一种黑臭水体底泥的处理系统的制作方法

本实用新型属于环保技术领域，特别涉及一种黑臭水体底泥的处理系统。

背景技术：

黑臭水体是指受到未经处理或部分处理的污水排放长期污染的城市地表水体。污水中含有的富营养物质（磷和氮）会导致生物质的过量繁殖并与无机颗粒一起沉积。河底底泥富含有机物（如COD（ChemicalOxygeDemad，化学需氧量），BOD5（五日生化需氧量））、磷和氮。这会导致氧气损耗，并最终导致恶臭物质的形成，如氨和硫化氢。为了修复此类地表水，河道底泥需要首先被移除。

从黑臭水体河底移除的泥水混合物，含高浓度的有机物、磷及恶臭物，常见含有重金属和/或有毒有机物的其他污染。因此，底泥不能被直接回用。通常的处理方法是底泥经脱水后弃置在填埋场。然而脱水产生的滤出液中也包含高污染的有机物及营养物，不能直接排放到地表水中。

黑臭水体的底泥不同于其他底泥的特点是含有高浓度的有机物、磷及恶臭物，例如氨及硫化氢。其他现有工艺是为去除有机物而设计的。由于仍然附着磷及恶臭物质，经此类技术分离出的颗粒不适合回用。目前，现有的方法有根据颗粒大小以及密度差异进行分选处理的，但是这种方法并不能去除营养物质和黑臭物质，而且由于有机物质附着在黑臭水体底泥的无机颗粒上，该方法分离出的颗粒质量不能满足建筑材料的回用标准。除了含有机物及磷的固体污染物，水中也含有大量的氨（大于10mg/l）及硫化氢（大于20mg/kg DS）。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本实用新型公开了一种黑臭水体底泥的处理系统，采用此技术方案对于黑臭水体的底泥进行处理后，需填埋处置的物料量可以减少50%-75%，并能净化分离出的水，更加环保。

对此，本实用新型采用的技术方案为：

一种黑臭水体底泥的处理系统，其包括预处理单元、一级分选和淋洗单元、二级分选和淋洗单元、残渣脱水单元和水处理单元，所述黑臭水体底泥在预处理单元加入稀释水预处理并稀释后，进入一级分选和淋洗单元；

所述一级分选和淋洗单元的溢流出口与二级分选和淋洗单元连接，所述二级分选和淋洗单元的溢流出口与残渣脱水单元连接，所述残渣脱水单元的液体出口与水处理单元连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述水处理单元包括水的物理化学处理单元和水的生物处理单元，所述残渣脱水单元的液体出口与水的物理化学处理单元连接，所述水的物理化学处理单元的液体出口与水的生物处理单元连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述水的物理化学处理单元的液体出口与预处理单元的液体入口连接；所述水的生物处理单元的液体出口与一级分选和淋洗单元、二级分选和淋洗单元的液体入口连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述黑臭水体底泥的处理系统包括第一脱水装置和第二脱水装置，所述一级分选和淋洗单元的分离物进入第一脱水装置，所述第一脱水装置的滤出液与二级分选和淋洗单元的入口连接；所述二级分选和淋洗单元的分离物进入第二脱水装置，所述第二脱水装置的滤出液与残渣脱水单元的入口连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述一级分选和淋洗单元包括第一分离器和第一分级器，所述第一分离器的溢流口与二级分选和淋洗单元的入口连接，所述第一分离器的底流口与第一分级器的入口连接，所述第一分级器设有淋洗水入口，所述第一分级器的分离物出口与第一脱水装置连接，所述第一分级器的液体出口与二级分选和淋洗单元的入口连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述二级分选和淋洗单元包括第二分离器和第二分级器，所述第二分离器的溢流口与残渣脱水单元的入口连接，所述第二分离器的底流口与第二分级器的入口连接，所述第二分级器设有淋洗水入口，所述第二分级器的分离物出口与第二脱水装置连接，所述第二分级器的液体出口与残渣脱水单元连接。

采用此技术方案，底泥进入预处理单元加入稀释水进行预处理，稀释成混合液。然后混合液进入第一分离器，进行颗粒粒径分选。截断粒径取决于回用材料的质量要求，通常推荐在0.06mm 到 0.08mm之间。底流进入第一分级器，淋洗水被引入第一分级器，去除低密度颗粒并去除污水分离颗粒。经分选清洁的颗粒从分级器移除，并在第一脱水装置上进行脱水，推荐使用脱水格栅。经脱水淋洗的颗粒被排出并可作为建筑材料回用。第一分离器和第一分级器的溢流，及脱水产生的滤出液进入第二分离器，截断粒径取决于回用材料的质量要求以及污染物负荷，通常推荐在0.01mm到0.04mm之间。底流进入第二分级器，推荐为螺旋型，引入淋洗水用于去除低密度颗粒，并去除污水分离颗粒。经分选清洁的颗粒在第二脱水装置上脱水，推荐使用真空带式脱水机；经脱水清洁的颗粒被排出并可作为建筑材料回用。

作为本实用新型的进一步改进，所述残渣脱水单元包括第一搅拌池和脱水设备，所述第一搅拌池设有脱水剂加入口，残渣在第一搅拌池中均衡后进入脱水设备进行脱水。

采用此技术方案，第二分离器的溢流，第二分级器中排出的残渣以及第二脱水装置滤出液进入第一搅拌池。并且，水的物理化学处理阶段沉淀池产生的污泥，水的物理化学处理阶段过滤装置产生的反冲洗水和水的生物处理阶段污泥分离器产生的污泥进入第一搅拌池。残渣脱水需投入脱水剂。推荐使用压滤机、离心分离机或带式压滤机。经脱水的残渣通常占固体总进量的25-50%，最终被弃置。

作为本实用新型的进一步改进，所述物理化学处理单元包括第二搅拌池、絮凝池、沉淀池、第三搅拌池、过滤装置和第一缓冲池，所述残渣脱水设备的液体出口与第二搅拌池连接，所述第二搅拌池的出口与絮凝池连接，所述絮凝池与沉淀池连接，所述沉淀池的固体出口与第一搅拌池连接；所述沉淀池的液体出口与第三搅拌池连接，所述第三搅拌池与过滤装置连接，所述过滤装置的反冲洗水出口与第一搅拌池连接，所述过滤装置的过滤水出口与第一缓冲池连接，所述第一缓冲池与生物处理单元的入口连通。

此阶段中，残渣脱水的滤出液进入第二搅拌池，根据水质，加入一种除磷用的沉淀剂和/或絮凝剂，然后滤出液进入絮凝池，之后进入沉淀池。沉淀池的液体溢流进入第三搅拌池中，加入混凝剂或絮凝剂，然后进入过滤装置，推荐使用盘式过滤器、鼓式过滤器或微滤器。过滤装置的反冲洗水排入第一搅拌池中，处理后的水进入第一缓冲池，一部分处理的水用于稀释水。

作为本实用新型的进一步改进，所述生物处理单元包括固定膜反应器、污泥分离器和第二缓冲池，所述固定膜反应器的入口与第一缓冲池连接，所述固定膜反应器的出口与污泥分离器连接，所述污泥分离器的液体出口与第二缓冲池连接，所述污泥分离器的分离物出口与第一搅拌池连接；所述第一缓冲池的出口与预处理单元的稀释水入口连接；所述第二缓冲池的出口与第一分级器的淋洗水入口、第二分级器的淋洗水入口连接。

经过物理化学处理单元进行处理后的剩余部分在固定膜反应器中进一步生物处理。有机物被去除，氨氮和硫化氢在好氧过程中被氧化；从而，黑臭物质被氧化并去除，多余污泥在污泥分离器中被移除并回流到第一搅拌池中。经处理的水进入第二缓冲池中，一部分用于一级分级器淋洗水和二级分级器淋洗水，余下的水可排进地表水体。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一缓冲池的出口与预处理单元的液体入口连接，即经过物理化学处理后的水一部分作为稀释水使用，一部分进一步进行处理。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二缓冲池的出口与第一分级器的淋洗水入口、第二分级器的淋洗水入口连接。即经过生物处理单元处理后的水一部分作为淋洗水使用，一部分可以排放。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二搅拌池设有沉淀剂或絮凝剂入口，所述第三搅拌池设有混凝剂或絮凝剂入口。

优选的，所述第一分离器、第二分离器为水力旋流器。

优选的，所述第一分级器为上流式分级器，所述第二分级器为螺旋型分级器。采用此技术方案，用上流式分级器淋洗大于第一截断粒径部分的颗粒，用螺旋型分级器淋洗大于第二截断粒径部分的颗粒，可以取得更好的分级效果

优选的，所述第一脱水装置为脱水格栅。

优选的，所述第二脱水装置为真空带式脱水机。

优选的，所述残渣脱水设备为压滤机、离心分离机或带式压滤机。

优选的，所述过滤装置为盘式过滤器，鼓式过滤器或微滤器。

优选的，所述预处理单元包括淋洗格栅。

采用上述处理系统进行黑臭水体底泥的处理，包括以下步骤：

步骤S1，向黑臭水体底泥加入稀释水，进行预处理，去除粗料，并打散结块。

步骤S2，将经过步骤S1处理后的混合液进行一级分选和淋洗，得到大于第一截止粒径的物质和第一溢流液；在步骤S2中，用较高质量的淋洗水进行淋洗，可以去除有机物、小颗粒、磷、氨及硫化氢。

步骤S3，将第一溢流液进行二级分选和淋洗，得到大于第二截止粒径的物质和第二溢流液；其中，所述第二截止粒径小于第一截止粒径；该步骤中，使用高质量的淋洗水进一步去除有机物、小颗粒、磷、氨及硫化氢。

步骤S4，对第二溢流液进行脱水，得到残渣和滤出液；该步骤中，经脱水的残渣被弃置。滤出液因含溶解物质、小颗粒而被高度污染，应进行进一步的处理。

步骤S5，对滤出液进行物理化学处理；在此阶段磷被沉降，细颗粒被去除，经处理的滤出液可达到TP（total phosphorus，总磷） < 0.5 mg/l及SS（Suspended solid，固体悬浮物） < 10 mg/l。处理后的水可以在内部循环回用作为稀释水，这可以大量减少运行费用及对环境的影响。

步骤S6，对步骤S5处理后的滤出液进行生物处理。该步骤中，有机污染物（COD，BOD5）被去除，恶臭物质如氨和硫化氢被氧化。处理后的水的浓度可达到BOD5< 10 mg/l及NH3-N < 1 mg/l。经处理的水可以作为高质量的淋洗水在一级分选和淋洗和二级分选和淋洗循环使用，余下的水可安全排放进地表水。优选的，二级水处理优选在固定膜反应器中进行。

采用此技术方案，通过分选和淋洗两种粒径分段的颗粒，被填埋处置量通常可以减少50%-75%。而且从混合物中分离出的水经两级处理在内部循环使用，物理化学处理阶段小颗粒及磷被去除；生物处理去除有机物及恶臭物质如氨和硫化氢。通过两次分选和淋洗阶段，去除污染物及恶臭物，最终得到的去除固体物质的品质得以提升，通常可达到VSS < 5%，适合回用，例如回用为建筑材料。

优选的，步骤S2中，对大于第一截止粒径的物质进行脱水，将脱水后的滤出液与第一溢流液一起进行二级分选和淋洗。根据回用要求，颗粒的第一截止粒径一般推荐在0.06mm 到 0.08mm。大于所选截断粒径的颗粒被清洗，脱水并可作为建筑材料回用。

优选的，步骤S3中，对大于第二截止粒径的物质进行脱水，将脱水后的滤出液与第二溢流液一起在残渣脱水单元进行脱水。根据回用要求及污染物负荷，颗粒的第二截止粒径一般推荐在0.01mm 到 0.04mm。大于所选截断粒径的颗粒被清洗，脱水并可作为建筑材料回用。

优选的，步骤S5中，对滤出液进行物理化学处理后的水一部分作为步骤S1的稀释水回用；步骤S6中，物理化学处理过的剩余滤出液进行生物处理，进行生物处理后的水一部分作为淋洗水回用。

采用上述技术方案，步骤S5中，对滤出液进行物理化学处理后，水中TP < 0.5 mg/l，SS < 10 mg/l；步骤S6中，进行生物处理后的水中有机物含量为：BOD5< 10 mg/l，NH3-N < 1 mg/l。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

采用本实用新型的技术方案，对黑臭水体底泥进行处理后需填埋处置的物料量可以减少50%-75%，并净化水。磷和小颗粒从稀释水中被去除；在水的生物处理中，有机物和恶臭物质如氨和硫化氢从淋洗水中被去除。在分级器的淋洗过程中，颗粒表面去除了有机物，受污染的水被洗去。有机物、磷、NH3、H2S和其他污染物从颗粒中被去除，使颗粒可以回收；生物处理后的水可排放或者作为淋洗水。整个过程中磷和小颗粒通过沉降，混凝，絮凝，沉淀及过滤在水的物理化学处理过程中被去除。底泥根据粒径可以被分为两部分，并作为建筑材料回用；整个系统中的水也在内部进行循环回用，减少了运行费用和对环境的影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的一种黑臭水体底泥的处理系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的一种黑臭水体底泥的处理系统的结构示意图。

附图标记包括：

S1 预处理单元，

S2 一级分选和淋洗单元，

S3 二级分选和淋洗单元，

S4 残渣脱水单元，

S5 物理化学处理单元，

S6 生物处理单元，

11 淋洗格栅，

21 第一分离器，

22 第一分级器，

23 第一脱水装置，

31 第二分离器，

32 第二分级器，

33 第二脱水装置，

41 第一搅拌池，

42 残渣脱水设备，

43 脱水剂加入口；

51 第二搅拌池，

52 絮凝池，

53 沉淀池，

54 第三搅拌池，

55 过滤装置，

56 第一缓冲池；

57 沉降剂或絮凝剂入口，

58 混凝剂或絮凝剂入口；

61 固定膜反应器，

62 污泥分离器，

63 第二缓冲池；

100 黑臭水体底泥，

200 稀释水，

300 粗料，

400 淋洗水，

500 大于第一截止粒径的物质，

600 大于第二截止粒径的物质，

700 残渣，

800 残渣脱水滤出液，

900 经处理的剩余水。

具体实施方式

下面对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，一种黑臭水体底泥的处理系统，其包括预处理单元S1、一级分选和淋洗单元S2、二级分选和淋洗单元S3、残渣脱水单元S4，水的物理化学处理单元S5和水的生物处理单元S6，所述黑臭水体底泥100在预处理单元S1加入稀释水200稀释并预处理后，进入一级分选和淋洗单元S2，加入淋洗水400进行处理；所述一级分选和淋洗单元S2的液体出口与二级分选和淋洗单元S3连接，引入淋洗水400进行处理；所述二级分选和淋洗单元S3的液体出口与残渣脱水单元S4连接，所述残渣脱水单元S4的液体出口与物理化学处理单元S5连接，所述物理化学处理单元S5的液体出口与生物处理单元S6连接。

如图1所示，采用上述黑臭水体底泥的处理系统对黑臭水体底泥进行处理，包括以下步骤：

步骤S1，向黑臭水体底泥100加入稀释水200，进行预处理，去除粗料300，并打散结块。

步骤S2，将经过步骤S1处理后的混合液进一步分选和淋洗，得到大于第一截止粒径的物质500和第一溢流液；对大于第一截止粒径的物质500进行脱水；大于第一截止粒径的物质500脱水后可以作为为建筑材料回收。

步骤S3，将步骤S2脱水后的滤出液与第一溢流液一起进行二级分选和淋洗，得到大于第二截止粒径的物质600和第二溢流液；其中，所述第二截止粒径小于第一截止粒径，所述第一截止粒径优选为0.06mm ~ 0.08mm；所述第二截止粒径优选为0.01mm ~ 0.04mm。所述大于第二截止粒径的物质600脱水后可以作为为建筑材料回收。

步骤S4，对残渣进行脱水。步骤S3二级分选和淋洗产生的溢流和滤出液以及水的物理化学处理S5和生物处理S6产生的残渣合并后进行脱水，得到残渣700和滤出液800；残渣700可以弃置。

步骤S5，对滤出液800进行物理化学处理，处理后的水一部分作为步骤S1的稀释水200。

步骤S6，对步骤S5产生的水进行生物处理，处理后的水一部分内部循环作为淋洗水400。处理后的剩余水900可排放。

优选的，步骤S5中，对滤出液800进行物理化学处理，控制水中TP < 0.5 mg/l，SS < 10 mg/l；步骤S6中，进行生物处理后的水中有机物含量为：BOD5 < 10 mg/l，NH3N < 1 mg/l。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，所述预处理单元S1包括淋洗格栅11。所述一级分选和淋洗单元S2包括第一分离器21和第一分级器22，和第一脱水装置23。所述第一分离器21的上溢流口与二级分选和淋洗单元S3的入口连接，所述第一分离器21的底流口与第一分级器22的入口连接，所述第一分级器22设有淋洗水400入口，所述第一分级器22的分离物出口与第一脱水装置23连接，所述第一分级器22的液体出口和第一脱水装置滤出液与二级分选和淋洗单元S3的入口连接；所述二级分选和淋洗单元包括第二分离器31和第二分级器32和第二脱水装置33，所述第二分离器31的上溢流口与残渣脱水单元S4的入口连接，所述第二分离器31的底流口与第二分级器32的入口连接，所述第二分级器32设有淋洗水400入口，所述第二分级器32的分离物出口与第二脱水装置33连接，所述第二分离器31、第二分级器32和第二脱水装置33的滤出液与残渣脱水单元S4连接。

如图2所示，所述的黑臭水体底泥的处理系统还包括第一脱水装置23和第二脱水装置33，所述一级分选和淋洗单元S2的分离物出口与第一脱水装置23连接，所述第一脱水装置23的液体出口与二级分选和淋洗单元S3的入口连接。

这里对大于第一截止粒径的物质500进行脱水，脱水后的固体可以作为建筑材料回收，滤出液进入二级分选和淋洗单元S3进行进一步处理。

所述二级分级器32的分离物出口与第二脱水装置33连接，大于第二截止粒径的物质600被脱水。所述第二脱水装置33的滤出液与残渣脱水单元S4的入口连接。脱水后的固体可以作为建筑材料回收。

如图2所示，所述残渣脱水单元S4包括第一搅拌池41和残渣脱水设备42，所述第一搅拌池41设有脱水剂加入口43，液体通过第一搅拌池41搅拌后进入脱水设备42进行脱水。

如图2所示，所述水的物理化学处理单元S5包括第二搅拌池51、絮凝池52、沉淀池53、第三搅拌池54、过滤装置55和第一缓冲池56，所述残渣脱水设备42的滤出液800与第二搅拌池51连接，所述第二搅拌池51的出口与絮凝池52连接，所述絮凝池52与沉淀池53连接，所述沉淀池53的污泥出口与第一搅拌池41连接。所述沉淀池53的溢流与第三搅拌池54连接，所述第三搅拌池54与过滤装置55连接，所述过滤装置55的反冲洗水出口与第一搅拌池41连接，所述过滤装置55的滤出液与第一缓冲池56连接，所述第一缓冲池56与生物处理单元S6的入口及预处理单元S1的稀释水入口连通。所述第二搅拌池51设有沉降剂或絮凝剂入口57，所述第三搅拌池54设有混凝剂或絮凝剂入口58。

如图2所示，所述生物处理单元S6包括固定膜反应器61、污泥分离器62和第二缓冲池63，所述固定膜反应器61的入口与第一缓冲池56连接，所述固定膜反应器61的出口与污泥分离器62连接，所述污泥分离器62的液体出口与第二缓冲池63连接，所述污泥分离器62的分离物出口与第一搅拌池41连接。所述第二缓冲池63储存的水可以作为淋洗水400回用或作为剩余水900排放。

如图2所示，所述第一缓冲池56的出口与固定膜反应器61、淋洗格栅11的液体入口连接；即经过初步处理的水作为稀释水200使用。所述第二缓冲池63的出口与第一分级器22的淋洗水400入口、第二分级器32的淋洗水400入口连接。即经过生物处理的水可以作为一级分选和淋洗单元S2和二级分选和淋洗单元S3的淋洗水400回用。

优选的，如图2所示，所述第一分离器21、第二分离器31为水力旋流器。所述第一分级器22是上流式分级器。所述第二分级器32为螺旋型分级器。所述第一脱水装置23为脱水格栅。所述第二脱水装置33为真空带式脱水机。所述残渣脱水设备42为压滤机、离心分离机或带式压滤机。所述过滤装置55为盘式过滤器、鼓式过滤器或微滤池。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。