一种河湖库塘污染底泥模块化脱水方法及其脱水系统与流程

1.本发明属于河湖底泥处理技术领域，尤其是涉及一种河湖库塘污染底泥模块化脱水方法及其脱水系统。


背景技术：

2.随着我国生态文明建设的日益加快，水生态治理要求日益严格，内源污染是影响黑臭水体的重要因素，在内源污染治理中，河湖库塘污染底泥的清理对水体治理具有十分重要的意义，是水环境综合整治中的一项重要措施。环保清淤旨在改善河湖的水环境，清除水体中含有污染物质的底泥，阻断污染源，减少水体污染而采取的措施。其中，大量被清除的淤泥也需要被妥善处理，而大批量的淤泥减容、干化后才更方便后一步环保处置。
3.目前，面向河湖库塘污染底泥的异位处理，常规方法主要包括：堆场处理、真空预压处理、土工管袋处理等方法。上述方法存在工期长、占地面积大、环保性差等问题。机械脱水方法因占地面积小、工期短、环保性强等特点，促进了河湖库塘的内源污染治理进程，但是机械脱水方法存在组建周期长、基建投资高、底泥可利用性低以及后续余水处理成本高，使得机械脱水的方法难以可持续应用。
4.因此，为了解决上述技术问题，需要设计一种能够快速搭建、组建灵活性强、设备可重复使用，降低工程建设成本的河湖库塘污染底泥模块化脱水方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种组建灵活性强、工程建设成本低、搭建速度快、底泥处理效率高的河湖库塘污染底泥模块化脱水方法。
6.本发明的另一个目的是提供一种基于河湖库塘污染底泥模块化脱水方法的脱水系统。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种河湖库塘污染底泥模块化脱水方法，包括以下步骤：
9.s1.污染底泥的预处理：将河湖库塘的污染底泥输送至除杂筛分机中，通过除杂筛分机筛分拦截出污染底泥中的大块固体杂质，并将该固体杂质转运至底泥固结场堆存，除杂筛分机的筛下物为泥浆，该泥浆自流入深锥形浓密机，其中，筛分后的泥浆含固率为1％
‑
5％；
10.s2.泥浆一级浓缩：泥浆从深锥形浓密机的顶部进入，通过与深锥形浓密机连通的联合加药进溶装置向所述深锥形浓密机中加入复合絮凝剂，对泥浆进行调理，加快泥水分层生成高浓度泥浆和上清液，从深锥形浓密机的顶部溢出上清液，从底部输出高浓度泥浆，高浓度泥浆含固率为15％
‑
25％，输出的高浓度泥浆输送至泥浆调理罐，上清液经管道自流入至钢构集水池，若原状土中粒径d>0.075mm的颗粒质量大于原状土总质量的50％时，则执行步骤s3，当原状土中粒径d>0.075mm的颗粒质量小于原状土总质量的50％时，则执行步骤s4；
11.s3.泥浆二级处理：通过与泥浆调理罐连通的固体药剂料仓向泥浆调理罐中加入助滤剂，助滤剂使用量为泥浆干基质量的3％
‑
5％，高浓度泥浆从泥浆调理罐的顶部进料，助滤剂与高浓度泥浆在泥浆调理罐中搅拌充分混匀，从泥浆调理罐的底部输出处理泥浆，其中处理泥浆的含固率为15％
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20％，并将该处理泥浆输送至机械脱水设备中；
12.s4.泥浆脱水处理：采用机械脱水设备对所述步骤s3中的处理泥浆进行深度脱水处理，经脱水处理后的底泥集中收集，脱水后的底泥含水率小于50％，后续对底泥进行资源化利用，处理泥浆脱水生成的滤液经管道自流入至钢构集水池；
13.s5.缓冲收集余水：钢构集水池收集所述步骤s2产生的上清液和步骤s4产生的滤液，平衡上清液和滤液水体的污染物浓度，并为后续设备的流量匹配进行缓冲，而后将余水泵入至理化处理设备；
14.s6.余水理化处理：余水进入理化处理设备，根据进水水质和出水水质要求，向余水中加入絮凝剂以去除余水中的有机污染物、固体悬浮物和总磷，并对理化处理后的余水进行检测，若检测达到排放要求，则排放至受纳水体；若检测不达标，则将理化后的余水经管道自流入至生物深度处理设备；
15.s7.余水深度处理：余水进入生物深度处理设备中，通过设置在生物深度处理设备中的悬浮填料促进微生物富集生长，消耗水体中的有机质，降低营养盐指标，进一步去除余水中的悬浮颗粒物、微生物和残余药剂，待达到排放要求后排放至受纳水体。
16.在上述技术方案中，所述深锥形浓密机的容量为物料1小时输送量的1/4
‑
1/3倍。
17.在上述技术方案中，所述步骤s1中的污染底泥通过管道或槽罐车输送至除杂筛分机中，筛分出的固体杂质通过人力或机械转运至底泥固结场堆存。
18.一种基于所述的河湖库塘污染底泥模块化脱水方法的脱水系统，包括依次连通的预处理单元、一级浓缩单元、二级处理单元、脱水单元、余水收集单元、余水处理单元和余水保障单元；
19.所述预处理单元包括除杂筛分机，用于筛分河湖库塘底泥的固体杂质和污染泥浆，所述除杂筛分机的筛上物为固体杂质，筛下物为高含水率污染泥浆；
20.所述一级浓缩单元包括深锥形浓密机和联合加药进溶装置，用于对高含水率污染底泥进行泥浆浓缩，所述深锥形浓密机与联合加药进溶装置通过管路连通以用于向深锥形浓密机中加入复合絮凝剂，所述深锥形浓密机顶部的出液口通过管路与余水收集单元连通，深锥形浓密机底部的出料口与二级处理单元连通；
21.所述二级处理单元包括泥浆调理罐和固体药剂料仓，所述泥浆调理罐与固体药剂料仓通过管路连通，所述泥浆调理罐内设有搅拌轴，高浓度泥浆与助滤剂在泥浆调理罐内搅拌混匀，所述泥浆调理罐底部的出料口与脱水单元连通；
22.所述脱水单元包括机械脱水设备，用于对泥浆调理罐处理后的泥浆进行脱水处理，经皮带输送机输出脱水减容后的泥饼，泥浆脱水产生的滤液通过管路与所述余水收集单元连通；
23.所述余水收集单元包括钢构集水池，所述钢构集水池由多个钢结构箱体组装而成，用于收集前端工序余水，并缓冲、调节所述模块化脱水系统的流量，为系统匹配产能；
24.所述余水处理单元包括理化处理设备，用于去除余水中的有机污染物、固体悬浮物总磷；
25.所述余水保障单元包括生物深度处理设备，用于消耗水体中的有机质，降低营养盐指标，进一步去除余水中的悬浮颗粒物、微生物和残余药剂。
26.在上述技术方案中，所述钢构集水池的容量为余水5
‑
10min的产量。
27.在上述技术方案中，所述机械脱水设备为隔膜板框压滤机。
28.在上述技术方案中，所述理化处理设备为超磁处理设备或沉淀池。
29.在上述技术方案中，所述生物深度处理设备包括生物处理罐和物理吸附罐，在所述生物处理罐的外侧设有曝气装置，所述曝气装置的曝气管设置在生物处理罐的底部以用于从生物处理罐的底部向上对水体进行充氧曝气，所述生物处理罐内填充有悬浮填料，所述物理吸附罐内填充有多孔吸附填料，用于吸附水中的杂质。
30.本发明具有的优点和积极效果是：
31.1.疏浚泥浆经除杂筛分后进行初级浓缩，泥浆质量含固率由预处理的1％
‑
5％提高至15
‑
20％，较传统沉淀池浓缩工艺，可显著提升泥浆浓度，而后再进行二级加药处理，伴随初级浓缩后泥浆浓度的提高，该环节加药量减少约20％，最后进行脱水产出固化泥土(含水率不超过50％)和余水，收集的泥土进行资源化利用，可以匹配免烧砖工艺、绿化土工艺等资源化方式，对余水进行净化处理待达标排放要求后排放至受纳水体；通过本发明的脱水方法中的多级处理能够整体加快污染底泥的脱水速度，提高污染底泥的处理效率。
32.2.本发明的脱水系统由单独的机械设备模块式组成，根据实际工况需求，灵活组建机械设备，有效提高脱水系统的搭建效率，模块化的机械设备可重复使用，显著降低了工程建设费用。
附图说明
33.图1是本发明的河湖库塘污染底泥模块化脱水方法的工艺流程图。
具体实施方式
34.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，决不限制本发明的保护范围。
35.实施例1
36.本发明以白洋淀清淤试点工程为例，待处理区域的面积为30亩的鱼塘，水质中总磷含量为1.1～1.25mg/l，cod为40～60mg/l，污染底泥厚度为20～50cm，污染底泥含水率为45％～50％，疏挖工程量为5000m3。
37.如图1所示，本发明的一种河湖库塘污染底泥模块化脱水方法，包括以下步骤：
38.s1.污染底泥的预处理：将河湖库塘的污染底泥输送至除杂筛分机中，通过除杂筛分机筛分拦截出污染底泥中的大块固体杂质(包括泥浆中的漂浮杂物、生活垃圾、杂草、垃圾及颗粒等)，并将该固体杂质转运至底泥固结场堆存，除杂筛分机的筛下物为泥浆，该泥浆自流入至深锥形浓密机，其中，筛分后的泥浆含固率为5％；
39.s2.泥浆一级浓缩：通过与深锥形浓密机连通的联合加药进溶装置(在专利名称为一种用于河道生态清淤底泥脱水的三联进溶加药装置，专利号为zl2019222779228中公开了加药装置)向所述深锥形浓密机中加入复合絮凝剂(复合絮凝剂在专利名称为一种河湖生态清淤底泥脱水用多孔生物聚合剂，专利号为zl2019112756648中公开)，加快泥水分离
并对泥浆浓缩(复合絮凝剂同时改善上清液的水质)，生成高浓度泥浆和上清液，泥浆从深锥形浓密机的顶部进入，经深锥形浓密机的搅拌，使得泥浆与药剂混匀，从深锥形浓密机的顶部溢出上清液，从底部输出高浓度泥浆，高浓度泥浆含固率为20％，输出的高浓度泥浆输送至泥浆调理罐，上清液经管道自流入至钢构集水池，当原状土中粒径d>0.075mm的颗粒质量大于原状土总质量的50％时(即为粉土时)，则执行步骤s3，当原状土中粒径d>0.075mm的颗粒质量小于原状土总质量的50％时，则执行步骤s4；
40.s3.泥浆二级处理：通过与泥浆调理罐连通的固体药剂料仓向泥浆调理罐中加入助滤剂(在专利名称为一种河湖生态清淤底泥板框压滤脱水用助滤底泥调理剂，申请号为2019112364957中公开了助滤剂)，助滤剂使用量为泥浆干基质量的3％
‑
5％，高浓度泥浆从泥浆调理罐的顶部进料，助滤剂与高浓度泥浆在泥浆调理罐中搅拌充分混匀，从泥浆调理罐的底部输出处理泥浆，并将该处理泥浆输送至机械脱水设备中；
41.s4.泥浆脱水处理：采用机械脱水设备对所述步骤s3中的处理泥浆进行深度脱水处理，经脱水处理后的底泥集中收集，脱水后的底泥含水率小于50％，后续对底泥进行资源化利用，处理泥浆脱水生成的滤液经管道自流入至钢构集水池；
42.s5.缓冲收集余水：钢构集水池收集所述步骤s2产生的上清液和步骤s4中产生的滤液，平衡上清液和滤液两部分水体的污染物浓度，并为后续设备流量匹配进行缓冲，而后将余水泵入至理化处理设备；
43.s6.余水理化处理：余水进入理化处理设备，根据进水水质和出水水质要求，向余水中加入絮凝剂以去除余水中的有机污染物、固体悬浮物、氨氮和总磷，并对理化处理后的余水进行检测，若检测达到排放要求(达标至地表v类水标准，总磷<0.4mg/l，氨氮<2mg/l，ph为6～9，cod<10)，则排放至受纳水体，若检测不达标，则将理化后的余水经管道自流入至生物深度处理设备；
44.s7.余水深度处理：余水进入生物深度处理设备中，通过设置在生物深度处理设备中的悬浮填料(碳纤维载体)促进微生物富集生长，消耗水体中的有机质，降低营养盐指标，进一步去除余水中的悬浮颗粒物、微生物和残余药剂，待达到排放要求(地表v类水标准)后排放至受纳水体(可回排至河湖库塘或排水沟)。
45.进一步地说，所述深锥形浓密机的容量为物料1小时输送量的1/3倍。
46.进一步地说，所述步骤s1中的污染底泥通过管道或槽罐车输送至除杂筛分机中，筛分出的固体杂质通过人力或机械转运至底泥固结场堆存。
47.对河湖库塘污染底泥经过对底泥的预处理、一级浓缩、二级处理、脱水处理和余水处理，提高底泥的可利用性，脱水处理中产生的余水能够净化达到排放标准。
48.实施例2
49.在实施例1的基础上，本发明的一种河湖库塘污染底泥模块化的脱水系统，包括：依次连通的预处理单元、一级浓缩单元、二级处理单元、脱水单元、余水收集单元、余水处理单元和余水保障单元；
50.所述预处理单元包括除杂筛分机，用于筛分河湖库塘底泥的固体杂质和污染泥浆，所述除杂筛分机的筛上物为固体杂质，筛下物为高含水率污染泥浆；
51.所述一级浓缩单元包括深锥形浓密机和联合加药进溶装置，用于对高含水率污染底泥进行泥浆浓缩，所述深锥形浓密机与联合加药进溶装置通过管路连通以用于向深锥形
浓密机中加入复合絮凝剂，所述深锥形浓密机顶部的出液口通过管路与余水收集单元连通，深锥形浓密机底部的出料口与二级处理单元连通；
52.所述二级处理单元包括泥浆调理罐和固体药剂料仓，所述泥浆调理罐与固体药剂料仓通过管路连通，所述泥浆调理罐内设有搅拌轴，高浓度泥浆与助滤剂在泥浆调理罐内搅拌混匀，所述泥浆调理罐底部的出料口与脱水单元连通；
53.所述脱水单元包括机械脱水设备，用于对泥浆调理罐处理后的处理泥浆进行脱水处理，脱水后的泥浆输出，泥浆脱水产生的滤液通过管路与所述余水收集单元连通；
54.所述余水收集单元包括钢构集水池，所述钢构集水池由多个钢结构箱体组装而成，用于收集前端工序余水，并缓冲、调节所述模块化脱水系统的流量，为系统匹配产能；
55.所述余水处理单元包括理化处理设备，用于去除余水中的有机污染物、固体悬浮物和总磷；
56.所述余水保障单元包括生物深度处理设备，用于消耗水体中的有机质，降低营养盐指标，进一步去除余水中的悬浮颗粒物、微生物和残余药剂。
57.进一步地说，所述钢构集水池的容量为余水10min的产量。
58.进一步地说，所述机械脱水设备为隔膜板框压滤机。
59.进一步地说，所述理化处理设备为超磁处理设备或沉淀池。
60.进一步地说，所述生物深度处理设备包括生物处理罐和物理吸附罐，在所述生物处理罐的外侧设有曝气装置，所述曝气装置的曝气管设置在生物处理罐的底部以用于从生物处理罐的底部向上对水体进行充氧曝气，所述生物处理罐内填充有悬浮填料(例如碳纤维)，所述物理吸附罐内填充有多孔吸附填料，用于吸附水中的杂质。
61.所述预处理单元、一级浓缩单元、二级处理单元、脱水单元、余水收集单元、余水处理单元和余水保障单元均为机械设备，可以根据实际处理底泥的情况进行灵活组装，模块化所述脱水系统，使得脱水系统的组建周期短、组建灵活性强、搭建效率高，明显降低了工程建设费用。
62.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
63.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
64.以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。