河道底泥处理技术和资源化利用研究进展

GuangzhouChemicalIndustry

Vol郾47No郾22Nov郾2019

河道底泥处理技术和资源化利用研究进展

王振雷1,桑洛滨2,柳志国2,巩摇岩1,李英华2

*

(1吉林金隅冀东环保科技有限公司,吉林摇永吉摇132200;2吉林化工学院,吉林摇吉林摇132022)摘摇要:河道底泥污染是一个重要的环境问题,底泥中的营养物质和污染物在水环境发生变化时会重新进入水体造成二次

污染。所以,河道底泥治理是城市河道水体污染综合治理的主要内容。文章系统地介绍河道底泥处理的相关物理、化学和生物处理技术;并在资源化利用特别是在土地利用、工程应用和建材化利用上的综合利用等方面进行了详细的综述,指出底泥的资源化利用有利于生态环境的保护和可持续发展。

关键词:底泥处理;资源化利用;综合利用摇

中图分类号:X7

摇文献标志码:A

文章编号:1001-9677(2019)22-0041-03

ResearchProgressonTreatmentTechnologyandResource

UtilizationofRiverSediment*

WANGZhen-lei1,SANGLuo-bin2,LIUZhi-guo2,GONGYan1,LIYing-hua2

(1JilinJinyuJidongEnvironmentalProtectionTechnologyCo郾,JilinYongji132200;

2JilinInstituteofChemicalTechnology,JilinJilin132022China)

Abstract:Sedimentpollutionisanimportantenvironmentalproblem郾Thenutrientsandpollutantsinthesedimentwillre-enterthewaterbodyandcausesecondarypollutionwhenthewaterenvironmentchanges郾Soriversedimenttreatmentisthemaincontentofcomprehensivetreatmentofurbanriverwaterpollution郾Systematicallytechnologiesofphysical,chemicalandbiologicaltreatmentofriversedimenttreatmentwereintroduced郾Thecomprehensiveutilizationofresourceutilization,especiallylanduse,engineeringapplicationandbuildingmaterialsutilizationwerereviewedindetail,andtheresourceutilizationofsedimentwasconducivetotheprotectionandsustainabledevelopmentofecologicalenvironment郾

Keywords:sedimenttreatment;resourceutilization;comprehensiveutilization

随着人口的增加和社会的不断发展,伴随着河道、湖泊等水体的污染也越发严重。造成水体污染的主要原因为底泥内的污染物引发的内源污染,尤其是河道底泥。河道底泥中含有大量的污染物,一定条件下可以重新进入水体,导致地表水的二次污染。水体中的有机污染物分解需要消耗水体中的溶解氧,从而使水体变为厌氧环境。有机污染物在厌氧微生物的作用下继续分解产生有毒有害气体和臭味,形成黑臭水体。这种情况不仅危害自然环境和生态系统,造成水体富营养化,还将影响人类健康。所以,河道底泥的治理刻不容缓,势在必行。如能在彻底整治河道底泥污染基础上实现资源综合利用,更是利国利民。

1郾1摇物理修复技术

物理修复是通过工程措施消除底泥中污染物的一种修复方法,主要以掩蔽为主的原位修复,以疏浚为主要方法进行异位修复[2]。底泥环保疏浚能永久性去除被污染的底泥,在国内外河道底泥处理和处置中得到广泛应用[3]。针对阿哈水库内源污染严重的问题,专业人员采用环保型绞吸式挖泥船进行作业。疏浚后的泥浆经密封管道输送至岸边处置中心,进行泥水分离、干化及达标处理,工程规模为10万m3。处理后库区受污能力明显提高[4]。

化学修复是通过向水体中添加化学试剂与底泥中的污染物反应,从而降低污染物的毒性。常用的化学处理方法有沉淀固化、洗脱、臭氧氧化、电修复、玻璃化等。聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和聚合硫酸铁通过絮凝沉淀稳定沉积物中的污染物,对磷有较好的控制效果;另外硝酸钙能有效氧化底泥中的有机污染物,消除底泥中的黑臭[5]。原位钝化技术利用加入对底泥污

1郾2摇化学修复技术

1摇国内外河道底泥处理技术

河道底泥处理技术有物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术,这些方法可以单独使用、也可以联合使用[1]。

摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇

基金项目:吉林市科技局项目(编号:2020001125)。

第一作者:王振雷(1984-),男,工程师,从事固体废物资源化再利用。通讯作者:李英华(1972-),女,教授,从事环境科学专业教学及科研。

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摇42广摇州摇化摇工2019年11月

1郾3摇生物修复技术

染物具有钝化作用的钝化剂,经过沉淀、吸附等理化作用达到净化水体的目的,是一种高效的湖泊内源污染控制技术[6]。有研究表明,重污染区底泥原位钝化示范工程有效改善了示范区水质,实现了从藻型浊水生态系统向草型清水生态系统的转变,钝化区沉水植物生长茂盛,水体自净功能明显增强[7]。

1郾3郾1摇植物修复技术

植物修复为一种传统的环境修复技术。杨丹等[8]为了研究景观植物修复贵州省贵阳市南明河疏浚底泥中重金属污染的潜力,通过盆栽试验,分析并证明了绿萝、吊竹梅等植物对泥沙中铜、锌、镉、铅的吸收能力和修复效果。1郾3郾2摇微生物修复技术

砖、水泥熟料、陶粒等建筑材料所需的黏土材料相同[14]。一些研究经证实底泥可以代替原材料用作黏土,并实现了生产。环保砖、水泥熟料、陶粒等建筑材料在高温下制备时,底泥中的有机污染物完全分解,重金属可以被固定稳定,底泥中的污染物不会影响建筑材料的质量和效果。2郾3郾1摇制作环保墙体砖

底泥中所含大量的有机物在焙烧过程中烧失会产生微孔。从而降低产品的体积密度,透气性好,通过调节配方可制得轻质砖[15]。广东肇庆明智砖厂已经实现将城市污泥用于制作环保墙体砖的规模化生产,成品各项指标均符合国家标准。2郾3郾2摇制作陶粒

目前,在以疏浚底泥为主要原料制备陶粒的方法中,选择的添加剂有煤矸石、炉渣、粉煤灰、铁粉、生活污泥等。杨欣微生物修复技术是在生物酶和微量元素的刺激下,对污染物的强势微生物进行技术筛选,利用水和底泥的有机污染物作为自身繁殖的营养物质,净化污水,分解污泥,消除异味[9],是去除水体和沉积物中污染物的主要力量。姚宸朕等采用固定化微生物载体颗粒修复河道,只需添加一次,运行成本低。通过微生物菌群和微生物载体辅助曝气的协同作用,3个月后试验场地水体的黑臭现象消失,底泥颜色由黑色逐渐变为黄色。

2摇底泥资源化处理处置

2郾1摇底泥土地利用

2郾1郾1摇土地利用应优先考虑底泥中重金属和有机物的含量[10]。在林地和绿地中应用底泥可以促进树木农业及园林利用

、花卉和草坪的生长,提高其观赏品质,不易构成食物链污染的危害。考虑到重金属的积累,园艺比农业更可行。有研究表明,当添加比例不超过11时,河道疏浚底泥添加能显著提高土壤养分含量,促进植物生长2郾1郾2摇。

对于污染程度较严重修复严重扰动的土地

,对农作物及食物链产生危害的底泥,可以用来修复严重扰动的土地,包括采矿后残留的矿场、建筑取土废用的深坑。这些废弃用地首要任务是恢复植被和生态,抑制重金属扩散,复垦是一种快速、经济的手段,施用底泥能极大改善矿业废弃地的植物适生性,搭配耐性植物物种的使用,能起到较好的重金属植物稳定效果。河道底泥中的有机物能与土壤中的重金属离子发生螯合作用,从而降低重金属的毒性与移动性,在金属矿区废弃地等重金属污染区域能起到降低重金属毒性的作用。

2郾2摇底泥工程应用

底泥固化技术是在污染底泥中添加石灰、高炉渣、水泥等固化剂以减少底泥污染的淋出,起到污染物固定的作用。彭丽思[11]用佛山河底泥与5%水泥、5%石灰和20%高炉渣混合。经过90天的养护,河道底泥强度达到最大值。固化底泥中渗滤液中重金属的浓度远低于我国危险废物限值。采用水泥-石膏复合固化填料建造堤坝、路基等工程,边坡稳定,可有效防止渗漏和侵蚀,此外,还可利用轻质技术开发可再生土工材料,解决土方资源不足的问题[12]。汪华安等[13]采用原位生态筑堤技术处理重金属底泥。首先采用铁基生物炭等新型稳定剂处理底泥渗出液,达到国家排放标准。固化后的底泥置于堤顶处置单元,并进行综合防渗设计,最后在处理单元内重新种植植物,恢复河流生态景观。

2郾3摇底泥建材化利用

底泥中含有与黏土相似的矿物成分,基本上与烧制环保

妍等[16]使用无锡某重金属河流底泥,经风干、研磨、造粒、高温灼烧制备陶粒。通过响应面分析(RSA),确定了底泥为原料制备陶粒的最佳工艺条件。酸性、碱性及氧化环境中陶粒浸出试验表明陶粒中重金属得到有效固定,避免对环境造成二次污染2郾3郾,3摇是比较合适的资源化方法。将底泥制备陶粒回用于河道水体治理制备水处理材料

,不仅可以解决疏浚底泥的出路问题,还可以改善河道基底性质,陶粒吸附的磷可为微生物、植物生长提供营养物质。郑育毅等[17]利用自来水厂污泥制备陶粒并研究其对污水中磷和氨氮的吸收性能,发现其对磷的吸附效果比氨氮更显著。河道治理中常用锆等金属及其改性硅藻土、沸石等高吸附容量的材料作为底泥改良剂吸附水体中磷,但锆昂贵的价格以及吸附饱和后材料的处置困难使得实际应用很少2郾3郾4摇水泥窑协同处置底泥有使有机物彻底分解水泥窑协同处置底泥制作水泥熟料

[18]。

、重金属固化、抑制二噁英形成、不产生飞灰、资源化效率高和处理量大等明显优势,可以达到污泥减量化、无害化和资源化的目的[19]泥窑的高温能将污泥燃烧,并通过一系列物理化学反应使污染。水物固化在水泥熟料的晶格中[20],从而实现污泥安全处置和资源化利用在差异,。处理处置方法也不尽相同由于各国在自然环境、经济水平和科技水平等方面存,应该多学习和总结国内外已有的经验。日本和德国的处理处置技术相对较成熟,为我国水泥窑协同处置方面提供了一定的参考和借鉴。比如日本较大规模地采取了以干化焚烧为主的污泥处理方法;德国的水泥窑协同处理污泥重点转到作为能源利用的污泥处置方面[21]金隅红树林环保技术有限责任公司主导设计了国内首条依托水。北京泥窑余热干化及最终处置且资源化利用生活污泥工艺线“城市污泥无害化处置线冶,截止到2013年,金隅环保服务的客户已达1600多家,累计处置生活污泥近60万吨[22]3摇结摇语

。

我国近几年在河道底泥处理技术上的发展,特别是在底泥环保疏浚、原位钝化技术、植物-微生物联合技术上得到了大力的推进和应用。在资源化利用方面,尤其是底泥土地利用、底泥固化做填材料、底泥建材化使用上具有更好的经济效益和社会效益。其中,水泥窑协同处置底泥制作水泥熟料解决了传统水泥工业节能、降耗、环保等技术问题,具有更加可观的资源回收再利用价值。相关项目也可以得到当地政府的资金支持和优惠政策,有助于企业的健康发展,提高企业的竞争优势。总之,河道底泥已经不再被视为污染物,相应的处理从单纯的

(下转第52页)

摇52广摇州摇化摇工2019年11月

3摇结摇论

面活性剂,采用改进后的St觟ber法来以及沉淀法成功制备Fe3O4@SiO2@C@ZnO的复合粉体材料。通过粒度分析的检测,则充分表明了Fe3O4@SiO2@C@ZnO磁性复合材料的粒径明显增大,证明SiO2和C层已经成功包覆到Fe3O4@SiO2@C@ZnO磁性复合材料表面。通过荧光光谱分析,印证出了在酸性条件下Fe3O4@SiO2@C@ZnO磁性复合材料比Fe3O4@ZnO磁性复合材料具有对苯酚更优的吸附性能,而且从其磁性分析可以看出还兼具利于回收再利用的特点。该材料在处理有机物废水等方面具有相当可观的应用前景。

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本文运用溶剂热法成功制备了Fe3O4颗粒,以CTAB为表

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