进行了资源化，实现了可持续环境修复。

本发明可广泛用于处理土工管袋强化脱水污泥和脱水后污泥可持续环境修复，特别适用于处理江河、湖泊或水库中受重金属或农药污染的污泥。采用本法强化土工管袋脱水处理后的污泥，强化脱水工艺简单，靠重力堆载脱水，不消耗额外动力，属于绿色强化脱水工艺；同时脱水后污泥根据污染种类不同分别选择不同工艺进行环境修复，并实现资源化处置利用。本发明具有如下优点：处理过程不会造成二次污染，可以避免对施工人员健康的危害，工艺简单，设备投入和运行费用较低，处理场地位置不受限制，处理后的淤泥含水率较低，同时实现了污泥疏浚、环保治理以及强化脱水固结三个目标。

附图说明

图1污泥土工管袋强化脱水及脱水后污泥可持续环境修复的处理方法示意图

图中：1-环保疏浚；2-重金属稳定螯合剂投加系统；3-絮凝剂投加系统；4-污泥土工管袋脱水；5-不透水土工管袋；6-重金属和农药复合污染底泥烧制陶粒；7-重金属污染底泥填埋造岛。

具体实施方式

利用绞吸式环保疏浚船(天津航道局)对江河、湖泊或水库中受重金属或农药污染的底泥进行环保疏浚，污泥疏浚深度的确定可以参考专利(申请号：CN200810023224.9)。疏浚后污泥(含水率90±5％)通过与疏浚船相连接的密闭管道输送到脱水场区，疏浚流量为100～5000m³/h。在密闭管道中，按照0‰～50‰(以干基污泥计，重量比)投加量利用计量泵投加重金属螯合稳定剂(如专利申请号：CN200810153671.6)，使得重金属螯合稳定剂与疏浚淤泥中的重金属充分混合、反应；按照0.5‰～4‰(以干基污泥计，重量比)投加量利用计量泵投加污泥絮凝调理剂(如阳离子聚丙烯酰胺)，使得污泥絮凝调理剂与疏浚淤泥充分混合，形成絮团。经过重金属稳定化和絮凝处理后的疏浚淤泥同时充入1个或多个土工管袋中，待这些土工管袋充满污泥后，切换到其他未充满的土工管袋中。对于已经充满的土工管袋，在脱水土工管袋上方铺置1层或多层不透水土工管袋，并通过利用现有的环保疏浚船和密闭管道设施直接将水体中的清水泵入不透水土工管袋中，不透水土工管袋充满清水后对下层污泥脱水土工管袋施加特定负重荷载，利用上层充满不透水土工管袋清水的重力堆载可以强化下层污泥土工管袋脱水固结效果，继续脱水固结13～33天，比不强化至少缩短脱水固结时间30％，土工管袋中污泥平均含水量低于60％，直接排放不透水土工管袋中的清水即可卸载堆载负重物体。针对脱水后农药和重金属复合污染的污泥通过回转窑在1100℃-1200 ℃高温下烧制成建材用的陶粒，烧制方法参考专利(公开号：CN102503505A)；针对重金属污染的污泥经稳定化后通过土工管袋脱水后直接用作造岛填埋的基础，全部脱水后的污泥通过环保处理进行资源化，实现可持续环境修复。该污泥土工管袋强化脱水及脱水后污泥可持续环境修复的处理工艺流程如图1所示。

实施例1：采用天津航道局绞吸式环保疏浚船对污水库中受汞、镉、铜等重金属和六六六、滴滴涕等农药污泥(污泥重金属和农药含量如表1所示)进行环保疏浚，疏浚清水流量为 5000m³/h，疏浚污泥的平均含水率约为91％(重量比)。采用计量泵分别向密闭管道中泵入 ES重金属螯合剂(天津壹鸣)，投加量为5‰(以干基污泥计，重量比)；泵入浓度为5‰(重量比)阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂溶液(江苏南天)，投加量为1.1‰(以干基污泥计，重量比)。经过重金属稳定化和絮凝处理后的疏浚淤泥同时充入8个土工管袋(周长30米，长 80米)中，反复充填4～8次后即可充满这些管袋，对于已经充满的土工管袋，在脱水土工管袋上方铺置1层不透水土工管袋(周长30米，长60米)，并通过利用现有的环保疏浚船和密闭管道设施直接将水体中的清水泵入不透水土工管袋中，不透水土工管袋充满清水后对下层污泥脱水土工管袋施加特定负重荷载，利用上层充满不透水土工管袋清水的重力堆载可以强化下层污泥土工管袋脱水固结效果，继续脱水固结13天，比不强化工艺缩短脱水固结时间32％，土工管袋中污泥平均含水量低于60％，直接排放不透水土工管袋中的清水即可卸载堆载负重物体，不透水土工管袋可以重复多次使用。针对脱水后农药和重金属复合污染的污泥通过回转窑在1100℃-1200℃高温下烧制成建材用的陶粒，，烧制方法参考专利(公开号：CN102503505A)。烧制成的陶粒中农药全部被脱附焚烧；重金属经高温熔融后固定在陶粒晶格中，陶粒中重金属毒性浸出实验无检出，全部脱水后的重金属和农药复合污染污泥变为建材陶粒进行资源化，实现了可持续环境修复。

实施例2：针对污水库中受汞、镉、铜等重金属污泥(污泥重金属含量如表2所示)进行污泥土工管袋强化脱水固结，工艺条件同实施例1，继续强化脱水固结14天，比不强化工艺缩短脱水固结时间30％，土工管袋中污泥平均含水量低于60％。针对重金属污染的污泥经稳定化后，通过土工管袋脱水后直接用作造岛填埋的基础，重金属毒性浸出实验符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)要求如表3所示，全部脱水后的重金属污泥经环保处理后取代造岛填埋用工程土进行资源化，实现了可持续环境修复。

表1实施例1中污泥重金属和农药的含量单位：mg/kg

项目	含量	项目	含量
				Hg	13.11	Cu	1389
As	18.86	Cd	0.26
				六六六	0-1.22	滴滴滴	0-1.47

表2实施例2中污泥重金属的含量 单位：mg/kg

项目	含量	项目	含量
				Hg	11.82	Cu	1478
As	16.37	Cd	0.21

表3实施例2中处理后的污泥重金属毒性浸出浓度单位：mg/L

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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)

1.一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征在于具体步骤为：

（1）针对江河、湖泊或水库等水体中受重金属或农药污染底泥，通过环保疏浚和环保治理及药剂调理，并经密闭管道输送到土工管袋中进行固结脱水；

（2）当污泥充满土工管袋后，在污泥脱水管袋上方铺置1层或多层不透水土工管袋；

（3）通过利用现有的环保疏浚船和密闭管道直接向不透水土工管袋泵入清水，充满清水后对下层污泥脱水土工管袋施加特定负重荷载，利用上层充满不透水土工管袋清水的重力强化下层污泥土工管袋脱水固结效果；

（4）针对农药和重金属复合污染的污泥脱水后经过回转窑高温烧制成建材陶粒；针对重金属污染的污泥经稳定化后通过土工管袋脱水后直接用作造岛填埋的基础，脱水后的污泥全部实现可持续环境修复。

2.根据权利要求1所述的一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征在于污泥的污染种类包含汞、镉、铬、铜、铅、锌、铁、镍等重金属或六六六、滴滴涕等农药中的1种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征在于环保疏浚采用绞吸式疏浚方式，疏浚清水流量为100～5000m3/h。

4.根据权利要求1所述的一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征在于污泥脱水用土工管袋是由聚丙烯或聚乙烯类树脂为原料的单丝或裂膜丝或单丝-裂膜丝组合进行编织缝合而成，宽度不小于2m，长度不小于6m。

5.根据权利要求1所述的一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征在于强化脱水的不透水土工管袋采用权利要求4所述的土工管袋与0.5mm厚HDPE土工膜复合缝合而成，宽度不小于2m，长度不小于6m。

6.根据权利要求1所述的一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征在于强化脱水后达到60%含水量污泥脱水工期时间可以至少缩短30%。

7.根据权利要求1所述的一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征在于不透水土工管袋中泵入的清水来自于疏浚的水体，且利用项目现场现有的环保疏浚船和密闭管道等供排水设施。

8.根据权利要求1所述的一种强化污泥土工管袋脱水及可持续修复方法，其特征在于脱水后的污泥全部实现可持续环境修复。

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