城市河流重金属污染底泥处置产物生态资源化利用系统的制作方法

本发明属于水环境治理技术领域，具体涉及城市河流重金属污染底泥处置产物生态资源化利用系统。

背景技术：

城市河流是一种开放式水域，一般具有水面窄、流程长、沿海与近海河流多具有感潮特征等特点。随着社会经济的快速发展，排向城市河流的污水大幅度增加，其中由于城市工业废水处置管理比较落后，偷排漏排屡见不鲜，导致城市河流普遍存在严重的重金属污染问题，常见的主要污染物为汞、铅、铬、镍、锌、铜等。重金属沉积物会逐步积存在河流底泥中，是导致河流黑臭及水生生态系统破坏的重要原因。

当前城市河流底泥处置的主流工艺为固化脱水工艺，通过重金属螯合剂、絮凝剂、胶凝性材料等共同作用，底泥中重金属以螯合态沉淀、氢氧化物沉淀等形式包裹在水化产物中，并通过钙矾石等填充空隙及胶结固化作用进一步提高包裹体强度，产生的余土重金属浸出浓度均远远低于《危险废弃物鉴别标准—浸出毒性鉴》gb5085.7-2003限值标准，具备回用可行性。底泥中分离出的余砂吸附重金属的能力有限，经过清洗后重金属含量较低，具备二次利用的条件。

然而，底泥固化脱水工艺并不能消除或转移重金属，重金属依然封存在余土中，因此余土重金属含量仍然很高。据调查，城市河流重金属污染底泥固化脱水产生的余土中重金属含量普遍超过《土壤环境质量标准》gb15618-1995ⅱ类土标准，甚至存在超过ⅲ类土标准的情况；而且，城市河流底泥疏浚量巨大，动辄百万方的规模，含砂量较高，经固化脱水后产生大量的余土、余砂。面对如此规模的余土、余砂，常规的回填方式占用土地多，浪费资源，在ph等环境因素作变化时也存在重金属渗出的隐患，生态风险是不可控的，若采取制陶粒制砖等方式则难以解决产能问题。

因此，如何对重金属污染底泥处置产物进行科学的消纳，降低在ph等环境因素变化时重金属渗出的生态风险，实现生态风险可控的资源化利用已成为底泥处置行业亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供城市河流重金属污染底泥处置产物生态资源化利用系统。

本发明的技术方案是：城市河流重金属污染底泥处置产物生态资源化利用系统，包括利用重金属污染底泥处置产物作为构成部分的雨水生物滞留设施、一端连接所述雨水生物滞留设施用于收集所述雨水生物滞留设施表面溢流雨水的市政雨水管网、一端连接所述雨水生物滞留设施并用于收集所述雨水生物滞留设施下渗雨水的雨水池、一端连接所述雨水池并用于输送雨水至绿化地的雨水回用系统、一端连接所述雨水池并用于输送雨水至市政雨水管网的雨水达标排放系统、一端连接所述雨水池并用于输送雨水至污水处理厂的应急排放系统、一端连接所述雨水池用于检测水质、上传监测数据并接收指令的管理站、连接所述管理站的另一端并能传递控制指令的数据中心、连接所述数据中心另一端并能发送控制指令的应用系统。

所述雨水生物滞留设施包括绿化层、填土层、填料层、砂层、砾石层和防渗层。

所述雨水池包括抽取池内雨水的潜水泵、排出超量雨水的溢流堰和采集水样的重金属在线监测设备探针。

所述雨水回用系统包括回用电动阀和绿化浇灌喷水装置。

所述雨水达标排放系统包括电动阀和市政雨水管网。

所述雨水应急排放系统包括电动阀和污水处理厂。

所述管理站包括重金属在线监测设备和用于接收/上传所述重金属在线监测设备数据的集中器。

所述数据中心包括数据库、数据发送端和控制单元。

所述应用系统包括业主层级应用系统、项目运营公司层级应用系统、市民层级应用系统。

本发明相对于现有技术的技术效果是：该城市河流重金属污染底泥处置产物生态风险可控资源化利用系统利用所述雨水生物滞留设施作为消纳所述底泥处置产物的场所，在解决所述底泥处置产物去向问题的同时，实现如下功能：绿化环境，调节局部小气候，削减面源污染，减少河流污染来源；利用所述防渗层和所述雨水池可实现下渗雨水的完全收集储存，消除了ph等环境因素变化时重金属渗出污染周边土体的风险；利用所述雨水回用系统实现收集雨水的循环利用，作为市政用水的补充。利用所述应用系统统筹管理所述雨水池、所述管理站、所述数据中心、所述雨水回用系统、雨水达标排放系统、雨水应急排放系统，实现对所述雨水生物滞留系统下渗雨水的重金属在线监测、水质监测信息发布、达标回用或排放至市政雨水管、不达标应急处置的功能，做到了重金属污染底泥处置产物资源化利用风险的可控化和最低化。

本发明提供的城市河流重金属污染底泥处置产物生态风险可控资源化利用系统利用所述雨水生物滞留设施、所述雨水池、所述雨水回用系统、所述雨水达标排放系统、所述雨水应急排放系统、所述管理站、所述数据中心、所述应用系统实现了对所述底泥处置产物的生态友好型的资源化利用，对底泥处置产物雨水渗滤液的完全收集、二次利用、监控及应急处置，对重金属渗出风险的可控化和最低化，做到了消除公众对于重金属污染底泥处置产物资源化利用生态风险的担忧，推动重金属污染底泥处置产物资源化利用的进程。

附图说明

图1是本发明的总体框架图；

图2是本发明的具体框架图；

图3是本发明戏中雨水生物滞留设施的断面图；

其中：

10雨水生物滞留设施11绿化层

12填土层13填料层

14砂层15砾石层

16防渗层

20雨水池21重金属在线监测设备探针

22溢流堰23潜水泵

30雨水回用系统31回用电动阀

32浇灌喷水装置40雨水达标排放系统

41排放电动阀42市政雨水管网

50雨水应急排放系统51应急电动阀

52污水处理厂60管理站

61重金属在线监测设备62集中器

70数据中心71数据库

72数据发送端73控制单元

80应用系统

81项目运营公司层级应用系统

82市民层级应用系统

83业主层级应用系统。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1~3所示，本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥工业化处理与再生系统包括利用重金属污染底泥处置产物作为构成部分的雨水生物滞留设施10、一端连接所述雨水生物滞留设施10用于收集所述雨水生物滞留设施表面溢流雨水的市政雨水管网42、一端连接所述雨水生物滞留设施并用于收集所述雨水生物滞留设施下渗雨水的雨水池20、一端连接所述雨水池并用于输送雨水至绿化地的雨水回用系统30、一端连接所述雨水池并用于输送雨水至市政雨水管网的雨水达标排放系统40、一端连接所述雨水池并用于输送雨水至污水处理厂的应急排放系统50、一端连接所述雨水池用于检测水质、上传监测数据并接收指令的管理站60、连接所述管理站60的另一端并能传递控制指令的数据中心70、连接所述数据中心70另一端并能发送控制指令的应用系统80。

本发明实施例提供的河湖泊涌污染底泥工业化处理与再生系统利用所述雨水生物滞留设施10作为消纳所述底泥处置产物的场所，在解决所述底泥处置产物去向问题的同时，实现如下功能：绿化环境，调节局部小气候，削减面源污染，减少河流污染来源；利用所述防渗层16和所述雨水池20可实现下渗雨水的完全收集储存，消除了ph等环境因素变化时重金属渗出污染周边土体的风险；利用所述雨水回用系统30实现收集雨水的循环利用，作为市政用水的补充。利用所述应用系统80统筹管理所述雨水池20、所述管理站60、所述数据中心70、所述雨水回用系统30、雨水达标排放系统40、雨水应急排放系统50，实现对所述雨水生物滞留系统10下渗雨水的重金属在线监测、水质监测信息发布、达标回用或排放至市政雨水管42、不达标应急处置的功能，做到了重金属污染底泥处置产物资源化利用风险的可控化和最低化。

本发明实施例提供的城市河流重金属污染底泥处置产物生态风险可控资源化利用系统利用所述雨水生物滞留设施10、所述雨水池20、所述雨水回用系统30、所述雨水达标排放系统40、所述雨水应急排放系统50、所述管理站60、所述数据中心70、所述应用系统80实现了对所述底泥处置产物的生态友好型的资源化利用，对底泥处置产物雨水渗滤液的完全收集、二次利用、监控及应急处置，对重金属渗出风险的可控化和最低化，做到了消除公众对于重金属污染底泥处置产物资源化利用生态风险的担忧，推动重金属污染底泥处置产物资源化利用的进程。

请参照图1、图2和图3，进一步地，所述雨水生物滞留设施10包括绿化层11、填土层12、填料层13、砂层14、砾石层15和防渗层16。所述绿化层11用于减缓强降雨对土壤的冲刷、阻滞雨水径流、富集重金属、初步降解有机污染、净化雨水，所述填土层12是重金属污染底泥处置产物（余土）的主要消纳场所，所述填料层13以沸石、底泥处置产物（余砂）为主要组分，是所述雨水生物滞留设施10吸附有机污染物和氮磷、微生物降解有机污染物的主要场所，所述砂层14由粒径较小余砂构成，用于防止所述填土层12、填料层13介质流失，所述砾石层15是用于安装集水管并收集净化后雨水，所述防渗层16可减少重金属下渗雨水排入周围土体的风险，所述余土为重金属污染底泥经固化脱水处置后的产物，所述余砂为重金属污染底泥经泥砂分离并清洗所得的砂粒，根据沉砂区位置不同，分为一级余砂（粒径较大）、二级余砂（粒径较小）。

在该实施例中，所述绿化层11首选能耐淹耐旱、具备重金属吸附能力及污染物降解能力的植物，例如大花营草、麦冬、沙地柏、景天等。所述填土层12最高厚度1.8m内，主要由余土构成，表层覆盖20cm种植土。余土由淤泥质粘性底泥固化产生，本身具有黏度，在固化过程中亦添加sio2、al2o3等，提高了余土的黏性，具备较强的保水能力。填土层12上设有雨水溢流口，在降雨水量过大时能及时将雨水排走，以防大面积的雨水漫淹。所述填料层13厚度1m，由60%一级余砂、15%沸石、15%蛭石、10%甘蔗渣构成，沸石可吸附部分有机物和氮磷，同时与一级余砂共同形成的堆体具有相当的空隙，为微生物提供了活动场所。甘蔗渣是微生物生长的理想碳源，为常规异养菌降解有机质及反硝化菌脱氮提供了能源。所述砂层14厚度不低于0.1m，由二级余砂构成，主要用于防止土壤填料介质的流失，同时可有效截留悬浮物质进入碎石层堵塞集水管孔眼。所述砾石层15厚度0.3m，由上而下分别包括2-4mm砂砾0.1m，2-8mm砂砾0.1m，8-16mm砂砾0.1m，16-32mm砂砾0.1m，所述砾石层底部安装dn100雨水收集支管和dn150雨水收集干管。所述防渗层16采用hdpe土工膜，可减少含重金属下渗雨水排入周围土体的风险。

请参照图1和图2，进一步地，所述雨水池20包括潜水泵23、所述溢流堰22和所述重金属在线监测设备探针21，所述潜水泵23用于抽取所述雨水池内雨水，所述溢流堰22用于排出超量雨水，所述重金属在线监测设备探针21用于采集水样。

在该实施例中，所述雨水池20按照深圳市30年一遇降雨量、60min降雨历时的暴雨强度下，可储存所述雨水生物滞留设施10在1h内所下渗的雨水，雨水下渗系数为25%。

请参照图1和图2，进一步地，所述雨水回用系统30包括回用电动阀31和浇灌喷水装置32，所述回用电动阀31与所述雨水池潜水泵23用于控制雨水进入所述浇灌喷水装置32通道的开闭。

请参照图1和图2，进一步地，所述雨水达标排放系统40包括排放电动阀41和市政雨水管网42，所述排放电动阀41用于控制所述雨水池雨水进入所述市政雨水管网42通道的开闭。

请参照图1和图2，进一步地，所述雨水应急排放系统50包括应急电动阀51和污水处理厂52，所述电动阀用于控制所述雨水池雨水进入污水处理厂52通道的的开闭。

在该实施例中，所述雨水回用系统30、所述雨水达标排放系统40和所述雨水应急排放系统50运行模式是这样的：若所述雨水池雨水水质重金属含量满足《地表水环境质量标准》gb3838-2002ⅴ类标准，且不需要进行浇灌，则所述电动阀排放41开启，所述电动阀31和51关闭；若所述雨水池雨水水质重金属含量满足《地表水环境质量标准》gb3838-2002ⅴ类标准，且需要进行浇灌，则所述电动阀31开启，所述排放电动阀41和51关闭；若所述雨水池雨水水质重金属含量不满足《地表水环境质量标准》gb3838-2002ⅴ类标准，则所述应急电动阀51开启，所述电动阀31和41关闭。

请参照图1和图2，进一步地，所述管理站60包括重金属在线监测设备61和集中器62，所述重金属在线监测61设备根据设定频率对所述雨水池水质进行检测，所述集中器62用于接收所述重金属在线监测设备61传输的数据、上传数据至所述数据中心70、接收所述数据中心70控制指令，直接控制所述雨水回用系统30、所述雨水达标排放系统40、所述雨水应急排放系统50的运行。

请参照图1和图2，进一步地，所述数据中心70包括数据库71、数据发送端72和控制单元73，所述数据库71用于接收所述集中器数据并进行分析提炼，由所述数据发送端72通过无线专网或卫星信号网发出，所述控制单元73用于接收指令并向所述集中器62发送指令。

请参照图1和图2，进一步地，所述应用系统80包括业主层级应用系统83、项目运营公司层级应用系统81、市民层级应用系统82，所述业主层级应用系统83功能通过所述数据中心互联业主政务公开系统并上传当日重金属监测报告来实现，所述项目运营公司层级应用系统81主要用于评价重金属数据及开发预测模型，顺序通过所述数据中心和所述管理站集中器控制所述电动阀31、41、51及所述潜水泵23的启闭，所述市民层级应用系统82包括手机app客户端系统，所述机app客户端系统登陆后可获取已评价达标情况的水质监测报告。

在该实施例中，所述应用系统80为监测信息最终的接收方，其中所述项目公司层级应用系统81统筹管理所述数据中心70和所述管理站60，所述项目公司层级应用系统81根据水质重金属含量满足《地表水环境质量标准》gb3838-2002ⅴ类标准的情况及时给所述数据中心控制单元73下达相应的指令，所述控制单元73再向所述集中器62传递指令，集中器62直接控制所述雨水达标排放系统40、雨水回用系统30和雨水应急排放系统50的运行切换，所有的数据传和指令均通过无线专网或卫星通信网发送。

本发明提供的城市河流重金属污染底泥处置产物生态风险可控资源化利用系统利用所述雨水生物滞留设施10、所述雨水池20、所述雨水回用系统30、所述雨水达标排放系统40、所述雨水应急排放系统50、所述管理站60、所述数据中心70、所述应用系统80实现了对所述底泥处置产物的生态友好型的资源化利用，对底泥处置产物雨水渗滤液的完全收集、二次利用、监控及应急处置，对重金属渗出风险的可控化和最低化，做到了消除公众对于重金属污染底泥处置产物资源化利用生态风险的担忧，推动重金属污染底泥处置产物资源化利用的进程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。