CN111704334A - 一种黑臭水体修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黑臭水体修复方法，该方法将黑臭水体的底泥打捞后脱水，与秸秆、污泥混合，在干馏装置中进行高温干馏处理，使其中有机物产生碳化，将干化后的碳化物与含铁尾矿、含磷尾矿混合，混合过程中加入活性污泥，将混合物制砖，并将砖烧制为多孔砖最终应用于黑臭水体的方法，该方法利用了底泥、污泥、矿渣为主要成分，合理利用其配比，在废物利用的同时实现了对黑臭水体进行实质性的治理。

Description

一种黑臭水体修复方法
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种黑臭水体修复方法。
背景技术
截至目前，对黑臭水体的治理方法大致分为物理法，化学法，生物法三类。物理法主要包括引水换水，底泥疏浚等，但是其成本高，由于底泥疏浚后改变了水体微生物环境，经过一定时期后，其会产生返黑返臭的现象；化学法主要包括化学絮凝，化学氧化和化学沉淀，其优点是见效快，经过处理后的水体处理效果可以立竿见影，但由于黑臭水体的特殊性，其并未从根本上将污染物从水体中去除，而是将其“压”在底泥中，在水体经过新一轮厌氧产气后，致黑致臭物质从底泥中返上，水体继而重新产生黑臭问题，而且化学法费用消耗多，易造成二次污染，造成的环境安全问题有待商榷；生物法则是利用微生物和/或植物代谢活动，将水体中的污染物降解，从而净化水体，其运行成本低、不会造成二次污染，但见效慢，尤其是冬天难以持续降解污染物
因此，将物理法、化学法、生物法三者结合使用，根据黑臭水体产生的原因，合理调控三种方法的具体参数，最终形成针对具体水体的方案成了现有处理方式。
CN109650930A则公开了一种疏浚底泥制备轻质陶粒的装置及方法，以疏浚底泥、碱渣与粉煤灰为原料制备轻质陶粒，这为底泥处理提供了一种新途径，但可惜的是其并未针对黑臭水体给出更为合理的处理方式。
CN109133551A提供了一种黑臭水体底泥改良材料与使用方法。所述底泥改良材料包括以下重量份组分：1～30份底泥改良材料A和0.5～10份底泥改良材料B；其中，所述底泥改良材料A为铁粉、炭粉、氧化铝、天然矿物和/或二氧化硅，所述底泥改良材料B为硝酸钙、过氧化钙和/或壳聚糖。然而，该种投加方式仅仅是暂时改善了底泥性质，并不能从根本上改变底泥性质。仅仅是暂时缓解了底泥，待药力失效后，该改良材料甚至会成为新的“污染源”。如何从根本上将黑手水体中的底泥“固化”才是能够从根本上解决黑臭问题的方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种黑臭水体修复方法。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
本发明公开了一种黑臭水体修复方法，包括如下步骤：
1)打捞黑臭水体底泥，并收集剩余污泥、秸秆，所述底泥、剩余污泥和秸秆的干重质量比为1-3:2-5:1；
2)将所述底泥、剩余污泥和秸秆混合均匀后造粒产生污泥颗粒；
3)将污泥颗粒进行干馏处理，所述干馏处理过程产生的蒸汽输送至底泥、剩余污泥和秸秆混合过程用于预热；
4)干馏后的碳化物与矿渣、城市剩余污泥混合制砖，所述碳化物、矿渣、城市剩余污泥的干重比例为5-10:1:2-3；
5)将制得的砖块送至煅烧炉煅烧制备多孔砖；
6)将制得的多孔砖冷却后进行微生物挂膜，所述微生物为采用所述底泥驯化得到的微生物，所述多孔砖在挂膜后风干处理；
7)将挂膜后的多孔砖投加入黑臭水体中进行进一步处理；
8)打捞黑臭水体底泥和/或投加入黑臭水体中的多孔砖。
进一步地，所述底泥、剩余污泥均为脱水后的污泥，其含水率为80％以下；
进一步地，将所述打捞后的多孔砖进行干馏处理；
进一步地，所述矿渣为含铁尾矿、含磷尾矿或两者混合物；
进一步地，所述混合制砖过程中加入了黏土，所述黏土加入量与碳化物比例为1-5:2-3；
进一步地，所述含磷尾矿与含铁尾矿的比例为1:5-10；
进一步地，所述干馏的干馏温度为300-750℃；
进一步地，所述煅烧的煅烧温度为900-1200℃；
进一步地，所述预热采用间接热交换；
进一步地，所述驯化的采用分别采用好氧驯化和厌氧驯化，最终得到出适宜好氧环境和厌氧环境的菌种；
进一步地，所述富集池中投加筛选出来的适宜好氧环境和厌氧环境的菌种；
进一步地，所述多孔砖在黑臭水体中经过一定时间后，与底泥同时被打捞后，将多孔砖输送至干馏装置进行干馏，并将其投入冷却水中进行冷却，然后将冷却后的多孔砖富集菌体后重新投入黑臭水体进行重复利用；
进一步地，所述多孔砖设置孔洞，所述孔洞内设置试剂盒，所述试剂盒内设置过氧化钙、过氧化钠等过氧化物或过氧化物缓释剂；
进一步地，所述试剂盒外形与孔洞适配，所述试剂盒设置阻挡面，所述试剂盒设置在孔洞内，所述阻挡面侧部设置橡胶垫，所述试剂盒设置在孔洞内将黑臭水体阻挡在底面以外，所述黑臭水体经多孔砖进入试剂盒与试剂发生反应；
进一步地，所述试剂盒为柱状结构，两端设置阻挡面，所述阻挡面侧部设置橡胶垫，所述试剂盒设置在孔洞后，橡胶垫与所述多孔砖形成密封结构，所述试剂盒中部为网状结构。
本发明的黑臭水体修复方法，至少具有以下优点：
1.将黑臭水体的底泥打捞后脱水，与秸秆、污泥混合，在干馏装置中进行高温干馏处理，使其中有机物产生碳化，形成多孔结构，并将底泥中的重金属污染物固化在碳化结构中；
2.将干化后的碳化物与含铁尾矿、含磷尾矿混合，混合过程中加入活性污泥，将混合物制砖，并将砖烧制为多孔砖；
3.含磷尾矿中的磷在制砖过程中在多孔砖中形成丰富磷酸根，可以与底泥中的铁离子结合，防止铁离子在厌氧环境中被还原为亚铁离子，并将底泥中多余的金属离子固定在碳化物中；
4.多孔砖富含空气，投入黑臭水体中后，会在水底砖附近形成部分好氧环境，使得多孔砖富集的微生物对水体污染物进行好氧处理；
5.当多孔砖内的氧消耗殆尽后，且由于气泡的逸散，多孔砖内会吸附底泥中大量污染物，多孔砖内富集的厌氧微生物起到作用，对黑臭水体的污染物进行厌氧处理，处理一定时间后，再次对底泥进行打捞；
6.将多孔砖与底泥同时打捞后，将多孔砖输送至干馏装置进行干馏，并将其投入冷却水中进行冷却，然后将冷却后的多孔砖富集菌体后重新投入黑臭水体进行重复利用，在冷却过程中，多孔砖内吸附的污染物会随着冷却水的沸腾排入冷却水；
7.试剂盒设置在多孔砖内，且不直接与黑臭水体接触，当黑臭水体经多孔砖进入试剂盒内时，试剂与黑臭水体发生反应，生成氧气制造好氧环境；待药剂利用完毕后，在进入厌氧状态；
8、根据底泥中金属元素的含量，优化调整多孔砖中磷元素含量，可以有效降低底泥金属元素的同时，防止新磷源进入水体发生二次污染。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
本实施所用的底泥取自某市的黑臭河道中的底泥，所述底泥、剩余污泥和秸秆的干重质量比为1:2:1(干重计)，经造粒后进行干馏，干馏温度为450℃，干馏4小时；干馏后的碳化物输送至所述混合器7，且向混合器内加入矿渣和污泥，所述矿渣为含磷尾矿；碳化物、矿渣、污泥的干重比例为8:1:2，混合制砖后送入煅烧炉进行烧制多孔砖，多孔砖冷却后送入富集池进行微生物富集，然后风干多孔砖，经打捞船投加至黑臭水体，所述多孔砖的投加量以制备多孔砖的底泥量计(计采集底泥水面对应投加底泥制备的多孔砖的数量)(处理结果见表1)。
底泥(mg/g) NH<sub>3</sub>-N TP TFe
对照 234 4.3 19.3
5天 120 2.8 8.6
10天 115 2.4 6.7
15天 90 2.9 5.6
20天 130 2.7 4.4
30天 135 2.4 4.2
表1
实施例2
多孔砖的制备同实施例1，
多孔砖设置孔洞，孔洞内设置试剂盒，所述试剂盒内设置过氧化物缓释剂，所述过氧化物缓蚀剂的投加量与多孔砖中底泥的干重比为1:100(结果见表2)。
Figure BDA0002625476560000051
Figure BDA0002625476560000061
实施例3
多孔砖的制备同实施例2，区别为矿渣为含磷尾矿和含铁尾矿混合物，含磷尾矿和含铁尾矿的比例为1:1(以磷和铁元素计)。
底泥(mg/g) OC TP TFe
对照 178 4.3 19.3
5天 96 1.8 7.4
10天 108 1.7 6.8
15天 106 2.6 5.6
20天 120 2.9 5.9
30天 110 3.1 6.3
经过上述实施例的比较试验，依据经验对多孔砖投加时间进行调整，其较优打捞时间为15-20天之间。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1.一种黑臭水体修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)打捞黑臭水体底泥，并收集剩余污泥、秸秆，所述底泥、剩余污泥和秸秆的干重质量比为1-3:2-5:1；
2)将所述底泥、剩余污泥和秸秆混合均匀后造粒产生污泥颗粒；
3)将污泥颗粒进行干馏处理，所述干馏处理过程产生的蒸汽输送至底泥、剩余污泥和秸秆混合过程用于预热；
4)干馏后的碳化物与矿渣、城市剩余污泥混合制砖，所述碳化物、矿渣、城市剩余污泥的干重比例为5-10:1:2-3；
5)将制得的砖块送至煅烧炉煅烧制备多孔砖；
6)将制得的多孔砖冷却后进行微生物挂膜，所述微生物为采用所述底泥驯化得到的微生物，所述多孔砖在挂膜后风干处理；
7)将挂膜后的多孔砖投加入黑臭水体中进行进一步处理；
8)打捞黑臭水体底泥和/或黑臭水体中的多孔砖。
2.如权利要求1所述的黑臭水体修复方法，其特征在于：所述底泥、剩余污泥均为脱水后的污泥，其含水率为80％以下。
3.如权利要求1所述的黑臭水体修复方法，其特征在于：所述矿渣为含铁尾矿、含磷尾矿或两者混合物，所述混合制砖过程中加入了黏土，所述黏土加入量与碳化物比例为1-5:2-3。
4.如权利要求1所述的黑臭水体修复方法，其特征在于：所述含磷尾矿与含铁尾矿的比例为1:5-10。
5.如权利要求1所述的黑臭水体修复方法，其特征在于：所述干馏的干馏温度为300-750℃，所述煅烧的煅烧温度为900-1200℃。
6.如权利要求1所述的黑臭水体修复方法，其特征在于：所述驯化的采用分别采用好氧驯化和厌氧驯化，最终得到出适宜好氧环境和厌氧环境的菌种，所述挂膜采用筛选出来的适宜好氧环境和厌氧环境的菌种。
7.如权利要求1所述的黑臭水体修复方法，其特征在于：所述多孔砖在黑臭水体中经过一定时间后，与底泥同时被打捞后，将多孔砖输送至干馏装置进行干馏，并将其投入冷却水中进行冷却，然后将冷却后的多孔砖富集菌体后重新投入黑臭水体进行重复利用。
8.如权利要求1所述的黑臭水体修复方法，其特征在于：，所述多孔砖设置孔洞，所述孔洞内设置试剂盒，所述试剂盒内设置过氧化钙、过氧化钠等过氧化物或过氧化物缓释剂。
9.如权利要求1所述的黑臭水体修复方法，其特征在于：，所述试剂盒外形与孔洞适配，所述试剂盒设置阻挡面，所述试剂盒设置在孔洞内，所述阻挡面侧部设置橡胶垫，所述试剂盒设置在孔洞内将黑臭水体阻挡在底面以外，所述黑臭水体经多孔砖进入试剂盒与试剂发生反应。
10.所述试剂盒为柱状结构，两端设置阻挡面，所述阻挡面侧部设置橡胶垫，所述试剂盒设置在孔洞后，橡胶垫与所述多孔砖形成密封结构，所述试剂盒中部为网状结构。
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