CN113697920B - 资源化利用的污泥处理方法、水体净化剂及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种资源化利用的污泥处理方法。该方法包括：对污泥进行初步干燥处理和氧化处理；超声处理；高温煅烧4h～10h，煅烧温度为450℃～660℃；降温至常温，研磨并筛分，得到水体净化用粉剂。本发明通过钝化、高温煅烧、过筛等一系列操作对河湖淤泥等进行处理，可得到一种水体净化用粉剂，从而实现了对淤泥的资源化利用。本发明还公开了采用上述水体净化用粉剂与水剂混合制备得到的水体净化剂及其应用，应用该水体净化剂进行水处理，可净化水体，去除蓝藻，恢复水质，同时实现淤泥的有效处置；另外还可达到去除氮磷等营养盐，絮凝沉淀水体中的颗粒物，去除水体中部分有机质等作用。

Description

资源化利用的污泥处理方法、水体净化剂及应用

技术领域

本发明涉及水环境治理技术领域，特别是涉及一种资源化利用的污泥处理方法、水体净化剂及应用。

背景技术

随着河湖流域人类活动的加剧，城市水体由清水态向浊水态转变，水体富营养化日益加剧，甚至出现黑臭水体、水华等极端环境灾害，近年来引起极大重视。在水环境治理过程中，一般遵循外源减排、内源清淤、水质净化、清水补给、生态恢复的思路。其中，外源减排和内源清淤是基础与前提，清淤疏浚通过将河床表层淤泥清除出来，减少内源污染，使其不再作为“源”向水体释放营养盐、有机质及重金属等污染物，从而达到净化水体的效果。

然而，清淤过程中产生的大量淤泥，如果得不到良好的利用，不仅占地面积大，还可能污染周围环境，如果运到专门的处理车间，又给工程治理带来不小的花费。因此，如何有效资源化处置清淤淤泥是水环境治理过程中的关键问题之一。

随着河湖流域人类活动的加剧、大量的营养盐通过各种途径进入水体，使得河湖进入富营养化状态。与水体富营养化相伴随的一个普遍现象就是浮游植物的过渡生长，形成藻类的水华，从而导致水质下降、生态系统病变等一系列的水环境问题。水华治理是一项极其复杂的系统工程，除工程层面上对水体的富营养化进行治理外，在水环境保护中运用单一的或者多种控藻技术相结合的方式对藻类进行控制也是至关重要的。各类控藻技术发展至今，按除藻方式主要可以分为：絮凝除藻、药剂杀藻、微生物溶藻抑藻、机械除藻、植物化感抑藻、气浮除藻、水生动物除藻等。

然而，这些除藻方法大部分破坏水体生态系统，造成生态位空缺或物种入侵，可能导致更多的水环境问题的产生，同时在这种脆弱的生态系统中，蓝藻水华就像春天的野草，随着温度的升高随时可能卷土重来。且以上这些方法往往在蓝藻水华发生之后使用，耗费较大，周期较长，效果较差。

目前市面上的除藻剂虽然具有一定得除藻效果，但是多数生物安全性低，对水生动植物具有一定的毒害作用，例如含有铝离子的PAC(聚合氯化铝)，含有Cu离子的硫酸铜等，这些金属离子进入水体后不易被消解，滞留在水体中造成二次污染。因此，市面上缺乏一款既能快速除藻，同时还能保证生物安全性的除藻技术。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种资源化利用的污泥处理方法，通过钝化、高温煅烧、过筛等一系列操作对河湖淤泥等进行处理，得到水体净化用粉剂，实现了污泥的资源化利用。采用该粉剂与一定水剂混合制备得到水体净化剂，应用该水体净化剂进行水处理，可以净化水体，去除蓝藻，达到恢复水质的效果，同时还能保证生物安全性，实现淤泥等的有效处置，为工程中淤泥处置节约了大量成本。其中净化水体时可以达到去除氮磷等营养盐，絮凝沉淀水体中的颗粒物，去除水体中部分有机质等作用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一个方面，本发明提供的一种资源化利用的污泥处理方法，所述污泥处理方法包括：

对污泥进行初步干燥处理和氧化处理，时间为1天～7天；

将干燥和氧化处理后污泥进行超声处理，超声时间为24h～72h；

对超声处理后污泥高温煅烧4h～10h，煅烧温度为450℃～660℃；

降温至常温，进行研磨并筛分，得到水体净化用粉剂。

可选地，所述水体净化用粉剂包括80目～200目的粉剂A和20目～80目的粉剂B。

可选地，在初步干燥和氧化处理时，还包括：不断翻动污泥步骤。

可选地，在初步干燥和氧化处理的步骤之后，还包括：初步粉碎步骤。

可选地，所述污泥为河湖淤泥、污水厂废弃淤泥、土壤中的一种。

根据本发明的第二个方面，本发明提供的一种水体净化剂，采用本发明所述的资源化利用的污泥处理方法得到的水体净化用粉剂经正电荷试剂改性制备得到。

可选地，所述水体净化剂的制备方法，包括：在浓度0.1％～5％的稀盐酸溶液中加入壳聚糖，制成壳聚糖溶液；将水体净化用粉剂加入到所述壳聚糖溶液中，混合均匀，得到水体净化机的悬浊液。

根据本发明的第三个方面，本发明提供一种水体净化剂在水处理中的应用。其中，采用所述水体净化剂用于絮凝/去除水中的藻类、营养盐、颗粒态物质、有机质中的一种或几种。

可选地，应用时，将所述水体净化剂，按照添加量为0.01ml/L～0.5ml/L，喷洒至水中。

可选地，应用时，包括：将所述水体净化剂，按照添加量为0.01ml/L～0.5ml/L，喷洒至水中；其中，制备所述水体净化剂时采用的水体净化用粉剂为80目～200目的粉剂A；静置后，采用水体净化用粉剂直接抛洒至水中；其中，所述水体净化用粉剂为20目～80目的粉剂B。

可选地，蓝藻去除率为90％以上。

有益效果：

本发明通过钝化、高温煅烧、过筛等一系列操作对河湖淤泥等进行处理，可得到一种水体净化用粉剂，从而实现了对淤泥的资源化利用。采用该水体净化用粉剂制备的水体净化剂，具有良好的去除氮磷等营养盐，快速包裹并去除蓝藻，絮凝沉淀水体中的颗粒物，去除水体中部分有机质等多种作用；而且本发明可以避免现有技术除藻剂所引入的金属离子对水体造成的二次污染，保证了水体的生物安全性。

本发明通过资源化利用疏浚淤泥加工成水体净化用粉剂材料，将其与一定水剂混合后，得到水体净化剂，应用该水体净化剂进行水处理，能在有效处置淤泥和保证生物安全性的同时，净化水体，去除蓝藻，恢复水质，节约成本的效果，为工程中淤泥处置大量节约了成本；净化水体时可达到去除氮磷等营养盐，絮凝沉淀水体中的颗粒物，去除水体中部分有机质等作用。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

本发明提供的一种资源化利用的污泥处理方法，所述污泥处理方法包括：

1)对污泥进行初步干燥处理和氧化处理。具体氧化和干燥时间可以根据干燥速度及氧化程度确定，以保证氧化完全，干燥均匀为优。例如，干燥和氧化处理时间可以为1天～7天。

在初步干燥和氧化处理时，还可以不断翻动污泥，以保证其氧化完全及干燥均匀。在初步干燥和氧化处理的步骤之后，还可进行初步粉碎，以保证其煅烧更完全、孔隙更均匀。

本发明中采用的污泥可以为河湖淤泥、污水厂废弃淤泥等，还可以为各种类型的土壤。本发明是通过采用对上述污泥改性后得到的颗粒对水体进行净化，与现有技术中的含铝絮凝剂的净化原理不同，现有技术中采用的含铝絮凝剂采用其中的铝来发挥主要的絮凝作用，而且含铝絮凝剂会给水体带来二次污染，目前河道水体处理过程中已逐渐取消使用含铝的絮凝剂。

2)将干燥和氧化处理后污泥进行超声处理，超声时间可以为24h～72h。采用超声处理工艺对污泥进行处理，可以快速分离底泥中的重金属及其他离子，从而使得后续制备得到的水体净化剂可以保证水体的生物安全性。

3)对超声处理后污泥进行高温煅烧。其中，煅烧温度、煅烧时间，可以根据煅烧设备和土壤(或淤泥)性质确定，例如，高温煅烧4h～10h，煅烧温度为450℃～660℃。

4)降温至常温，进行研磨并筛分，得到水体净化用粉剂。具体地，过筛，80目-200目，取过筛后粉剂A；大颗粒保留，再过筛20-80目，得到粉剂B。其中，所述粉剂A可以用于制备水体净化剂，例如可以与水剂混合进行活化处理得到水体净化剂，另所述粉剂与水剂需现用现配，不可长时间混合存放。

本发明可以通过将水体净化用粉剂加入到可以引入正电荷的正电荷试剂中，经混合均匀，制备得到水体净化剂。其中，正电荷试剂例如可以为壳聚糖、海藻酸钠、甲壳素等中的一种。可选地，所述水体净化剂的制备方法可以包括以下步骤：在浓度1％～5％的稀盐酸溶液中加入壳聚糖，制成壳聚糖溶液；将水体净化用粉剂加入到所述壳聚糖溶液中，其中，水体净化用粉剂加入比例(w/v)1:25～1:5，混合均匀，得到水体净化剂的悬浊液。需要说明的是，本发明制备水体净化剂时不限于采用壳聚糖，能引入正电荷的正电荷试剂均可，从而使得本发明资源化利用得到的粉剂的应用范围更广。

应用本发明水体净化剂进行水处理，可以去除氮磷等营养盐、包裹沉降蓝藻、絮凝沉淀颗粒态物质及去除部分有机质。进一步地，应用时将所述水体净化剂按照添加量为0.01ml/L～0.5ml/L喷洒至水中进行净化处理，例如，添加量可以为0.01ml/L、0.05ml/L、0.1ml/L、0.15ml/L、0.20ml/L、0.25ml/L、0.30ml/L、0.35ml/L、0.40ml/L、0.45ml/L、0.50ml/L等。

在一可选实施例中，应用水体净化剂去除蓝藻时，可以包括：将所述水体净化剂，按照添加量为0.01ml/L～0.5ml/L，喷洒至水中；静置一段时间后，再将粉剂B不经稀释溶解等步骤，直接抛洒入河，蓝藻去除率90％以上。

该实施例可以先采用粉剂A制备得到的水体净化剂包裹蓝藻，并将其带入水体底层掩埋；再采用特定颗粒粉剂B进行覆盖处理，可以进一步有效防止蓝藻上浮，延长了除藻时间。该实施例中，采用上述粒径粉剂A制备水体净化剂不仅可以避免堵塞喷雾器等喷洒设备，还可以提高水体净化剂的絮凝程度，而且经检测该粒径范围内的粉剂A制备的水体净化剂已完全可以达到非常好的水体净化效果，从而降低了对设备过高要求，降低成本。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行说明，其中，以下实施例中均包含了污泥处理过程(即制备水体净化用粉剂过程)，制备水体净化剂过程，以及采用水体净化剂进行水体处理过程。

实施例1

本实施例在实验室进行，取富含蓝藻的城市河道水，叶绿素a浓度为1.5423μg/L，总磷0.48mg/L，氨氮浓度为2.8mg/L。

污泥处理方法：淤泥首先进行初步干燥处理和氧化处理，时间3天，期间不断翻动淤泥达到全面氧化和均匀干燥的目的；加入超声池进行超声处理，超声时间24h；高温煅烧4h，煅烧温度为660℃；降温至常温后，将煅烧后的材料进行研磨；过筛200目，取过筛后粉剂A。

水体净化剂制备：将1％的稀盐酸溶液中加入壳聚糖，制作成壳聚糖溶液C；将粉剂A加入溶液C中混合均匀后悬浊液D。

应用：按照0.15ml/L的添加量向富含蓝藻的河水中加入D，搅拌后静止10min。

检测结果：叶绿素a浓度0.00025μg/L，总磷0.001mg/L，氨氮浓度0.2mg/L。

实施例2

本实施例在马鞍山市北湖一个80平方米的圩隔中进行，水体约150方。实验时间为7月中旬，北湖蓝藻爆发，叶绿素浓度达到2.167μg/L，总磷0.40mg/L，氨氮浓度为0.8mg/L。

污泥处理方法：在实验室中批量生产除藻材料，淤泥取自马鞍山清淤河道，首先放置平地进行初步干燥处理和氧化处理，时间7天，期间不断翻动淤泥达到全面氧化和均匀干燥的目的；分批加入超声仪器中进行超声处理，超声时间共72h；高温煅烧6h，煅烧温度为550℃；降温至常温后，将煅烧后的材料进行研磨；过筛200目，取过筛后粉剂A。

水体净化剂制备：将1％的稀盐酸溶液中加入壳聚糖，制作成壳聚糖溶液C，将粉剂A加入溶液C中混合均匀后悬浊液D。

应用：按照0.05ml/L的添加量向圩隔富含蓝藻的湖水中喷洒悬浊液D，随即抛洒粉剂B，粉剂B颗粒较粗，下沉过程中可以快速絮凝下沉蓝藻，较大的重量同步起到压实蓝藻使其不易逃逸。

抛洒B后取试验圈内和圈外两处分别进行检测，检测结果如表1所示：试验圈内，透明度清澈见底(1.40m)，总磷0.06mg/L，氨氮浓度<0.025mg/L。而实验圈外的透明度仅为18cm，总磷浓度为0.32mg/L。该实施例除藻剂具有较好的去除蓝藻的作用，同时17天后实验区检测水质水体透明度仍可清澈见底，可见该实施例可以延长去除蓝藻时间。

表1 实施例2检测结果

实施例3

本实施例为悬浮物去除研究，在马鞍山市某河道中进行，该河道为断头浜河道类型，流动性较差，水质混浊，有大量固体颗粒物，SS含量约为506mg/L。

河道水体约为250方，河道长度约为25m。实验时间为5月下旬，其他河道水质指标为：总磷1.22mg/L，氨氮浓度为3.8mg/L。

污泥处理方法：在实验室中批量生产除藻材料，淤泥取自马鞍山清淤河道，首先放置平地进行初步干燥处理和氧化处理，时间5天，期间不断翻动淤泥达到全面氧化和均匀干燥的目的；分批加入超声仪器中进行超声处理，超声时间共72h；高温煅烧10h，煅烧温度为450℃；降温至常温后，将煅烧后的材料进行研磨；过筛80目，取过筛后粉剂A。

水体净化剂制备：将1％的稀盐酸溶液中加入壳聚糖，制作成壳聚糖溶液C，将粉剂A加入溶液C中混合均匀后悬浊液D。

应用：按照0.15ml/L的添加量向圩隔富含蓝藻的湖水中喷洒悬浊液D，进行水质检测。

检测结果：测得SS(悬浮物)浓度22mg/L，总磷0.011mg/L，氨氮浓度1.6mg/L。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种资源化利用的污泥处理方法，其特征在于，包括：

对污泥进行初步干燥处理和氧化处理，时间为1天～7天，其中，所述污泥为河湖内源清淤过程中产生的河湖淤泥；在初步干燥和氧化处理时不断翻动污泥；

将干燥和氧化处理后污泥进行超声处理，超声时间为24h～72h；

对超声处理后污泥高温煅烧4h～10h，煅烧温度为450℃～660℃；

降温至常温，进行研磨并筛分，得到水体净化用粉剂，包括80目～200目的粉剂A和20目～80目的粉剂B；

其中，所述粉剂A用于加入到正电荷试剂中混合得到喷洒用的水体净化剂；所述粉剂B用于在水体净化剂喷洒并静置后直接抛洒至水中进行覆盖。

2.根据权利要求1所述的资源化利用的污泥处理方法，其特征在于，

在初步干燥和氧化处理的步骤之后，还包括：初步粉碎步骤。

3.一种水体净化剂，其特征在于，采用权利要求1～2任一项所述的资源化利用的污泥处理方法得到的水体净化用粉剂经正电荷试剂改性制备得到。

4.根据权利要求3所述的水体净化剂，其特征在于，所述水体净化剂的制备方法，包括：

在浓度0.1％～5％的稀盐酸溶液中加入壳聚糖，制成壳聚糖溶液；

将水体净化用粉剂加入到所述壳聚糖溶液中，混合均匀，得到水体净化剂的悬浊液。

5.一种权利要求3所述的水体净化剂在水处理中的应用，其特征在于，采用所述水体净化剂用于絮凝/去除水中的藻类、营养盐、颗粒态物质、有机质中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，应用时，将所述水体净化剂，按照添加量为0.01ml/L～0.5ml/L，喷洒至水中。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，应用时，包括：

将所述水体净化剂，按照添加量为0.01ml/L～0.5ml/L，喷洒至水中；其中，制备所述水体净化剂时采用的水体净化用粉剂为80目～200目的粉剂A；

静置后，采用水体净化用粉剂直接抛洒至水中；其中，所述水体净化用粉剂为20目～80目的粉剂B。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，蓝藻去除率为90％以上。