CN106587566A - 一种高有机质底泥的处理方法及其水溶液的应用 - Google Patents

一种高有机质底泥的处理方法及其水溶液的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高有机质底泥的处理方法及其水溶液的应用，该方法包括如下步骤：(1)将高有机质底泥，经过疏浚后输送到均含有静态混合器的第一管道和第二管道中；(2)向第一管道中投放强碱性溶液，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应；(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂溶液，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应；(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到土工袋编织物中进行脱水减容。本方法对疏浚底泥的处理量大，场地占用面积小，工艺简单，并且有效抑制了有机质对疏浚泥固结的抑制作用；该应用通过回收含有腐植酸的水溶液加工复合化肥提高了资源利用率。

Description

一种高有机质底泥的处理方法及其水溶液的应用
技术领域
本发明涉及处理海洋、江河、水道中底泥的处理，具体涉及高有机质底泥的处理方法及其处理中脱水减容得到的水溶液的应用。
技术背景
当今疏浚底泥的处理是个世界性的难题。海洋、湖泊、河道的疏浚底泥中都存在一定的有机质，据统计(文章编号1000-7598-(2008)01-0033-04)，太湖中不同区域、不同年份底泥有机质含量均值变化范围为0.68％～1.9％，最高值能达到10％以上，杭州西湖底泥中有机质含量异常高，不同区域的平均含量达到20％，北京昆明湖和云南滇池底泥中有机质含量范围分别为0.3％～6％和2％～9％等等。利用固化方法处理疏浚底泥是一种有效的资源化再生利用方法。现有技术对固化处理技术的研究中发现，有机质的存在会大大地降低底泥的固化处理的效果。对高有机质底泥的处理成为当今工程建设中不可避免的问题。与此同时，腐植酸是疏浚泥颗粒结构的重要组成部分。腐植酸目前主要从泥炭、褐煤、风化煤等中提取。相对于商品腐植酸,疏浚泥腐植酸含有的有机物种类更多，脂肪类物质和氮化合物含量更高，氧化度更低，但两者对植物的生长促进作用没有明显差异。从疏浚泥中提取腐植酸,用于生产复合化肥,不仅可以节约煤炭等不可再生资源,而且可以提高污泥肥料品质,扩大疏浚泥资源化产品市场。本方法在使用土工袋脱水减容的同时，采用碱处解方法溶出疏浚泥中的腐植酸，对脱出的水溶液提取和浓缩，为疏浚泥制肥实现资源化利用提供新途径。
目前世界上已经有许多专利技术可以用来处理海洋、江河、水道中的高有机质泥，国内目前主要采用的方法有化学洗淋、高温热脱附等方法，但大都运行成本高昂，且未能对疏浚底泥进行进一步加工处理。前人已经提出了一些新的处理方法，如专利公开号CN102583950A提出的一种移动式污染底泥管带脱水减容治理方法，该方法虽然对疏浚泥处理量大，占用场地面积小，工艺简单，经济效益良好。但是未考虑到有机质对脱水固化所产生的抑制作用，且没有能够对疏浚泥中的有用物质腐植酸起到二次利用，难以达到更高的经济效益。专利公开号CN101693590B提出一重金属底泥处理的方法，通过重金属螯合剂和絮凝剂土工袋技术相结合都疏浚底泥进行处理，在脱水减容的同时解决了重金属二次污染的问题，但是该方法需要大量的场地并且适用该方法的情形较为特殊，适用性不大。再如实用新型专利200520044977.X公开了一种减少泥沙扩散的疏浚绞刀头装置，通过密封管道输送疏浚泥解决了二次污染的问题，但未对疏浚泥中高含量有机质进行进一步处理。综上所述，之前提到的一些专利技术仍然存在不足之处，在对高有机质底泥的处理上有较大的技术真空。当下急需一种高有机质底泥的处理方法，不但能保证底泥疏浚和脱水减容的高效率进行，降低有机质的抑制作用，还能够对腐植酸进行经济利用，满足疏浚泥处理副产品的市场需求。
发明内容：
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高有机质底泥的处理方法，该方法对疏浚底泥的处理量大，场地占用面积小，工艺简单，并且有效抑制了有机质对疏浚泥固结的抑制作用。本发明还提供了高有机质底泥的处理中脱水减容得到的水溶液的应用。
技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述的一种高有机质底泥的处理方法，包括如下步骤：
(1)将海洋、江河或水道中高有机质底泥，经过疏浚后输送到均含有静态混合器的第一管道和第二管道中，第一管道和第二管道相互连接；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放强碱性溶液，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂溶液，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到土工袋编织物中进行脱水减容，待土工袋充满后自然脱水固结后，将其运至场地，将脱水减容后的疏浚底泥进行资源化利用，作为围海造陆、改良农田或园林土壤之用。
其中，所述步骤(1)中的第一管道和第二管道为密封管道，并密封连接。
所述的有机质的主要成分为腐植酸。
所述疏浚后的底泥含水率为100％±5％。
所述疏浚方式为通过疏浚船或泥浆泵进行。通过疏浚船或泥浆泵输送疏浚底泥的时候，采用疏浚船的优选方式为绞吸式环保疏浚船，采用泥浆泵的优选方式为双作用式泥浆泵。
其中，步骤(2)所述强碱性溶液为NaOH溶液或者KOH溶液，浓度为0.15mol/L～0.2mol/L，按每立方米疏浚底泥加入0.065mol-0.075molNaOH或者KOH计算；并且通过静态混合器使得强碱性溶液溶液与疏浚底泥充分接触5min以上，强碱具有破解底泥的效果，经碱处理的疏浚泥，有机质含量下降，对脱水固结的抑制作用明显减弱。
其中，步骤(3)所述絮凝剂选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、和非离子聚丙烯酰胺中的一种或几种；絮凝剂具有加速沉降的效果优，选为非离子聚丙烯酰胺，效果好，价格低廉且无毒，其投放比例为以疏浚底泥的干质量的.5‰～3‰。
其中，步骤(4)所述土工袋编织物是由聚丙烯或聚乙丙烯类树脂为原料的单丝或裂膜丝或单丝-裂膜丝组合进行编织而成。实际使用设计的土工袋编织物优选宽为1.5米，长为2.5米。
步骤(4)所述土工袋充满后自然脱水固结时间为3-50天使得疏浚底泥的含水率低于60％，然脱水固结后使用移动式车体将处理过后的底泥运输至施工现场，按国家标准进行处理处置或资源化利用。
通过环保疏浚船或泥浆泵在密封管道的输送下保证疏浚底泥在泵送过程中不会对外界造成二次污染；通过在第一管道中加入一定比例的强碱性溶液使得底泥中的有机质溶出，减少有机质对底泥固结的抑制作用；通过土工袋编织物和絮凝剂相结合明显加强了脱水减容的效果，且在此过程中节省了以往脱水兼容时所产生机械投入和运营成本。
本发明所述的高有机质底泥的处理方法中脱水减容得到的水溶液在加工生产复合化肥中的应用。
所述脱水减容时对脱出的水溶液进行回收，得到的水溶液加工浓缩成腐植酸浓缩液，再加工生产复合化肥。通过回收含有有机质酸的水溶液加工复合化肥提高了资源利用率，降低运营成本。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明的处理方法适用于处理海洋、湖泊、河道中的有机质底泥，通过环保疏浚和密封输送的基础上采用化学药剂对疏浚底泥进一步处，将碱处理和絮凝剂土工袋工艺结合，在输送过程中减少对环境的二次污染，在施工过程中对疏浚底泥的处理量大，场地占用面积小、投入和运营成本低；并且工艺简单，有效抑制了有机质对疏浚泥固结的抑制作用。本方法处理后的疏浚底泥含水率低，可按国家标准进行处理处置或资源化利用资源利用率高，经济效益高。
2、在处理过程中使用静态混合器代替一般的混合机械，在达到较好混合效果的同时，减少了机械设备的投入，降低了运营成本。
3、通过回收含有腐植酸的溶液加工复合化肥提高了资源利用率，扩大经济效益，降低运营成本，满足疏浚泥处理副产品的市场需求降低运营成本，达到了一举两得的效果。
附图说明
图1为本发明高有机质底泥的处理方法的流程示意图；
图2为本发明高有机质底泥脱水减容后回收水溶液的应用的流程示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
高有机质底泥的处理方法：
(1)将连云港周边海域中高有机质底泥，通过绞吸式环保疏浚船疏浚后输送到均含有静态混合器的相互连接的密封的第一管道和第二管道中，疏浚底泥的含水率为98％，疏浚流量为250m3/h；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放0.15mol/LNaOH溶液，通过计量泵控制加入量，每立方米疏浚底泥加入0.065molNaOH，应时间15min，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺溶液，通过计量泵控制絮凝剂投放比例为疏浚底泥的干质量的0.5‰，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应，反应时间在20min，形成大的絮团，加速沉降；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到土工袋编织物中进行脱水减容，土工袋编织物是由聚丙烯类树脂为原料的单丝编织而成，宽为1.5米，长为2.5米，待土工袋充满后自然脱水固结后3天，使得底泥的含水率为56％，使用移动式车体将处理过后的底泥运输至围海造陆的施工现场，做围海造陆之用；其流程如图1所示。
实施例2
高有机质底泥的处理方法：
(1)将白马湖中高有机质底泥，通过双作用式泥浆泵疏浚后输送到均含有静态混合器的相互连接的密封的第一管道和第二管道中，疏浚底泥的含水率为105％，疏浚流量为250m3/h；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放0.2mol/LKOH溶液，通过计量泵控制加入量，每立方米疏浚底泥加入0.070molKOH，反应时间10min，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺溶液，通过计量泵控制絮凝剂投放比例为疏浚底泥的干质量的3‰，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应，反应时间在15min，形成大的絮团，加速沉降；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到土工袋编织物中进行脱水减容，土工袋编织物是由聚乙丙烯类树脂为原料的裂膜丝编织而成，宽为1.5米，长为2.5米，待土工袋充满后自然脱水固结后50天，使得底泥的含水率为20％，使用移动式车体将处理过后的底泥运输至农田中，作农田土壤改良之用。
实施例3
高有机质底泥的处理方法：
(1)将南京城市周边水道中高有机质底泥，通过双作用式泥浆泵疏浚后输送到均含有静态混合器的相互连接的密封的第一管道和第二管道中，疏浚底泥的含水率为95％，疏浚流量为250m3/h；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放0.18mol/L NaOH溶液，通过计量泵控制加入量，按每立方米疏浚底泥加入0.075moNaOH，反应时间20min，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂非离子聚丙烯酰胺溶液，通过计量泵控制絮凝剂投放比例为疏浚底泥的干质量比的1.5‰，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应，反应时间在25min，形成大的絮团，加速沉降；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到土工袋编织物中进行脱水减容，土工袋编织物是由聚乙丙烯类树脂为原料的单丝-裂膜丝组合编织而成，宽为1.5米，长为2.5米，待土工袋充满后自然脱水固结后30天，使得底泥的含水率为40％，使用移动式车体将处理过后的底泥运输至场地，做园林绿化的改良土壤之用。
实施例4
将实施例1至3中任意一个步骤(4)土工袋编织物中疏浚底泥脱水减容时产生的水溶液进行回收，加入0.2mol/L的NaOH溶液，缓慢搅拌24小时后离心分离，去上层清液作为腐植酸溶出液样品，将出液浓缩20倍后进一步加工处理，腐植酸作为一种大分子有机质，其浓缩液可作为多种复合肥料的生产原料，不仅可以节约煤炭等不可再生资源,而且可以提高底泥肥料品质,扩大底泥资源化产品市场。通过回收含有有机质酸的水溶液加工复合化肥提高了资源利用率，降低运营成本；其流程如图2所示。

Claims (10)

1.一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将高有机质底泥，经过疏浚后输送到均含有静态混合器的第一管道和第二管道中，第一管道和第二管道相互连接；
(2)当疏浚底泥输送到第一管道，向第一管道中投放强碱性溶液，通过静态混合器使之与疏浚底泥充分接触反应；
(3)继续将疏浚底泥输送到第二管道，向第二管道中投放絮凝剂溶液，通过静态混合器使絮凝剂溶液与疏浚底泥在管道中充分反应；
(4)将步骤(3)中反应后的疏浚底泥输送到土工袋编织物中进行脱水减容，待土工袋充满后自然脱水固结后，将其运至场地，进行资源化利用。
2.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述的有机质的主要成分为腐植酸。
3.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述疏浚后的底泥含水率为100％±5％。
4.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述疏浚方式为通过疏浚船或泥浆泵进行。
5.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述强碱性溶液为NaOH溶液或者KOH溶液，浓度为0.15mol/L～0.2mol/L。
6.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(3)所述絮凝剂选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺中的一种或几种。
7.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(4)所述土工袋编织物是由聚丙烯或聚乙丙烯类树脂为原料的单丝或裂膜丝或单丝-裂膜丝组合进行编织而成。
8.根据权要求1所述的一种高有机质底泥的处理方法，其特征在于，步骤(4)所述土工袋充满后自然脱水固结时间为3～50天，使得疏浚底泥的含水率低于60％。
9.权利要求1所述的高有机质底泥的处理方法中脱水减容得到的水溶液在加工生产复合化肥中的应用。
10.根据权要求9所述的应用，其特征在于，所述脱水减容时对脱出的水溶液进行回收，得到的水溶液加工浓缩成腐植酸浓缩液，再加工生产复合化肥。
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