專利名稱：河道湖泊重金屬污染底泥的處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于對河流、湖泊中重金屬污染底泥的處理方法及裝置，屬于重金屬污染底泥處理技術(shù)領(lǐng)域 。
背景技術(shù)：
重金屬是河流、湖泊底泥中的主要污染物，通過吸附、絡合、沉淀等作用而沉積到底泥中，同時與水相保持一定的動態(tài)平衡，當環(huán)境條件發(fā)生變化時，重金屬極易再次進入水體，成為二次污染。重金屬環(huán)境污染物為持久性污染物，一旦進入環(huán)境，就將在環(huán)境中持久存留。底泥中的重金屬會對水體產(chǎn)生污染，危害河流的底棲生物，毒性很大并且能在食物鏈中積累傳遞，嚴重威脅人類的生存環(huán)境和健康。底泥污染是水體污染的重要研究內(nèi)容，也是世界范圍的突出環(huán)境問題之一。目前，對底泥中重金屬的去除主要采用的方法有原位處理和異位處理。原位處理包括物理修復、化學修復以及生物修復三大類。而常用的掩蔽等原位物理修復手段會抬高水位，使水體庫容量減少，因此一般不使用在河流、湖泊等水體。原位化學修復通過向水體中投加化學藥劑使水體中的污染物穩(wěn)定的保持在沉積物中，但向水體中投加的化學藥劑達到一定濃度后會影響水質(zhì)。異位處理是指將河流底泥進行疏浚以后，再對底泥進行處理，通常處理比較徹底，而且修復速度快，因此，對于受到エ業(yè)廢水和生活污水影響較嚴重的河流，將底泥進行疏浚是必須的選擇。通常，在重金屬污染底泥異位處理過程中，將受污染底泥從河道或湖泊中疏浚出來，干化后，或者直接加重金屬固定劑固定，或者淋洗處理。中國專利文獻CN102372406A也公開了ー種《重金屬污染底泥的異位修復方法》，該方法主要由底泥疏挖和輸送、修復區(qū)防滲與排水、底泥改良劑和微生物菌種投加、微生物和植物聯(lián)合修復、廢水處理與植物收割及焚燒處置單元組成；具體步驟是先進行修復區(qū)的選址和防滲處理，再采用工程方法把重金屬污染底泥疏挖并輸送到修復區(qū)，接著進行底泥的排水固結(jié)過程，然后投加底泥改良劑和微生物菌種與底泥充分混合并耕種植物，最后收割植物并將其焚燒后，把焚灰運送至危險廢物填埋場填埋或是用于回收重金屬元素。該方法將異位處理與植物原位修復技術(shù)相結(jié)合，與投加固定劑或采用淋洗相比，一定程度上降低了處理處置費用。以上方法均存在很大的缺陷而對于重金屬而言，其通常主要吸附在粒徑較小的顆粒物表面，如果將疏浚上來的底泥均直接投加重金屬固定劑處理后作為危險固體廢物處置，由于體積大，其處理成本較高；如果疏浚底泥直接淋洗，也會造成處理裝置、藥劑、設備和場地浪費，而且產(chǎn)生的大量淋洗液處理處置費用也較高。通常在城市污水廠剩余污泥處理過程中，為滿足制肥的要求，也對污泥進行篩分，可其篩分過程通常是在污泥干化后進行，如果河道、湖泊重金屬污染底泥也在干化后進行篩分處理，由于河道、湖泊污染底泥通常體積較大，采用城市污水廠剩余污泥的“先干化+后篩分”處理工序，通常是不現(xiàn)實的。因此，亟待開發(fā)針對河道、湖泊重金屬污染底泥的低投資、低運營陳本的高效處理處置技木。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有對疏浚后重金屬污染底泥進行異位處理技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種處理徹底、效果好的河道湖泊重金屬污染底泥的處理方法，同時提供ー種實現(xiàn)該方法的裝置。本發(fā)明的河道湖泊重金屬污染底泥的處理方法，是
采用絞吸環(huán)保疏浚將重金屬污染的底泥從河道或湖泊中移出，輸送到岸邊，直接進行篩分脫水處理，將移出的重金屬污染底泥分成粒徑大于IOmm的碎石、粒徑為2mm-10mm的粗砂、粒徑為O.細砂、粒徑小于O. 5mm的粘粒和脫水液；在脫水液中投加重金屬吸附
藥劑，通過沉降去除重金屬，上清液排入水體，沉淀物脫水后送到危險固體廢棄物填埋場處置；對不同粒徑的固體分別采用以下方法進行后續(xù)處理
(1)粘粒在粘粒中投加重金屬固定劑，攪拌后固化，送到危險固體廢棄物填埋場處
置；
(2)細砂對細砂采用淋洗處理，依據(jù)受污染的重金屬元素種類，選用不同的淋洗劑種類和濃度對含有Cd、Cu、Pb或Zn的細砂，采用濃度為O. 05mol/L的有機絡合劑EDTA來淋洗；對含有As的細砂，先用濃度O. 05-0. 15mol/L的有機絡合劑EDTA淋洗，然后用濃度O. 20-0. 30mol/L的草酸淋洗；對含有汞的細砂，分別采用濃度O. lmol/L的有機絡合劑EDTA、濃度O. 10-0. 20 mol/L的草酸、O. 20 mol/L KI (碘化鉀)溶液三種淋洗劑按順序淋洗；
對洗出液通過堿性化學沉淀([FeCl3]/[EDTA]重量比約為1，調(diào)節(jié)pH=13)進行處理回收，經(jīng)沉淀分離出的含重金屬的污染物，污染物脫水后送到危險固體廢棄物填埋場處置；淋洗后的細砂經(jīng)清水漂洗后，對細砂做毒性浸出試驗，如果細砂源自含重金屬的礦物，且通過毒性浸出試驗確定屬于危險固體廢棄物，則送入危險固體廢棄物填埋場處置；如果細砂不屬于危險固體廢棄物，則作為建材使用；
(3)粗砂和碎石這兩部分顆粒物的處理與步驟(2)中淋洗后的細砂處理ー樣，經(jīng)清水漂洗后，對粗砂和碎石做毒性浸出試驗，如果粗砂和碎石源自含重金屬的礦物，且通過毒性浸出試驗確定屬于危險固體廢棄物，則送入危險固體廢棄物填埋場處置；如果粗砂和碎石不屬于危險固體廢棄物，則作為建材使用。實現(xiàn)上述河道湖泊重金屬污染底泥的處理方法的裝置，采用以下技術(shù)方案 該處理裝置，包括篩分筒體和污泥脫水機，篩分筒體的上部設有底泥進ロ，篩分筒體的
底面與污泥脫水機的進料ロ連通，篩分筒體內(nèi)自上至下依次設置有碎石篩分網(wǎng)、粗砂篩分網(wǎng)和細砂篩分網(wǎng)，筒體的側(cè)面對應三個篩分網(wǎng)處分別設有出料ロ，碎石篩分網(wǎng)、粗砂篩分網(wǎng)和細砂篩分網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑分別為10mm、2mm和O. 5mm，碎石篩分網(wǎng)、粗砂篩分網(wǎng)和細砂篩分網(wǎng)在篩分筒體內(nèi)呈傾斜狀態(tài)。本發(fā)明將絞吸疏浚的河道湖泊重金屬污染的底泥直接進行分級處理，無需干化，處理周期短，篩分過程完全依靠利用重力來實現(xiàn)，無需像一般的固體篩分過程(震動篩分、水體篩分，額外消耗能量)，且較高的含水率可有效防止篩孔堵塞。經(jīng)過篩分后，作為危險固體廢棄物處理處置的底泥量顯著較少，可降低約60%-90%的重金屬污染底泥處理處置費用。節(jié)省設備和投資，顯著降低污泥處理處置成本。

圖I是本發(fā)明河道湖泊重金屬污染底泥的處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、篩 分筒體，2、底泥進ロ，3、碎石篩分網(wǎng)，4、碎石出料ロ，5、粗砂篩分網(wǎng)，6、粗砂出料ロ，7、細砂篩分網(wǎng)，8、細砂出料ロ，9、污泥脫水機。
具體實施例方式圖I給出了本發(fā)明中的河道湖泊重金屬污染底泥的處理裝置的結(jié)構(gòu)，主要包括篩分筒體I和污泥脫水機9，篩分筒體I的上部設有底泥進ロ 2，篩分筒體I的底面與污泥脫水機9的進料ロ連通。篩分筒體I內(nèi)自上至下依次設置有碎石篩分網(wǎng)3、粗砂篩分網(wǎng)7和細砂篩分網(wǎng)8，筒體I的側(cè)面對應三個篩分網(wǎng)處分別設有碎石出料ロ 4、粗砂出料ロ 6和細砂出料ロ 8。，對碎石篩分網(wǎng)3、粗砂篩分網(wǎng)7和細砂篩分網(wǎng)8在篩分筒體I內(nèi)相對于篩分筒體I的軸線均呈傾斜狀態(tài)，這樣利于固體顆粒由篩分筒體I內(nèi)靠自重排出。傾斜角度不大于30度。為了使各出料ロ不干擾，粗砂篩分網(wǎng)7與碎石篩分網(wǎng)3和細砂篩分網(wǎng)8的傾斜方向不同。碎石篩分網(wǎng)3的網(wǎng)孔為10mm，粗砂篩分網(wǎng)7的網(wǎng)孔直徑為2mm，細砂篩分網(wǎng)8的網(wǎng)孔直徑為O. 5mm。上述河道湖泊重金屬污染底泥的處理裝置對重金屬污染底泥的處理過程如下所述。通過絞吸疏浚船將重金屬污染的底泥從河道或湖泊中直接通過管道輸送到岸邊的圖I所示的處理裝置中，底泥由篩分筒體I上部的底泥進ロ 2進入，然后由碎石篩分網(wǎng)3、粗砂篩分網(wǎng)7和細砂篩分網(wǎng)8逐層落下，各篩分網(wǎng)在其上的激振器4帶動下振動，對底泥進行篩分。粒徑大于IOmm的碎石由碎石篩分網(wǎng)3攔截,并由碎石篩分網(wǎng)3處對應的出料ロ 5排出。粒徑為2mm-10mm的粗砂由粗砂篩分網(wǎng)7攔截，并由粗砂篩分網(wǎng)7處對應的出料ロ排出。粒徑為O. 5mm-2mm的細砂由細砂篩分網(wǎng)8攔截，并由細砂篩分網(wǎng)8處對應的出料ロ排出。含有粒徑小于O. 5_粘粒的混合液由細砂篩分網(wǎng)8落下后進入裝置底部的污泥脫水機9中進行脫水處理，處理后由污泥脫水機9排出粒徑小于O. 5mm的粘粒和脫水液。在脫水液中投加重金屬吸附藥劑，通過沉降去除重金屬，上清液排入水體，沉淀物脫水后送到危險固體廢棄物填埋場處置。對篩分出的不同粒徑的粘粒、細砂、粗砂和碎石等固體分別采用以下方法進行后續(xù)處理
(I)粘粒粘粒的比表面積較大，是重金屬的主要載體，對這部分固體投加重金屬固定齊U，攪拌后固化，送到危險固體廢棄物填埋場處置。(2)細砂一方面，細砂上吸附的粘粒，可聚集一定量的重金屬，另ー方面，細砂粒徑相對較小，也可能直接吸附少量重金屬。因此，對細砂的處理，采用淋洗方法，依據(jù)受污染的重金屬元素種類，選用不同的淋洗劑種類和濃度。對含有Cd、Cu、Pb或Zn的細砂，采用濃度為O. 05mol/L的有機絡合劑EDTA來淋洗；對含有As的細砂，先用濃度O. 05-0. 15mol/L的有機絡合劑EDTA淋洗，然后用濃度O. 20-0. 30mol/L的草酸淋洗；對含有汞的細砂，分別采用濃度O. lmol/L的有機絡合劑EDTA、濃度O. 10-0. 20 mol/L的草酸、O. 20 mol/L KI (碘化鉀)溶液三種淋洗劑按順序淋洗；對洗出液通過堿性化學沉淀([FeCl3]/[EDTA]重量比約為1，調(diào)節(jié)pH=13)進行處理回收，經(jīng)沉淀分離出的含重金屬的污染物，污染物脫水后送到危險固體廢棄物填埋場處置；淋洗后的細砂經(jīng)清水漂洗后，對細砂做毒性浸出試驗，如果細砂源自含重金屬的礦物，且通過毒性浸出試驗確定屬于危險固體廢棄物，則送入危險固體廢棄物填埋場處置；如果細砂不屬于危險固體廢棄物，則作為建材使用；
(3)粗砂和碎石這兩部分顆粒物的處理與步驟(2)中淋洗后的細砂處理一祥。淋洗后的細砂經(jīng)清水漂洗后，對細砂做毒性浸出試驗。如果細砂源自含重金屬的礦物，且通過毒性浸出試驗確定屬于危險固體廢棄物，則送入危險固體廢棄物填埋場處置；如果細砂不屬于危險固體廢棄物，則可以作為建材使用。(3)粗砂和碎石對這兩部分顆粒物的處理方法，本發(fā)明具有以下特點
(I)通過管道輸送到岸邊的疏浚底泥，其含水率通常在90%以上，非常容易通過不同粒徑的篩網(wǎng)而被分離。本發(fā)明方法充分結(jié)合疏浚底泥的理化特征，篩分過程完全依靠利用重力來實現(xiàn)，無需像一般的固體篩分過程(震動篩分、水體篩分，額外消耗能量)，且較高的含水率可有效防止篩孔堵塞。(2)利用篩分技術(shù)將底泥按粒徑分開，由于一般污染物都集中在較小的顆粒中，粒徑較大的顆粒中污染物的濃度較低，只需做清水沖洗處理，把細顆粒底泥送到反應器中加入淋洗劑進行振蕩淋洗，這樣有效地減少污染底泥的處理量，同時更有針對性的處理不同粒徑的重金屬底泥，提高重金屬的去除率。(3)與傳統(tǒng)污泥處理方法相比，本發(fā)明的方法無需將污泥干化，處理周期短，節(jié)省設備和投資，顯著降低污泥處理成本。(4)對重金屬污染底泥進行分門別類處理，不但減少了危險固體廢棄物的處置量，而且可提供大量的生產(chǎn)建材，實現(xiàn)了廢物資源利用。(5)本發(fā)明的處理裝置可充分利用疏浚過程中提升高度，對底泥進行篩分和脫水，無需多次反復提升，可顯著降低處理處置費用。(6)相比較而言，化學淋洗法處理重金屬底泥的處理效果好、技術(shù)成熟、耗時短。本發(fā)明針對重金屬含量的不同，選擇不同的淋洗劑組合，使底泥中重金屬達到環(huán)境安全標準。在修復的同時有望對ー些重金屬元素進行回收。(7)EDTA作為化學淋洗劑，在較大的PH值范圍內(nèi)能和底泥中的絕大多數(shù)陽離子重金屬形成絡合物，大大增加重金屬的去除率，同時對底泥的理化性質(zhì)影響較小。EDTA具有低生物可降解性，可以回收并重復利用。當含有多種重金屬時，利用EDTA對Cd、Cu、Pb、Zn的去除，草酸對As、Cd、Cu、Zn的去除，KI對汞的去除來實現(xiàn)對污染底泥各種重金屬的修復。(8)漂洗池中的清水用來漂洗粗砂和經(jīng)過淋洗的細砂，一方面進ー步清除殘留在底泥表面的重金屬，另ー方面減少經(jīng)淋洗液處理的細砂表面的殘留，減低可能帶來的生態(tài)風險。權(quán)利要求
1.一種河道湖泊重金屬污染底泥的處理方法，其特征是 采用絞吸環(huán)保疏浚將重金屬污染的底泥從河道或湖泊中移出，輸送到岸邊，直接進行篩分脫水處理，將移出的重金屬污染底泥分成粒徑大于IOmm的碎石、粒徑為2mm-10mm的粗砂、粒徑為O.細砂、粒徑小于O. 5mm的粘粒和脫水液；在脫水液中投加重金屬吸附藥劑，通過沉降去除重金屬，上清液排入水體，沉淀物脫水后送到危險固體廢棄物填埋場處置；對不同粒徑的固體分別采用以下方法進行后續(xù)處理 (1)粘粒在粘粒中投加重金屬固定劑，攪拌后固化，送到危險固體廢棄物填埋場處置； (2)細砂對細砂采用淋洗處理，依據(jù)受污染的重金屬元素種類，選用不同的淋洗劑種類和濃度對含有Cd、Cu、Pb或Zn的細砂，采用濃度為O. 05mol/L的有機絡合劑EDTA來淋洗；對含有As的細砂，先用濃度O. 05-0. 15mol/L的有機絡合劑EDTA淋洗，然后用濃度O. 20-0. 30mol/L的草酸淋洗；對含有汞的細砂，分別采用濃度O. lmol/L的有機絡合劑EDTA、濃度O. 10-0. 20 mo I/L的草酸、O. 20 mo I/L KI溶液三種淋洗劑按順序淋洗； 對洗出液通過堿性化學沉淀進行處理回收，經(jīng)沉淀分離出的含重金屬的污染物，污染物脫水后送到危險固體廢棄物填埋場處置； 淋洗后的細砂經(jīng)清水漂洗后，對細砂做毒性浸出試驗，如果細砂源自含重金屬的礦物，且通過毒性浸出試驗確定屬于危險固體廢棄物，則送入危險固體廢棄物填埋場處置；如果細砂不屬于危險固體廢棄物，則作為建材使用； (3)粗砂和碎石這兩部分的處理與步驟(2)中淋洗后的細砂處理ー樣，經(jīng)清水漂洗后，對粗砂和碎石做毒性浸出試驗，如果粗砂和碎石源自含重金屬的礦物，且通過毒性浸出試驗確定屬于危險固體廢棄物，則送入危險固體廢棄物填埋場處置；如果粗砂和碎石不屬于危險固體廢棄物，則作為建材使用。
2.ー種實現(xiàn)權(quán)利要求I所述處理方法的河道湖泊重金屬污染底泥的處理裝置，包括篩分筒體和污泥脫水機，其特征是篩分筒體的上部設有底泥進ロ，篩分筒體的底面與污泥脫水機的進料ロ連通，篩分筒體內(nèi)自上至下依次設置有碎石篩分網(wǎng)、粗砂篩分網(wǎng)和細砂篩分網(wǎng)，筒體的側(cè)面對應三個篩分網(wǎng)處分別設有出料ロ，碎石篩分網(wǎng)、粗砂篩分網(wǎng)和細砂篩分網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑分別為10mm、2mm和O. 5mm，碎石篩分網(wǎng)、粗砂篩分網(wǎng)和細砂篩分網(wǎng)在篩分筒體內(nèi)呈傾斜狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種河道湖泊重金屬污染底泥的處理方法及裝置，其處理方法是采用絞吸環(huán)保疏浚將重金屬污染的底泥從河道或湖泊中移出，輸送到岸邊，直接進行篩分脫水處理，將移出的重金屬污染底泥分成碎石、粗砂、細砂、粘粒和脫水液；在脫水液中投加重金屬吸附藥劑，通過沉降去除重金屬，上清液排入水體，沉淀物脫水后送到危險固體廢棄物填埋場處置；對不同粒徑的固體分別進行后續(xù)處理；其處理裝置包括篩分筒體和污泥脫水機，篩分筒體的底面與污泥脫水機的進料口連通，篩分筒體內(nèi)自上至下依次設置有碎石篩分網(wǎng)、粗砂篩分網(wǎng)和細砂篩分網(wǎng)。本發(fā)明將絞吸疏浚的河道湖泊重金屬污染的底泥直接進行分級處理，無需干化，處理周期短，費用低。
文檔編號C02F11/00GK102745872SQ20121026128
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者孫翠珍, 康興生, 張彥浩, 張志斌, 張曉蕊, 李善仁, 武道吉, 陳文兵 申請人:山東建筑大學