一种河湖疏浚底泥资源化利用方法技术

本发明专利技术涉及一种河湖疏浚底泥资源化利用方法，包括以下步骤：S1、脱水处理：向疏浚底泥中加入制备的共价键型复合絮凝剂@Fe3O4，搅拌混合均匀进行混凝，自然沉降后，去除上覆水，得到絮凝脱水的底泥；S2、堆肥处理：将絮凝脱水后的底泥，加入制备的羟基磷灰石/雪硅钙石@Fe3O4复合材料，进行好氧堆肥使堆肥产物达到腐熟度要求；S3、后处理：将堆肥后的产物风干，进行磁选分离，剩余的腐殖物质与其他辅料配制成育苗基质。相较于疏浚底泥传统直接进行堆肥，本方法克服了疏浚底泥脱水预处理难度大、因重金属含量高而产品质量难以达标的难题，堆肥产物重金属可满足《绿化用有机基质》用于封闭林地、高速公路或造林等绿化种植用有机质的标准值。标准值。标准值。

【技术实现步骤摘要】
一种河湖疏浚底泥资源化利用方法


[0001]本专利技术属于固体废物处理
，涉及一种河湖疏浚底泥资源化利用方法。

技术介绍

[0002]随着现代城市化进程与工业水平提升，人类产生的大量生活污水和工业废水排入河流和湖泊，造成水体污染日益严重。水体中的污染物不仅严重削弱了自然水体的自净功能导致其水体基本功能退化或丧失，而且这些污染物随时间逐渐在底泥中沉淀富集。受污染的底泥可不断向水体中释放污染物，已成为水体污染的“内源”，故采用环保疏浚技术清除污染底泥，可从根本上对河道内部污染源进行处理，彻底杜绝底泥对水体的再次污染，是目前治理黑臭水体的最有效手段。环保疏浚带来了大量疏浚底泥，这些疏浚底泥体积庞大、含水率高、有毒有害成分多，不仅侵占大量土地资源，还易对周围环境造成二次污染，甚至危及人体健康。
[0003]疏浚底泥是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成，是以非常细的角状粘土物质为主的结构性土。底泥能够吸附水体中的大部分污染物，主要包括营养物质(氮、磷、钾等)、有毒重金属以及其他有机污染物，是一种成分和结构复杂的混合物。疏浚底泥的含水率一般高达75％以上，而且随着有机质成分和带电荷胶体的增加，底泥的脱水性能越差，因此，疏浚底泥能否高效深度脱水将对其后续处理处置产生重要影响。底泥中最常见的有害重金属包括Pb、Zn、Ni、Cu和Cd等，因其无法被分解且能够通过食物链在生物体内富集，对自然环境和人体危害极大，因此，疏浚底泥中的重金属也是影响其处理处置的主要问题。目前疏浚底泥的处理主要通过重力(重力浓缩)或机械方式(离心浓缩、带式浓缩等)进行浓缩脱水，通过这些方式进行脱水是底泥最重要的减量化步骤。但是这些方式均存在着需要消耗大量机械力和动力能源、仅能脱除自由水(不与底泥颗粒结合，不受毛细作用影响，可自由流动的水)与间歇水(存在于底泥颗粒之间的孔隙或颗粒的裂缝中，受底泥毛细作用而与颗粒结合的水)、不能脱除表面结合水(因粘附力吸附在底泥颗粒表面上的水)的弊端，无法实现疏浚底泥的高效深度脱水与减量。
[0004]无机絮凝剂(硫酸铝Al2(SO4)3、聚合氯化铝PACl等)、有机絮凝剂(季铵盐类、聚胺盐类、阳离子型聚丙烯酰胺CPAM等)、复合絮凝剂(聚合硫酸铁PFS、聚丙烯酰胺PAA)作为水处理常见的絮凝剂，其用于市政污泥或疏浚底泥的化学调节脱水，主要是通过电中和、架桥作用等脱除自由水，这不能保证非机械外力下的絮凝脱水效果达到满意的效果。有研究采用含有季铵盐基团和长碳链的硅烷偶联剂(3
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(三甲氧基硅烷基)丙基
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N
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十二烷基二甲基氯化铵)、聚合硫酸铁和二甲基二硫代氨基甲酸钠为原料，制备共价键型絮凝剂用于污染河流底泥(郭利芳，共价键型絮凝剂对疏浚底泥脱水的研究[D].北京石油化工学院.2018)，相较于Al2(SO4)3、CPAM、PFS而言，底泥沉降性能好且试验泥饼含水率降低14％左右，实现了较好的絮凝脱水效果，且添加的二甲基二硫代氨基甲酸钠可固化底泥中的重金属。然而经此方法浓缩脱水的底泥中重金属含量增大且形态稳定，从而增大了底泥未来安全处置以及资
源化利用的难度，容易使资源化产品的重金属含量超标。
[0005]与畜禽粪便相似，疏浚底泥也富含氮、磷、有机质等营养物质，同样可以采用好氧堆肥的方式进行资源化利用。好氧堆肥技术是在有氧条件下，好氧微生物通过自身的分解代谢，将一部分有机物降解同时释放能量供其生命活动，而另一部分有机物通过合成代谢形成新的细胞物质，使微生物不断增殖。通过好氧堆肥技术最终可使疏浚底泥向性质稳定的腐殖质转化，用以生产园林苗木的育苗基质产品。然而，不同于畜禽粪便，作为黑臭水体治理的河湖疏浚底泥，其中重金属的含量高，而重金属不仅无法在堆肥过程中分解，反而随着有机质等的分解转化而使重金属的相对含量升高，致使疏浚底泥堆肥产品的重金属远高于《绿化用有机基质》(GB/T 33891
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2017)中用于封闭林地、高速公路或造林等绿化种植用有机质的标准值。此外，疏浚底泥由于含水率高容易造成厌氧发酵发酸，为达到好氧堆肥工艺的需求而机械脱水或添加大量木屑等吸水剂以降低物料含水率以利于启动，增加了堆肥成本。由于作为苗木基质产品要应用于环境中，国家对基质产品中重金属的含量有明确规定，因此，底泥堆肥中的重金属不应该是将其固化降低其浸出毒性，而是考虑如何降低其含量(质量百分数)。羟基磷灰石是磷酸盐矿物的一种，其对重金属的作用受到环境界关注，作为我市政污水厂污泥重金属钝化剂(邓炳波，矿物与有机物料对城市污泥重金属的钝化与生物有效性影响研究[D].安徽农业大学.2015)、土壤重金属钝化剂(张永利等，不同钝化剂对农田土壤镉敦化稳定影响[J].农业科学，2018，8:918
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925)、垃圾焚烧飞灰重金属钝化剂(吴昊.磷酸化稳定垃圾焚烧飞灰重金属效果及理论机制的研究[D].重庆大学.2016)以及河湖底泥重金属钝化剂(王晓丽等.羟基磷灰石对沉积物重金属释放特性的影响[J].生态环境学报.2009，6:14
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17；Zhang et al.，Immobilization of lead and cadmium from aqueous solution and contaminated sediment using nano
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hydroxyapatite[J].Environmental Pollution.2010，158(2):514
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519.)，通常是将羟基磷灰石直接混合废物中或将羟基磷灰石作为覆盖材料(邹彦江.重金属污染底泥原位覆盖技术研究[D].山东建筑大学.2015)，以实现重金属的钝化，抑制重金属释放。也有人研究采用羟基磷灰石、纳米羟基磷灰石与硅藻土、磷酸二氢钙、碳酸钙进行复配，添加到污染底泥中以进行重金属的固化(王猛.重金属污染底泥羟基磷灰石复配固定化技术研究[D].山东建筑大学.2014)，以及有人研究将羟基磷灰石与二乙基二硫代氨基甲酸钠组成重金属固定剂，再与碱性材料(水泥、石灰、粉煤灰)一起构成重金属污染底泥的固化剂(周典海等.一种镉铜铅污染底泥固化剂及其固化方法.ZL201610313244.4)，以使固化后底泥进行最终填埋处置时重金属浸出毒性达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889 2008)的限值。但是这些采用羟基磷灰石固化重金属的方法降低其浸出毒性并不能改变污染底泥的重金属含量超标现状，尤其是未来资源化利用的产品中重金属含量超标现状。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术为了解决传统疏浚底泥堆肥技术通过机械或添加大量调理剂来调节底泥水分，通过添加磷酸盐矿物钝化底泥中重金属，最终制备的堆肥产品不能改变污染底泥重金属超标的问题，提供一种河湖疏浚底泥资源化利用方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种河湖疏浚底泥资源化利用方法，包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种河湖疏浚底泥资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、疏浚底泥的脱水处理：向疏浚底泥中加入制备的共价键型复合絮凝剂@Fe3O4，搅拌混合均匀进行混凝，自然沉降，去除上覆水，得到絮凝脱水后的底泥，其中Fe3O4粉末与共价键型复合絮凝剂的固液比为1g/L；S2、疏浚底泥的堆肥处理：将絮凝脱水后的底泥，加入制备的羟基磷灰石/雪硅钙石@Fe3O4复合材料，在好氧堆肥反应器中进行好氧堆肥达到满足堆肥产物的种子发芽指数大于70％的腐熟度要求，其中羟基磷灰石/雪硅钙石@Fe3O4复合材料与底泥(干基)的质量比为1:9～2:8；S3、堆肥产物的后处理：将堆肥后的产物风干后进行磁选分离，剩余的腐殖物质按照不同苗木的需求配方，与其他辅料配制育苗基质。2.如权利要求1所述的河湖疏浚底泥资源化利用方法，其特征在于，步骤S1共价键型复合絮凝剂@Fe3O4的制备方法为：将二甲基十八烷基[3
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(三乙氧基硅烷基)丙基]氯化铵(C
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H
64
ClNO3Si)与FeCl3混合液加入去离子水均匀搅拌使其摩尔比为0.2～0.6，制备成为前体液；然后将NaOH溶液滴加到前体液中，达到OH
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与Fe
3+
的摩尔比为0.5～2，制备成为共价键型复合絮凝剂；最后将经球磨的Fe3O4粉末按照固液比为1g/L添加到共价键型复合絮凝剂中，混合均匀，制备成为共价键型复合絮凝剂@Fe3O4。3.如权利要求2所述的河湖疏浚底泥资源化利用方法，其特征在于，步骤S1共价键型复合絮凝剂@Fe3O4的制备方法中二甲基十八烷基[3
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(三乙氧基硅烷基)丙基]氯化铵与FeCl3的混合液以600r/min的速度不断搅拌，且Fe
3+
浓度为0.2mol/L。4.如权利要求2所述的河湖疏浚底泥资源化利用方法，其特征在于，步骤S1共价键型复合絮凝剂@Fe3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪伟，石德智，张涵博，聂明建，徐睿立，童海航，罗丹，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：