一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法技术

本发明专利技术涉及一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法，包括如下步骤：（1）格栅拦截，（2）原位絮凝处理，（3）曝气浮选，（4）污泥截留与处理，（5）河道生态系统构建。本发明专利技术处理河道黑臭水体效果好、见效快、所需设备少，操作简单同时运行维护方便，所使用的改性植物单宁绿色无害、成本低廉，不仅可以高效去除黑臭水体中的污染物，而且可以全面恢复河道生态系统，明显提高水体自净能力，形成良好的生态平衡，保证水体长期稳定达标，是一种绿色环保高效的治理方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法
本专利技术是一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法，属于污水处理

技术介绍
对于水体，尤其是城市水体，是承载城市文明与发展的重要载体，如今多功能景观城市水体已成为人们新的精神文化需求，更是一个城市品质的标志之一。然而，随着城镇化进程加快，城市人口快速增加，产生的废水日益增多，导致城市水体污染事件频频发生，也影响了人们的健康和城市形象。因此，城市河道黑臭水体亟需治理。絮凝处理技术是一种通过投加絮凝剂去除污染物以达到改善水质的污水处理技术。对严重污染的水体如黑臭水体的治理，絮凝处理技术显示出其在快速和高效方面一定的优越性。但是，目前普遍使用的传统絮凝材料均存在不同的优缺点：无机絮凝剂价格便宜，但铁盐类无机絮凝剂（如硫酸铁、聚合硫酸铁）储存和稀释稳定性差，容易产生氢氧化物沉淀，且残留的铁离子有一定的色度，影响水质，铝盐无机絮凝剂（如硫酸铝、聚合氯化铝）残留的Al3+会威胁人体健康；人工合成高分子絮凝剂（如聚丙烯酰胺）絮凝效果好且性质稳定，但其难以生物降解，合成单体会对水生生物产生毒性作用，可能对生态系统会造成二次污染；粘土矿物类絮凝剂来源广泛、绿色环保、就地取材，但其投加量高、产生污泥过多。而且，上述絮凝材料的絮凝处理效果容易受水体环境变化的影响，这极大的限制了絮凝处理技术在黑臭水体治理中的推广应用。近些年，来源广泛、成本低廉、可生物降解、无二次污染的高效天然絮凝剂越来越受到关注。植物单宁又名植物多酚，是植物体复杂酚类的次生代谢产物。自然界中植物单宁的储量非常丰富，主要存在于植物的皮、根、叶和果肉中，是仅次于纤维素、木质素、半纤维素的第四大林副产品。由于植物单宁的等电点较低（pH2.0~3.0），而黑臭水体中的污染物以负电性为主，所以通常需要进过化学改性才能用于黑臭水体的处理。我们通过曼尼希反应将氨基引入到植物单宁的化学结构，合成了具有黄酮类结构的改性植物单宁。改性之后植物单宁的等电点明显增加（pH7.0~8.0），絮凝能力显著提高，具有高效易处理、适用范围广、天然环保可降解、无毒无害无二次污染的特点。虽然改性植物单宁有很好的污染物去除效果，但通常被用于黑臭水体的短期应急强化处理，如果要使黑臭河道水体长期稳定达标，还需要配合其他的生态修复措施。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法，其目的在于针对现有技术存在的缺陷，基于改性植物单宁絮凝—气浮核心技术，并结合其他河道水体的修复方法，提出了一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法。可以有效提高黑臭水体的治理效果，大量去除黑臭水体和底泥中的污染物，恢复水体自净能力，提高河道生物多样性，是一种绿色环保高效的治理方法。本专利技术的技术解决方案：一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法，所述治理方法的具体实施步骤如下：（1）格栅拦截：在河道上游设置格栅带，阻挡水体中的漂浮物；（2）原位絮凝处理：在格栅带下游设置絮凝区，在絮凝区投加改性植物单宁絮凝剂，通过絮凝作用与水体中的污染物一起形成絮体；（3）曝气浮选：在絮凝区下游设置曝气浮选区，在该区域底部布置微纳米曝气装置，微气泡裹挟沉降的絮体在浮力作用下上浮，并在水面聚集形成漂浮性絮状污泥；（4）污泥截留与处理：在曝气浮选区下游设置污泥回收区，聚集在水面的污泥随水流进入到污泥回收区，使用污泥截留设备对水面污泥进行收集；进一步地，在河道两侧设置污泥处理装置，通过浓缩、稳定、脱水和干化等步骤得到干化污泥，其可用作河道两侧景观树木和草坪的营养土基；（5）河道生态系统构建：①水生植物的生态恢复：建立供植物和微生物生产和繁衍的复合纤维浮动湿地；②水生动物的恢复：在河道内引入浮游动物、鱼类和底栖生物。本专利技术中，在河道上游设置格栅，拦截黑臭水体中较粗大的漂浮物和悬浮物，定期清理格栅截留的筛渣；在格栅下游的河道设置絮凝剂投加区，分散在水体中的絮凝剂与污染物充分碰撞结合形成微絮体，在水流作用下大量微絮体进一步结合形成较大絮体并在重力作用下沉降下来，水中COD、氨氮、总氮和总磷在这一区域被大量去除，水体明显变清，恶臭气味基本消失；在絮凝剂投加区下游设置曝气浮选区，在此区域河道底部设置纳米曝气装置，其产生的大量高度分散的微气泡粘附在沉降到底部的絮体表面或进入絮凝颗粒的疏松结构中，导致絮体密度变小从而在浮力作用下上升到水面；使用污泥截留设备回收漂浮在水面上的含污染物的絮凝体，进一步通过包括浓缩、稳定、脱水和干化等在内的一系列措施对污泥进行处理处置；在污泥截留区下游布置以复合纤维浮动湿地为主体的生态系统恢复区，利用复合纤维浮动湿地中基质、微生物和植物形成的净化系统，通过物理、化学和生物作用净化水体，实现水生植物的生态恢复，在此基础上，向河道中引入浮游动物、鱼类和底栖动物，全面构建河道水生态系统，明显提高水体自净能力，形成良好的生态平衡，保证水体长期稳定达标。优选的，在格栅拦截步骤中，沿着水流方向依次设置粗格栅、中格栅和细格栅。优选的，在原位絮凝处理步骤中，絮凝剂选用一种天然絮凝剂-改性植物单宁。改性植物单宁合成方法为：二乙胺和甲醛在四颈瓶中反应得到亚甲基二胺，植物单宁和1，4-二氧六环溶解后，加入亚甲基二胺，搅拌均匀后加入酸催化剂，酸的量为0.02mol/g植物单宁，在40℃下恒温反应4h，然后加入环氧氯丙烷，继续反应4h终止反应；减压蒸馏分离溶剂，得到改性植物单宁。其中，主要化学药剂的用量比如下，二乙胺：甲醛：植物单宁：1，4-二氧六环：环氧氯丙烷=1:1:1:2:1.5~2（摩尔比）。优选的，所述絮凝剂进行投加时，根据水体流速，灵活调整絮凝剂储备液的投加速率，使用药剂管道投加装置，末端通过多孔喷头均匀地将絮凝剂分散到水体中，保证水体中改性植物单宁的浓度大约为50~100mg/L。本专利技术中改性植物单宁的投加量是根据室内实验而得到的最佳投加剂量，在保证较高絮凝效果同时不会造成浪费及成本的提高。优选的，曝气浮选步骤中，在满足水深的条件下，沿水流垂直方向的水底布置多排所述微纳米曝气装置，每排每隔20m布置一台，每台曝气装置安装三个微纳米曝气头，采用间歇曝气，每次曝气12h，每两次曝气间隔2h，确保水体的溶解氧水平在5mg/L以上。优选的，所述复合纤维浮动湿地中水生植物种植种类包括浮水植物、沉水植物和挺水植物等。所述浮水植物为睡莲、水葫芦和荇菜中的至少一种。所述沉水植物为伊乐藻、苦草、菹草和金鱼藻中至少两种及以上的组合。所述挺水植物为芦苇、再力花、鸢尾和美人蕉中至少两种及以上的组合。所述的水生植物需要人工进行定期筛选，修剪过量生长的植物，清理枯死的植物。本专利技术的有益效果：本专利技术提出了一种以改性植物单宁为基础的城镇黑臭河道水体的原位治理方法，具有成本低、效果好、见效快、所需设备少、操作简单和运行维护方便的优点，是一种绿色环保高效的治理方法。经过治理后的黑臭水体，各项指标均可以达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）地表水Ⅳ类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法，具体步骤如下：/n（1）格栅拦截：在河道上游设置格栅带，阻挡水体中的漂浮物；/n（2）原位絮凝处理：在格栅带下游设置絮凝区，在絮凝区投加改性植物单宁絮凝剂，通过絮凝作用与水体中的污染物一起形成絮体；/n（3）曝气浮选：在絮凝区下游设置曝气浮选区，在该区域底部布置微纳米曝气装置，微气泡裹挟沉降的絮体在浮力作用下上浮，并在水面聚集形成漂浮性絮状污泥；/n（4）污泥截留与处理：在曝气浮选区下游设置污泥回收区，聚集在水面的污泥随水流进入到污泥回收区，使用污泥截留设备对水面污泥进行收集；/n（5）河道生态系统构建：建立供植物和微生物生产和繁衍的复合纤维浮动湿地，在河道内引入浮游动物、鱼类和底栖生物。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法，具体步骤如下：
（1）格栅拦截：在河道上游设置格栅带，阻挡水体中的漂浮物；
（2）原位絮凝处理：在格栅带下游设置絮凝区，在絮凝区投加改性植物单宁絮凝剂，通过絮凝作用与水体中的污染物一起形成絮体；
（3）曝气浮选：在絮凝区下游设置曝气浮选区，在该区域底部布置微纳米曝气装置，微气泡裹挟沉降的絮体在浮力作用下上浮，并在水面聚集形成漂浮性絮状污泥；
（4）污泥截留与处理：在曝气浮选区下游设置污泥回收区，聚集在水面的污泥随水流进入到污泥回收区，使用污泥截留设备对水面污泥进行收集；
（5）河道生态系统构建：建立供植物和微生物生产和繁衍的复合纤维浮动湿地，在河道内引入浮游动物、鱼类和底栖生物。


2.如权利要求1所述的一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法，其特征是所述步骤（1）格栅拦截中，沿着水流方向依次设置粗格栅、中格栅和细格栅，粗中细三种格栅的栅距范围分别为50~100mm、10~40mm和1.5~10mm。


3.如权利要求1所述的一种基于改性植物单宁的河道黑臭水体的原位治理方法，其特征是所述步骤（2）原位絮凝处理中，改性植物单宁絮凝剂合成方法：二乙胺和甲醛在四颈瓶中反应得到亚甲基二胺，植物单宁和1，4-二氧六环溶解后，加入亚甲基二胺，搅拌均匀后加入酸催化剂，酸的量为0.02mol/g植物单宁，在40℃下恒温反应4h，然后加入环氧氯丙烷，继续反应4h终止反应；减压蒸馏分离溶剂，得到改性植物单宁；其中，主要化学药剂的摩尔比如下，二乙胺：甲醛...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯俊，杨梓俊，苗令占，尤国祥，吴淼，龚雪滢，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32