CN111892262B - 一种黑臭水体底泥处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黑臭水体底泥处理系统，该系统利用黑臭水体底泥、剩余污泥、秸秆制备碳化物，然后以碳化物为原料与矿渣等制备多孔砖，并在多孔砖内富集土著微生物进行底泥处理，同时在多孔砖内设置过氧化物为底泥供氧，制造好氧环境，最终通过打捞船将多孔砖打捞并重复利用以进一步处理黑臭水体底泥。

Description

一种黑臭水体底泥处理系统
技术领域
本发明属于水处理领域，具体涉及一种黑臭水体底泥处理系统。
背景技术
近年来，城市黑臭水体是百姓反映强烈的水环境问题，不仅损害 了城市人居环境，也严重影响城市形象，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底泥处理系统。
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底泥处理系统，包括底泥仓1、污泥仓2、 秸秆仓3、造粒机4、干馏装置5、矿渣仓6、混合器7、压砖机8、煅烧炉9、 多孔砖10、富集池11、驯化池12、打捞船13，所述底泥仓1收集黑臭水体 底泥，所述造粒机4连接所述底泥仓1、污泥仓2、秸秆仓3，所述底泥仓1 向造粒机4中供给底泥，所述污泥仓2向造粒机供给剩余污泥，所述秸秆仓 3向造粒机4供给秸秆；所述造粒机4将所述底泥、剩余污泥及秸秆造粒后 送入所述干馏装置5中进行干馏；干馏后的碳化物输送至所述混合器7中， 所述混合器7还连通矿渣仓6，所述矿渣仓6向所述混合器输送矿渣；所述 混合器7将物料混合均匀后将混合物输送至压砖机8，所述压砖机将所述混 合物压制成砖块，所述砖块置入所述煅烧炉9中煅烧生产多孔砖，多孔砖冷 却后放入富集池11内，所述富集池11连通驯化池12，所述驯化池12连通 底泥仓1，所述驯化池12用于驯化底泥中的微生物，所述多孔砖在富集池微 生物后风干处理，风干后的多孔砖运送至打捞船13。
进一步地，所述打捞船13用于打捞所述底泥和/或多孔砖；
进一步地，所述底泥、剩余污泥和秸秆的干重质量比为1-3:2-5:1；
进一步地，所述打捞船13连通所述干馏装置5用于将打捞出来的多孔砖 干馏处理；
进一步地，所述矿渣仓6中为含铁尾矿、含磷尾矿或两者混合物；
进一步地，所述混合器7还连通所述污泥仓2；
进一步地，所述混合器7中的碳化物、矿渣、污泥的干重比例为 5-10:1:2-3；
进一步地，所述混合器7中还加入了黏土，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，所述干馏装置5产气输送至煅烧炉9中燃烧；
进一步地，所述干馏装置5为密封高温干馏，所述干馏温度为300-750℃；
进一步地，所述煅烧炉9中煅烧温度为900-1200℃；
进一步地，所述煅烧炉9的烟气余热对所述底泥仓、污泥仓中的底泥和/ 或污泥进行预热；
进一步的，所述多孔砖从煅烧炉9中取出后的余热用于所述底泥仓、污 泥仓中的底泥和/或污泥进行预热；
进一步地，所述预热采用间接热交换；
进一步地，所述驯化池12菌种采用黑臭水体底泥中的土著微生物；
进一步地，所述驯化池12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，所述多孔砖设置孔洞14，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洞14适配，所述试剂盒设置阻挡面15， 所述试剂盒设置在孔洞14内，所述阻挡面侧部设置橡胶垫16，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15，所述阻挡面侧 部设置橡胶垫16，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17。
本发明的黑臭水体底泥处理系统，至少具有以下优点：
1.采用打捞船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。
附图说明
图1是一种黑臭水体底泥处理系统示意图；
图2是多孔砖示意图；
图3是试剂盒示意图。
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) NH3-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)。
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 6.3
15天 106 2.6 5.5
20天 120 2.9 4.0
30天 110 3.1 3.2
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 (9)

1.一种黑臭水体底泥处理系统，其特征在于，包括底泥仓(1)、污泥仓(2)、秸秆仓(3)、造粒机(4)、干馏装置(5)、矿渣仓(6)、混合器(7)、压砖机(8)、煅烧炉(9)、多孔砖(10)、富集池(11)、驯化池(12)、打捞船(13)，所述底泥仓(1)收集黑臭水体底泥，所述造粒机(4)连接所述底泥仓(1)、污泥仓(2)、秸秆仓(3)，所述底泥仓(1)向造粒机(4)中供给底泥，所述污泥仓(2)向造粒机供给剩余污泥，所述秸秆仓(3)向造粒机(4)供给秸秆；所述造粒机(4)将所述底泥、剩余污泥及秸秆造粒后送入所述干馏装置(5)中进行干馏；干馏后的碳化物输送至所述混合器(7)中，所述混合器(7)还连通矿渣仓(6)，所述矿渣仓(6)向所述混合器输送矿渣；所述混合器(7)将物料混合均匀后将混合物输送至压砖机(8)，所述压砖机将所述混合物压制成砖块，所述砖块置入所述煅烧炉(9)中煅烧生产多孔砖，多孔砖冷却后放入富集池(11)内，所述富集池(11)连通驯化池(12)，所述驯化池(12)连通底泥仓(1)，所述驯化池(12)用于驯化底泥中的微生物，所述多孔砖在富集池微生物后风干处理，风干后的多孔砖运送至打捞船(13)，所述矿渣仓（6）中为含铁尾矿、含磷尾矿的混合物，所述含磷尾矿与含铁尾矿的比例为1:5-10，所述混合器（7）中的碳化物、矿渣、污泥的干重比例为 5-10:1:2-3，所述多孔砖设置孔洞(14)，所述孔洞内设置试剂盒，所述试剂盒内设置过氧化钙或过氧化钠。
2.如权利要求1所述的黑臭水体底泥处理系统，其特征在于：所述打捞船(13)用于打捞所述底泥和/或多孔砖。
3.如权利要求1所述的黑臭水体底泥处理系统，其特征在于：所述打捞船(13)连通所述干馏装置(5)用于将打捞出来的多孔砖干馏处理。
4.如权利要求1所述的黑臭水体底泥处理系统，其特征在于：所述干馏装置(5)产气输送至煅烧炉(9)中燃烧。
5.如权利要求1所述的黑臭水体底泥处理系统，其特征在于：所述煅烧炉(9)的烟气余热对所述底泥仓、污泥仓中的底泥和/或污泥进行预热。
6.如权利要求1所述的黑臭水体底泥处理系统，其特征在于：所述多孔砖从煅烧炉(9)中取出后的余热用于所述底泥仓、污泥仓中的底泥和/或污泥进行预热。
7.如权利要求1所述的黑臭水体底泥处理系统，其特征在于：所述驯化池(12)菌种采用黑臭水体底泥中的土著微生物，所述驯化池(12)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。
8.如权利要求1所述的黑臭水体底泥处理系统，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。
9.如权利要求1所述的黑臭水体底泥处理系统，其特征在于：所述试剂盒外形与孔洞(14)适配，所述试剂盒设置阻挡面(15)，所述试剂盒设置在孔洞(14)内，所述阻挡面侧部设置橡胶垫(16)，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；所述试剂盒为柱状结构，两端设置阻挡面(15)，所述阻挡面侧部设置橡胶垫(16)，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(17)。
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滤墙/AF/BAF/复合流人工湿地用于黑臭水体治理;马越;《中国给水排水》;20181017;第86-91卷(第20期);86-91 *

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