CN112960877A - 一种连续式底泥污染物剥离处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续式底泥污染物剥离处理方法，包括以下步骤：(1)在水体污染处设立隔离区域，扰动隔离区域的表层底泥，形成悬浮泥浆；(2)将悬浮泥浆导流为水平流；(3)底泥中沉淀速度较快的无机颗粒沉淀并原位覆盖，沉淀较慢的颗粒还悬浮在水中并随水流沿水平方向流动；(4)利用强化剥离和分离作用将沉淀后的悬浮泥浆中的中、细沙进行分离；(5)将分离后的中、细沙储存并均匀卸到底泥表面进行原位覆盖；(6)经沉淀和除沙后的悬浮泥浆再进行机械浓缩和脱水处理，形成固态污泥后外运。该方法采用原位处理和异位处理相结合对底泥进行连续的污染物剥离处理，处理效率高，污染物剥离效果好，节省人力物力。

Description

一种连续式底泥污染物剥离处理方法

技术领域

本发明涉及江河湖库的底泥处理技术领域，具体涉及一种连续式底泥污染物剥离处理方法。

背景技术

近年来，水体污染越来越严重，在海洋、湖泊、河塘等水体中均存在富营养化和严重的水华现象，甚至出现黑臭现象，严重影响了各地城市形象以及影响市民身体健康。造成水体污染的原因主要包括内源污染和外源污染，在我国逐步重视城市管网和污水处理水平不断提高，外源污染得到有效控制，但不少调查研究发现，当外源污染物减少或完全截污的情况下，水体富营养化程度仍然没有明显好转，沉积物中的内源污染负荷已经成为水体污染的主要来源。

根据江河湖库底泥物理化学性质，可将底泥划分为浮泥、表层、中层和底层，污染物主要集中于浮泥和表层中，浮泥为有机污染物为主的悬浮物。表层底泥中污染物和泥沙完全混合，在没有外力作用下难以释放。为将表层底泥中的污染物有效释放，需要采用机械力或者水力作用将其扰动，释放的泥浆可按沉淀速度进行划分，其中易于沉淀的部分主要是砂砾和无机细颗粒等，而不易沉淀的悬浮部分包括重金属污染颗粒、氮磷营养盐、有机污染物等，因此含污染物的悬浮部分是治理的主要对象。

现阶段对江河湖库的污染治理大多采用的是同位处理技术和异位处理技术。原位处理技术是指在河湖泊内利用物理、化学或生物方法进行处理，但原位处理大部分处于理论阶段或者实践效果不佳；异位处理是指采用疏浚设备将黑臭污泥输送至岸边集中位置，通过一系列物理化学方法对产出物分别进行再处理，主要缺陷在于产生余土产品消纳困难。

目前有使用船载设备直接对污染水体进行净化处理的相关报道，中国专利CN102503005A提供一种受污染水体底泥洗脱原位置换的方法及其清污设备，该方法通过隔离受污染水域，扰动受污染水体底泥，将经扰动后的受污染水体抽出并进行磁加载藻污/水分离处理，提取水体里污染物，处理后的水回流到原污染水体中，洗脱后底泥原位沉降、覆盖置换；形成的磁性污染物絮团经脱水再进行后处理，能有效地释放和去除底泥里富含的磷、氮等营养元素和藻种、重金属等污染物质，该方法具有流程简单，构筑物少，投资省，处理量大，占地少，能耗低，生态扰动小，以及污染物去除率高等优点。但是该方法还存在以下缺点：1、该方法直接将扰动的底泥抽出到磁加载藻污/水分离设备中提取水体里的污染物，底泥处理量大，且需要加入大量的磁性絮凝剂，成本较高，同时磁性絮凝剂后期的处理也是一大难题；2、该方法中大量的砂石混合在扰动的底泥中，加入磁性絮凝剂时，絮凝剂不能充分接触底泥中的污染物，从而导致处理的效果较差，同时，砂石也会沉降在磁导沉淀区，增大后期处理工作量。另外，中国专利CN111335383A公开报道了一种黑臭水体清淤系统及方法，该方法在水体待清淤段设置顶部高于水面且闭合的围隔清淤单元，在围隔清淤单元内对水体底泥进行水力冲刷，使比重较轻的致黑臭底泥充分浮起，形成泥-水混合物后将泥-水混合物从围隔清淤单元内抽出进行污染治理，该方法通过设置围隔清淤单元以避免底泥浮起时对周围未污染水体的二次污染，但是在水体中设置围隔清淤单元的方法，存在施工不便、成本较高的问题，而且该围隔清淤单元具有一次性，不能用于其它位置水体的治理。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种连续式底泥污染物剥离处理方法，该方法采用原位处理和异位处理相结合对底泥进行连续的污染物剥离处理，处理效率高，污染物剥离效果好，节省人力物力。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种连续式底泥污染物剥离处理方法，包括以下步骤：(1)水力/机械扰动：在水体污染处设立隔离区域，通过水力或者机械作用扰动隔离区域的表层底泥，形成悬浮泥浆；

(2)导流：将扰动后的水流多方向混乱的悬浮泥浆导流为水平流，使悬浮泥浆中水流沿水平方向流动，底泥沿竖直方向降落；

(3)平流沉淀：通过自由沉降作用，底泥中沉淀速度较快的无机颗粒沉淀并原位覆盖，沉淀较慢的颗粒还悬浮在水中并随水流沿水平方向流动；

(4)旋流分离除沙：利用强化剥离和分离作用将沉淀后的悬浮泥浆中的中、细沙进行分离；

(5)储沙和卸沙：将分离后的中、细沙储存并均匀卸到底泥表面进行原位覆盖；

(6)机械浓缩和脱水：经沉淀和除沙后的悬浮泥浆再进行机械浓缩和脱水处理，形成固态污泥后外运。

所述步骤(1)～(5)均在水下完成，步骤(6)在水面的船上完成。

所述步骤(5)中的卸沙过程添加原位修复药剂。

所述步骤(6)中经沉淀和除沙后的悬浮泥浆中先加入混凝剂。

所述步骤(6)中产生的水体经净化满足标准后排入原水域或者用于步骤(1)中的水力扰动。

所述步骤(1)中的隔离区域将水体进行封闭或半封闭，当隔离区域半封闭时，通过在隔离区域内形成负压，避免对隔离区域外的水体造成二次污染。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明采用原位处理和异位处理相结合且连续处理底泥的方法实现对污染水体中底泥污染物的剥离处理，处理效率高、效果好。2、本发明通过在水底中针对性的去除了底泥中无污染的无机砂石并将其进行原位覆盖和修复，同时去除了无机砂石的底泥再在船上实现浓缩和脱水，进一步去除了底泥中的水体，大大减少了底泥后续的处理量，还降低了底泥后期的消纳处置难度，节省了人力物力。3、本发明通过在水体污染处设立隔离区域，且通过在隔离区域内产生负压，保证底泥处理过程不发生二次污染。4、本发明中旋流除沙覆盖装置通过储沙罐和星型卸料器的设置来保证装置内外水压差，确保装置能在水下进行卸料，从而实现中细沙的原位覆盖。

附图说明

图1为本发明提供的连续式底泥污染物剥离处理方法的工艺流程图；

图2为本发明提供的底泥扰洗分离装置的等轴测爆炸图；

图3为本发明提供的底泥扰洗分离装置的等轴测图；

图4为本发明提供的底泥扰洗分离装置的侧视图；

图5为本发明提供的底泥扰洗分离装置剖面的原理图；

图6为本发明提供的旋流除沙覆盖装置的结构图；

图7为本发明提供的旋流除沙覆盖装置中底座和支架的结构图；

图中：1-壳体，11-管路接口，12-集水座，13-集水接口，14-从动轮A，15-密封套，2-扰泥系统，21-扰动泵，22-扰泥管路，23-扰泥头，3-集水系统，31-集水管路，32-集水泵，4-导流板，5-牵引环，6-旋流器，61-进水口，62-溢流口，63-底流口，7-储沙罐，8-星型卸料器，9-底座，91-主安装口，92-从动轮B，93-封装盖，94-支架，941-安装台，942-次安装口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本实施例提供的一种连续式底泥污染物剥离处理方法，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：(1)水力/机械扰动：在水体污染处设立隔离区域，通过水力或者机械作用扰动隔离区域的表层底泥，使其形成悬浮泥浆，隔离区域将水体进行封闭或半封闭，当隔离区域半封闭时，通过在隔离区域内形成负压，避免对隔离区域外的水体造成二次污染；

(2)导流：将扰动后的水流多方向混乱的悬浮泥浆导流为水平流，使悬浮泥浆中水流沿水平方向流动，底泥沿竖直方向降落；

(3)平流沉淀：通过自由沉降作用，底泥中沉淀速度较快的无机颗粒沉淀并原位覆盖，沉淀较慢的颗粒还悬浮在水中并随水流沿水平方向流动；

(4)旋流分离除沙：利用强化剥离和分离作用将沉淀后的悬浮泥浆中的中、细沙进行分离；

(5)储沙和卸沙：将分离后的中、细沙储存并均匀卸到底泥表面进行原位覆盖，卸沙过程添加原位修复药剂；

(6)机械浓缩和脱水：经沉淀和除沙后的悬浮泥浆先加入混凝剂，再进行机械浓缩和脱水处理，形成固态污泥后外运，产生的水体经净化满足标准后排入原水域或者用于步骤(1)中的水力扰动。

本实施例中，上述步骤(1)～(3)由位于水下的底泥扰洗分离装置完成，步骤(4)和(5)由位于水下的旋流除沙覆盖装置完成，底泥扰洗分离装置和旋流除沙覆盖装置由船体牵引前行，步骤(6)由位于船上的机械浓缩和脱水装置完成，水上作业的机械浓缩和脱水装置较为普遍，此处不再赘述。

底泥扰洗分离装置的结构如图2～图4所示，包括壳体1以及安装在壳体上的扰泥系统2、集水系统3、导流板4和牵引环5，壳体的底部为敞开式结构，其头部设置有管路接口11，其尾部设置有一个以上的集水座12，集水座上设置有集水接口13，壳体左右两侧的底部上设置有六个从动轮A14，壳体侧边和尾部的底部还设置有密封套15，所述扰泥系统包括扰动泵21、扰泥管路22和扰泥头23，并通过管路接口安装于壳体上，扰泥头上设置有向下倾斜的短喷头和长喷头；所述集水系统包括集水管路31和集水泵32，集水管路连接于集水接口并与集水泵连接；所述导流板设置有一个以上且相互平行，导流板位于壳体的内部中间且垂直于壳体的行进方向，导流板的两端分别连接于壳体的侧边上并整体倾斜设置，导流板对悬浮泥浆进行导流，减少水体紊乱造成分离不充分。

底泥扰洗分离装置的原理图如图5所示，扰动系统中的扰动泵上连接有水管吸入步骤(6)中产生的净化后的水体，扰泥管路将水体分配到扰泥头后从短喷头和长喷头倾斜喷出，形成两排扇形的有压喷水，从而将底泥表层冲起，与污染水体形成悬浮泥浆，本实施例是采用水利作用扰动底泥。经导流板导流后，沉淀速度快的砂砾、泥沙等沉淀到水底，而密度小或颗粒细的中细砂、重金属颗粒、氮磷营养盐、有机污染物等沉淀速度慢，还悬浮在水中，集水系统中的集水泵将沉淀后的悬浮泥浆通过管路输送到旋流除沙覆盖装置中。

旋流除沙覆盖装置的结构图如图6和图7所示，包括旋流器6、储沙罐7、星型卸料8和底座9，旋流器上设置有进水口61、溢流口62和底流口63，底座中间设置有主安装口91，储沙罐放置于主安装口上，储沙罐的底部开口与星型卸料器的顶部开口连接，储沙罐的顶部开口与旋流器的底流口连接，旋流器、储沙罐和星型卸料器之间相连通，底座两侧设置有四个或者六个从动轮B92，从动轮的高度大于主安装口下储沙罐和星型卸料器的高度，底座上设置有支架94，所述支架上设置有一个以上的安装台941，所述安装台中间设置有次安装口942，与次安装口同一高度的旋流器或储沙罐的外径和次安装口的直径相匹配，旋流器和储沙罐穿过次安装口并稳固连接，底座上还设置有封装盖93，封装盖在进水口和溢流口处对应设置有连接口，封装盖将旋流器、储沙罐和支架进行封装，避免这些部位直接接触水体。沉淀后的悬浮泥浆经旋流器进水口进入旋流器，通过旋流器中强化剥离和分离作用将悬浮泥浆中的中细沙、有机污染物和重金属离子进行分离，中、细沙由底流口进入储沙罐中暂存，储沙罐和星型卸料器保证内外水压差，以确保卸料时无水压干扰，从而确保暂存的中、细沙通过星型卸料器均匀卸到底泥表面形成原位覆盖，而含有机污染物和重金属离子的水体则从溢流口排出到机械浓缩和脱水装置进行后续的处理。本发明通过底泥扰洗分离装置和旋流除沙覆盖装置针对性的去除了底泥中无污染的无机砂石并将其进行原位覆盖和修复，同时去除了无机砂石的底泥再在船上实现浓缩和脱水，进一步去除了底泥中的水体，大大减少了底泥后续的处理量，还降低了底泥后期的消纳处置难度，同时，富含污染物的固态污泥运往岸上进行异位处理，不再污染水域。

Claims (6)

1.一种连续式底泥污染物剥离处理方法，其特征在于包括以下步骤：(1)水力/机械扰动：在水体污染处设立隔离区域，通过水力或者机械作用扰动隔离区域的表层底泥，形成悬浮泥浆；

(2)导流：将扰动后的水流多方向混乱的悬浮泥浆导流为水平流，使悬浮泥浆中水流沿水平方向流动，底泥沿竖直方向降落；

(3)平流沉淀：通过自由沉降作用，底泥中沉淀速度较快的无机颗粒沉淀并原位覆盖，沉淀较慢的颗粒还悬浮在水中并随水流沿水平方向流动；

(4)旋流分离除沙：利用强化剥离和分离作用将沉淀后的悬浮泥浆中的中、细沙进行分离；

(5)储沙和卸沙：将分离后的中、细沙储存并均匀卸到底泥表面进行原位覆盖；

(6)机械浓缩和脱水：经沉淀和除沙后的悬浮泥浆再进行机械浓缩和脱水处理，形成固态污泥后外运。

2.根据权利要求1所述的连续式底泥污染物剥离处理方法，其特征在于：所述步骤(1)～(5)均在水下完成，步骤(6)在水面的船上完成。

3.根据权利要求1所述的连续式底泥污染物剥离处理方法，其特征在于：所述步骤(5)中的卸沙过程添加原位修复药剂。

4.根据权利要求1所述的连续式底泥污染物剥离处理方法，其特征在于：所述步骤(6)中经沉淀和除沙后的悬浮泥浆中先加入混凝剂。

5.根据权利要求1所述的连续式底泥污染物剥离处理方法，其特征在于：所述步骤(6)中产生的水体经净化满足标准后排入原水域或者用于步骤(1)中的水力扰动。

6.根据权利要求1所述的连续式底泥污染物剥离处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中的隔离区域将水体进行封闭或半封闭，当隔离区域半封闭时，通过在隔离区域内形成负压，避免对隔离区域外的水体造成二次污染。

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