專利名稱：一種凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法。
背景技術(shù)：
隨著城市人民生活水平的日漸提高，自來水用量日益增加。凈水污泥作為自來水廠主要廢棄物，其產(chǎn)量也日益增加。通常，凈水污泥產(chǎn)量約占原水量的O. 5%-3%。對于大多數(shù)自來水廠而言，都是采用鋁鹽作為混凝劑。因此，凈水污泥的含鋁率較高，一般為15%-40%o其成分主要為氫氧化鋁和其他金屬氧化物、氫氧化物、硅酸鹽等，這些物質(zhì)對水體中磷具有良好的吸附和固定作用。
近年來，城市水環(huán)境呈現(xiàn)日漸惡化的趨勢，尤其是城市河道，其已經(jīng)喪失了水源功能，僅有的景觀功能也正在消失殆盡。這些城市河道的典型特征是水體中氮磷含量較高，水華頻繁甚至藻類瘋長，并出現(xiàn)黑臭。盡管采用相應(yīng)措施降低水體中氮磷含量，但蘊藏豐富的底泥中含有的內(nèi)源污染又會源源不斷的向上覆水輸送污染物質(zhì)。因此，在目前外源污染基本得到有效控制的情況下，內(nèi)源污染釋放的貢獻日益增加。因此，在外源污染得到控制的同時，有效控制內(nèi)源污染，是城市水體修復(fù)的關(guān)鍵所在。底泥掩蔽技術(shù)是控制內(nèi)源污染釋放的有效措施之一，因其對內(nèi)源污染控制效果好以及對水體生態(tài)環(huán)境影響較小而得到廣泛應(yīng)用。底泥掩蔽技術(shù)的核心是覆蓋材料的選擇。目前使用較多的覆蓋材料有未污染的底泥、清潔河沙、礫石、鈣質(zhì)膨潤土、灰渣、人工沸石、水泥，還有諸如方解石、粉煤灰、土工織物或一些復(fù)雜的人造地基材料等。通常，在以控制內(nèi)源污染釋放為主要目的的底泥覆蓋材料的選擇中，應(yīng)優(yōu)先選擇鐵、鋁、鈣等金屬離子含量較高的材料。作為自來水廠廢棄物的凈水污泥恰好符合這一特點。然而，因為凈水污泥中除了含有鋁、鐵等金屬氧化物外，還含有有機質(zhì)、微生物等，引入水體后會對水環(huán)境產(chǎn)生一定的負(fù)面作用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法，解決了凈水污泥引入水體后會對水環(huán)境產(chǎn)生一定的負(fù)面作用的問題。為解決上述技術(shù)問題，達到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明的一種凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法，包括以下步驟步驟I)凈水污泥再生步驟將脫水后的凈水污泥干燥后碾碎，然后進行高溫灼燒，去除有機質(zhì)、微生物等，使其轉(zhuǎn)化成以鋁氧化物等無機礦物為主的干凈的覆蓋材料；步驟2)重污染河道修復(fù)步驟將再生后的凈水污泥覆蓋在待修復(fù)水體的污染底泥上面，將污染底泥與上覆水物理性隔開，從而抑制污染底泥內(nèi)源污染向水體釋放。同時，凈水污泥含有的以金屬氧化物為主的無機顆粒物質(zhì)對水體中氮磷等污染物質(zhì)產(chǎn)生吸收，力口快水體中污染物質(zhì)向底泥的遷移。
優(yōu)選的，所述步驟I)中，將脫水后的凈水污泥在100°C -150°c下干燥2-5小時，然后碾碎、過篩，在500°C _60(TC的溫度下灼燒60-180min，凈水污泥減量在20-30%，完成凈水污泥的再生。優(yōu)選的，所述步驟2)，在污染底泥上所覆蓋的再生凈水污泥的厚度是20cm。通過將凈水污泥在高溫下灼燒，將凈水污泥中的有機質(zhì)、微生物等灼燒去除，使凈水污泥轉(zhuǎn)化為以鐵鋁等金屬氧化物為主要組成的無機顆粒物質(zhì)，從而提高凈水污泥對氮磷等污染物質(zhì)的捕捉、吸附、固定能力，完成凈水污泥的再生。將再生后凈水污泥平鋪在污染底泥上面，利用凈水污泥中豐富的鋁、鐵、鈣、二氧化硅等對磷的捕捉、吸附、固定作用，控制污染底泥中內(nèi)源污染向水體擴散，并將其固定在凈水污泥中，同時，這些物質(zhì)也會對上覆水中氮磷等污染物質(zhì)產(chǎn)生吸收。從而達到凈水污泥資源化用于水體吸附的目的。具體的，凈水污泥資源化用于城市重污染河道修復(fù)主要包括二個階段，一是凈水 污泥再生，二是再生后凈水污泥用作城市污染底泥覆蓋材料。凈水污泥再生，就是指在干燥后的凈水污泥碾碎，過篩，高溫灼燒，將凈水污泥中有機質(zhì)、微生物等灼燒去除，使凈水污泥轉(zhuǎn)化成以鐵鋁等金屬氧化物為主要組成的無機顆粒物質(zhì)，完成凈水污泥的再生。凈水污泥再生的目的是去除污泥中的有機質(zhì)和微生物等，消除對修復(fù)水體的二次污染，同時增加凈水污泥對氮磷等污染物質(zhì)的吸附速率、擴大吸附容量，延緩其吸附飽和時間，延長其使用壽命。再生后凈水污泥用作城市污染底泥覆蓋材料，就是指將一定量的再生后的凈水污泥平鋪在需要修復(fù)的緩流或靜止水體的污染底泥上面，達到一定的厚度。利用凈水污泥中的鋁、鐵、鈣、二氧化硅等對氮磷等污染物質(zhì)的專屬性吸附的性質(zhì)，對污染底泥中釋放出來的氮磷等污染物質(zhì)進行捕捉、吸附，從而避免其向水體釋放。另外，再生后凈水污泥也會吸附水體中氮磷等污染物質(zhì)，從而促使水體中氮磷等污染物質(zhì)向底泥遷移。磷一旦被凈水污泥中的鋁、鐵、鈣、二氧化硅等吸附，就會相應(yīng)地轉(zhuǎn)化成難釋放態(tài)磷，從而強化凈水污泥對磷的固定。因此，將凈水污泥再生用于城市水體修復(fù)，不僅解決了凈水污泥直接排放的問題，也實現(xiàn)了基于鋁的凈水污泥資源化利用的問題，上述技術(shù)方案中，所述的凈水污泥是來自以鋁鹽為混凝劑的自來水廠，凈水污泥中鋁(以Al2O3計)含量超過20%。所選修復(fù)的水體應(yīng)該為已經(jīng)截除外源污染的緩流水體或者靜止水體。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點是I.本發(fā)明的凈水污泥資源化方法是將凈水污泥再生后用作城市重污染河道底泥覆蓋材料，與以往凈水污泥作為渣土、燒制建筑材料等資源化方法相比，本研究實現(xiàn)了鋁資源的再利用；與其它凈水污泥資源化方法(回收鋁鹽)相比，該技術(shù)簡單，易行，產(chǎn)品應(yīng)用范圍更加廣泛。與目前廣泛采用的底泥覆蓋材料相比，凈水污泥來源廣泛，再生后凈水污泥的鋁、鐵、鈣、二氧化硅等含量豐富。與現(xiàn)有的城市水體修復(fù)方法相比，不破壞水體的景觀功能和水體生態(tài)環(huán)境。2.本發(fā)明適合于已經(jīng)控制外源污染的城市緩流水體或靜止水體，在不影響或破壞水體景觀功能以及水體生態(tài)環(huán)境的情況下，實現(xiàn)水體修復(fù)。綜上所述，本發(fā)明提供了一種凈水污泥再生作為城市污染底泥覆蓋材料的新方法，采用凈水污泥再生作為城市污染底泥覆蓋材料新方法，不僅實現(xiàn)了凈水污泥資源化利用，而且可以避免在水體修復(fù)過程中破壞水體的景觀功能以及水體生態(tài)環(huán)境。
下面結(jié)合具體實施方式
對本專利作進一步的說明。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進一步說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體條件做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。實施例I凈水污泥制備實驗取自來水廠脫水后沉淀污泥Ikg(Al2C)3含量為23.6% )，置于烘箱中，在110°C干燥3小時，然后碾碎，過20目篩。將碾碎的污泥放入馬弗爐，在550°C條件下灼燒2.5h，取出備用。凈水污泥減量26%。凈水污泥再生完成。實施例2圓形有機玻璃容器水體的磷處理模擬實驗 以圓形有機玻璃容器(d = 17cm, h = 25cm)作為實驗裝置，加入2. 5L河水(取自典型富營養(yǎng)化靜止水體，溶解性磷酸鹽含量O. 52mg/L)。加入再生后凈水污泥O. 5g(干污泥)。采用恒速攪拌機攪拌IOmin,轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分,然后,靜止沉淀30min。水體中溶解性磷酸鹽含量低于O. 05mg/L,溶解性磷酸鹽去除率接近90%。如果采用未再生凈水污泥，加入的凈水污泥同樣為O. 5g(干污泥)，實驗條件與上述一致。實驗結(jié)束后，水體中溶解性磷酸鹽含量在O. 35mg/L左右，溶解性磷酸鹽去除率僅有 30%。實施例3某河段污染底泥的覆蓋實驗以本實例對某富營養(yǎng)化河段的污染底泥進行覆蓋實驗。該河段從2004年進行水質(zhì)監(jiān)測以來，水體呈重度富營養(yǎng)化狀態(tài)(溶解性磷酸鹽含量0-0. 75mg/L)。挖取未受擾動的污染底泥(底泥總磷含量1408mg/kg，有機質(zhì)含量13%)，立即送至實驗室，并在最短時間內(nèi)將其鋪設(shè)在3個實驗裝置(O. 6mX O. 6mXl. 2m)底部，鋪設(shè)厚度為30cm。在底泥上面分別平鋪再生凈水污泥、未再生凈水污泥和不鋪設(shè)凈水污泥，鋪設(shè)厚度為20cm。然后，分別加入自來水，水深為50cm。該實驗裝置有蓋，每天以流量為5L/min的速度向水體充入氮氣lOmin，使系統(tǒng)處于厭氧狀態(tài)。目的是加快內(nèi)源磷釋放。未鋪設(shè)任何凈水污泥系統(tǒng)，30d,水體中溶解性磷酸鹽含量達I. 25mg/L,隨后一直保持在高位狀態(tài)；鋪設(shè)凈水污泥系統(tǒng)，50d,水體中溶解性磷酸鹽含量達到O. 4mg/L,隨后呈緩慢上升狀態(tài)；鋪設(shè)再生凈水污泥系統(tǒng)，100d，水體中溶解性硫酸鹽也僅有O. 09mg/L，水體中招濃度小于O. 05mg/L,滿足我國飲用水源規(guī)定的< O. 2mg/Lo本發(fā)明說明，凈水污泥再生后，對內(nèi)源磷釋放控制效果良好，明顯優(yōu)于未再生凈水污泥，而且，并未顯著增加水體中鋁含量，并未增加水體化學(xué)風(fēng)險。上述實施例只是為了說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的實質(zhì)所作出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1)凈水污泥再生步驟將脫水后的凈水污泥在100°c-150°c下干燥2-5小吋，然后碾碎、過篩，在500°C _600°C的溫度下灼燒60-180min ； (2)重污染河道修復(fù)步驟將經(jīng)步驟I)再生后的凈水污泥覆蓋在待修復(fù)水體的污染底泥上面，將污染底泥與上覆水物理性隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法，其特征在干，所述步驟I)中脫水后的凈水污泥的干燥溫度是110°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法，其特征在干，所述步驟I)中的干燥時間為3小吋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法，其特征在干，所述步驟I)中的過篩為過20目篩。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法，其特征在干，所述步驟I)中的灼燒溫度是550°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法，其特征在干，所述步驟2)中，在污染底泥上所覆蓋的再生凈水污泥的厚度是20cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凈水污泥作為重污染河道底泥掩蔽劑的方法，采用灼燒的方式，將凈水污泥中有機質(zhì)、微生物等灼燒去除，使凈水污泥組成以鋁氧化物等無機礦物為主的凈水污泥再生步驟和將再生后凈水污泥覆蓋在待修復(fù)水體的污染底泥上面，將污染底泥與上覆水物理性隔開，從而抑制污染底泥內(nèi)源污染向水體釋放，同時凈水污泥含有的以金屬氧化物為主的無機顆粒物質(zhì)對水體中氮磷等污染物質(zhì)產(chǎn)生吸收，加快水體中污染物質(zhì)向底泥的遷移的重污染河道修復(fù)步驟。本發(fā)明的方法不僅可以實現(xiàn)凈水污泥中鋁資源的資源化利用，實現(xiàn)凈水污泥的無害化處理，而且可以在不破壞水體生態(tài)環(huán)境的情況下完成水體修復(fù)。
文檔編號C02F11/00GK102775030SQ20111012298
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者李大鵬 申請人:蘇州科技學(xué)院