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  • 河道污染底泥修復與處理技術探討
  • 2016/10/19 閱讀次數:[1649]
  •   隨著社會和化工產業的發展,近二十幾年來河道、湖泊等水體的污染嚴重,尤其是河道底泥,底泥中含有大量的污染性物質,特別是致病(癌)、破壞生態的持久性的難分解有機物、嚴重超標的重金屬離子。這些有害物質經過食物鏈的累積和擴大效應,將會影響人類的健康,破壞自然環境和生態系統。此外,水體富營養化的解決關鍵也仍與底泥密切相關。水體底泥污染是世界范圍內的一個環境問題,其污染加劇主要是人為因素造成的,污染物通過大氣沉降、廢水排放、雨水淋溶與沖刷進入水體,大量難降解污染物相當一部分積累在水體底泥中并逐新富集,溶解于水中的污染物濃度在很大程度上受到底泥的影響。污染底泥的治理已刻不容緩,勢在必行。

    1、底泥中污染物的種類

      疏浚底泥具有泥量大,成分復雜,含水率較高,含有污染物,并且既含有益物質又含有害成分等特點。其成分對處理方案的選擇具有重要意義,主要含有三類:一是重金屬,一般指Hg、As、Zn、Cu等,是環境中普遍存在的一類污染物,具有難降解性、生態毒性和可累積性等特點。可通過生活污水及生產廢水的排放、降水徑流等途徑進入水體,通過沉淀、吸咐、絡合等作用而沉積到底泥中。河流底泥中有重金屬與不同載體相結合,以多種形態存在,大致有可交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、有機物結合態和金屬殘片等,不同形態的重金具有不同的生物有效性。其與水相保持一定的動態平衡,當環境發生水力沖刷、外界擾動等變化時,可再次進入水體,成為二次污染源。二是有機物,底泥中有毒有機物通過富集作用在生物體內達到較高的濃度,從而對生物體產生較強的毒害作用,并通過復雜的污染生態化學過程,即在氣―水―生物―底泥等多介質環境體系中的遷移、轉化和暴露,影響人和動物的健康,從而對人類未來的生存發展構成嚴重威脅。三是含有N、P等營養物質,導致水體的富營養化。

    2、污染底泥修復與處理技術

      底泥處理的主要目的是降低受污染底泥對水體的污染,使其對生態和環境無害。污染底泥的治理,經過多年的實踐,已取得一定效果。

    2.1原位生物修復技術

      底泥原位生物修復是指在基本不破壞水體底泥自然環境件下,對受污染的環境對象不作搬運或運輸,在原場所進行生物修復。分為原位工程修復和原位自然修復。原位工程修復通過加入生物生長所需營養來提高生物活性或添加實驗室培養的具有特殊親合性的微生物來加快環境修復;原位自然修復是利用底泥環境中原有微生物,在自然條件進行生物修復。對底泥進行生物修復,促進底泥微生物繁殖,底泥有機質在微生物作用下,迅速分解,釋放出氨氮、硫化氫等有害氣體,使得底泥好氧層加厚,泥層減薄,加快底泥微量營養的釋放。有利于提高藻類多樣性,同也可以阻隔下層黑臭底泥有毒物質的釋放,加強在泥水界面間的好氧微生物對機污染物分解能力,加快水體生態系統的物質循環和能量循環,提高水體的自凈能力。

    2.2原位掩蔽技術

      掩蔽是在污染底泥上放置覆蓋物,使污染底泥與水體隔離,防止底泥污染物向水體遷移的物理修復技術方法。掩蔽作為底泥的一種原位修復技術,對持久性有毒污染物污染底泥的修復效果非常明顯,工程造價低,能有效防止底泥中的持久性有毒污染物污染物進入水體而造成的二次污染。但是,掩蔽會增加底泥的量,使水體庫容減小,不適于河流、湖泊、港口和水庫,只適用于深海底泥修復。目前使用較多的掩蔽材料有未污染的底泥、清潔砂子、礫石、鈣質膨潤土、灰渣、人工沸石、水泥和其它人工合成材料等。這種掩蔽技術在國內鮮見應用。

    2.3污染物與疏浚物固相分離技術

      淋洗可以是原位修復也可以是異位修復,淋洗是將水、油或其它能夠促進污染物溶出、溶解遷移的溶劑摻入或注入到污染的底泥中,主要用于重金屬污染土壤,具體是將土壤中的固相重金屬轉移至液相中,再進行深度處理的過程,土壤經清水洗滌后歸原位再利用。底泥淋洗技術推廣應用和修復效果的好壞關鍵在于高效淋洗劑的篩選和研制,既能提取重金屬,又不破壞土壤的結構,不能造成二次污染。目前應用較為廣泛的疏浚底泥淋洗劑主要有酸、堿、表面活性劑、植物油和EDTA絡合劑等。淋洗在美國、日本和德國等一些國家已經得到應用,其在發展中國家推廣應用面臨的****問題是費用太高,經濟上難以承受。

    2.4清淤疏浚后衛生填埋

      底泥疏浚,以改善水體環境質量為目的,用機械手段清除水體底床上層一定范圍內富含有機質、氮、磷和重金屬的污染底泥并妥當處置,一定程度上去除污染內源,為水體水質的好轉和穩定創造條件。為防止造成二次污染、破壞水體正常生態層,因此要著重考慮疏挖及輸送方式的選擇,一般采用水采水運方式,即用絞吸式挖泥船進行水下疏挖,用加壓管道將泥漿送至堆場。

      衛生填埋對于水體底泥處置而言,其優點是投資較少、容量大、見效快,且能夠通過產生填埋氣獲取新能源。但填埋不當也會造成新的污染,主要是有害物質溶出對地表水和地下水帶來的污染,所以要借鑒城市生活垃圾衛生填埋場的經驗建設,這種廢物填埋場底部鋪有襯層,可防止溶出液體滲透入土壤并污染地下水,溶出液體經管道收集后,送污水處理廠進行處理。

    2.5干式熱處理

      底泥的干式熱處理包括污泥干化、焚燒、熔融三種方式。

      底泥的干化處理,是指通過直接或間接加熱方式,進行低溫處理,使污泥脫水、減容,同時使泥性趨于穩定化,它是多種處理工藝中重要的第一步,包括機械脫水、土工管袋脫水及自然干化脫水等。

      焚燒是目前最終處置含有毒物質的有機底泥最有效的方法,適用于土地資源緊張的大中城市采用。將底泥作為固體燃料投入焚化爐中,使其與氧發生反應,轉化成高溫的燃燒氣和少量性質穩定的固定殘渣。目前應用最廣的焚燒設備是流化床焚燒爐,一般有機污泥應保證燃燒溫度在815℃左右,焚燒過程中所有的病原體、病菌均被殺滅,有毒有害的有機殘余物被氧化分解,但會產生二惡英等空氣污染物。

      熔融燃燒溫度與產生底灰與焚燒不一樣,熔融的燃燒溫度高達攝氏1800℃至2400℃,焚化爐的溫度即便在二次燃燒室也僅有攝氏1600℃~2400℃;而熔融燃燒后的灰渣可回收制造路基,焚化爐底灰利用則相對較為困難,其發展趨勢將會取代焚化爐。

      干式熱處理成本都較高,都有可能產生二次污染,并且處理產物焚燒灰雖可減容90%以上,還需與其他方法結合使用進行最終處置。

    3、底泥資源化技術

    3.1土地利用

      此技術操作簡單能耗低,較適合作為低污染底泥的處理方式,疏浚的底泥需經測定達到《農用污泥中污染物控制標準》(GIM284-84)及《土壤環境質量標準》(GB15618-1995)規定的標準。主要有農業園林利用、濕地及棲息地建設、修復受擾動的土地區三種方式。

      底泥的土地利用是一種符合中國國情的安全積極的底泥處置方式,此方法需底泥有機質的含量要比較多,需去除有害的病菌、病原體、重金屬、難分解的持久性有害有機物等物質,避免長期使用對人體及土地的毒副作用。底泥中含有豐富的有機物和氮、磷、鉀等營養元素以及植物生長必需的各種微量元素鈣、鎂、鐵等施用于農田能夠改良土壤結構、增加土壤肥力、促進農作物的生長。但是底泥中也含大量病原菌、寄生蟲,以及銅、鋁、鋅、鉻、汞等重金屬和多氯聯苯、二惡英、放射性元素等難降解的有毒有害物。所以,底泥要作土地處置必須經無毒無害處理,否則底泥中的有毒有害物會導致水體或土壤二次污染。

    3.2建筑材料

      底泥中除了有機物和重金屬外,還含有20%左右的礦物無素,如硅、鐵、鋁、鈣等,其組成與粘土基本相似。以往技術都是以污泥焚燒灰作為原料生產建材,現在可直接利用污泥來原料來生產建材,這樣可充分利用污泥自身的熱值,節省能耗,節約投資,目前相關方面的技術已開發成功。污泥制水泥的原料有三種形式:脫水污泥、干燥污泥、污泥焚燒灰。現已確認以污泥為原料生產水泥時,水泥窯排出的氣體中NOx含量減少40%,這是因為污泥中氮在高溫下揮發,與氣體中的NOx反應,使之分解,從而起到脫硝劑的作用。另外還有污泥制輕質陶瓷、污泥制微晶玻璃、污泥制生化纖維板。選取適當的利用途徑,可能實現清淤底泥不脫水直接利用,成功在把污泥處理費用轉移到有用的產品生產上來,因此,污染底泥用于建筑材料有著顯著的節能效果,但其適用于性質穩定、有機質的含量比較低、粘土成份的含量高,無毒害且不含具有放射性的元素的污染底泥。

    3.3填方材料

      疏浚底泥可以通過脫水、固化和熱處理等預處理方法使其滿足作為填方材料的要求,固化土有透水性小、強度高、不易固結沉降的特點,一般應用道路路基、低洼地區的回填、筑堤材料。

    3.4污水處理材料

      疏浚底泥能制備污水處理填料與其自身性質有關,含有大量的腐殖質,對金屬離子有吸附交換和絡合的作用,并且其吸附能力與底泥表面積有關,表面積越大,吸附能力越強,所以粉狀底泥較顆粒狀底泥具有更強的吸附能力和富集能力。此技術制備的產品應用于污水處理,具有良好的環保效益。

    4、結語

      由于河流河段不同,污染源差異較大,因此底泥的污染程度和成分也有一定的區別。所以應加強底泥性質及處理技術優缺點的相關性研究,以確保取得****的處理方式。就是要結合我國國情,實現底泥減量化、無害化和資源化利用,降低或者減少底泥對環境和對人體的危害,走一條適合我國國情的經濟有效型、環境友好型的底泥可持續發展道路。

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