结团絮凝浓缩河道底泥清淤技术研究

摘要

城市河流大多数是缓滞流体，河道界面窄，坡度小，自净能力弱，初期雨水径流携带的污染物和从城市管网的溢流污染物直接进入河道，导致河道底泥污染物积累严重。然而，目前为止，国内以清除底泥内源污染的疏浚技术主要应用在大的湖泊河道中，对于城市中的小型河流应用很少，应用于湖泊和大流量河道中的清淤设备很难在城市中的小流量河道中发挥作用，因此迫切需要一种应用于小河道底泥污染治理的常态化清淤技术。结团絮凝技术是一项适用于高浓度无机颗粒废水的固液分离的技术，具有效率高、体积小、占地省等特点，以该技术为核心，开发集底泥水下抽吸-结团絮凝浓缩-脱水的生态清淤技术思路，能较好地适应城市河道清淤的技术需求。因此，本论文着重开展本技术中的核心技术内容—结团絮凝浓缩河道底泥的实验研究。应用结团絮凝技术对扬州河道底泥进行动态实验研究，优化工艺条件，最后提出一种新的生态清淤工艺，为以后城市河道生态清淤治理工程提出新的技术思路和理论依据。
　　本课题的研究内容包括扬州河道底泥污染情况调查分析、底泥混凝浓缩静态实验研究和结团絮凝浓缩河道底泥动态实验研究三方面内容，主要成果如下:
　　(1)扬州市城区河道表层底泥pH在8～9之间，呈碱性;经过营养盐比值分析，大多数河流表层底泥中有机质主要来自河道内源的水生生物、浮游动植物和藻类，少数来自河道外源污染物的累积;从全磷、全氮和有机质含量分析，表层底泥营养盐污染严重;重金属的达标分析和地累积指数评价表明，铅(Pb)和镉(Cd)总体污染水平为轻度和偏中度污染，铬(Cr)无污染，均达到《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)，三种重金属污染的分级的先后顺序为镉(Cd)＞铅(Pb)＞铬(Cr)。
　　(2)优选上海阳离子型PAM(S2)为助凝剂。
　　(3) PAM投药量对结团絮凝絮体的形成影响显著，进污泥浓度决定了PAM投药量的多少，其投加量随污泥浓度增加而线性增加，但是投加率随污泥浓度的升高而变小，在进泥浓度为2～9g/L时，PAM的适宜投药量为2.0～5.3‰。
　　(4)结团絮凝工艺对PAC投药量具有缓冲能力，浊度对PAC投药量的变化不敏感，适宜的投药量为1.0～5.0％。
　　(5)悬浮层中的机械搅拌强度是反映结团絮凝悬浮层总搅拌强度的直接控制指标，适当的搅拌强度增加初始粒子与结团体的碰撞机率，提高了悬浮层对初始粒子的接触和捕聚效率，有利于出水水质，适宜的搅拌转速为8～12r/min，相应的速度梯度G=4.98～9.14s-1。
　　(6)水力停留时间对结团絮凝效果影响显著。在水力停留时间大于120s时，处理出水浊度小于3NTU，效果稳定，与反应区上升流速无关;当水力停留时间小于120s时，随着停留时间的减小，出水浊度上升，处理效果快速恶化，且在相同水力停留时间下，采用高径比大的、大上升流速的圆柱体反应区的处理效果，不如采用高径比小的、低流速的圆柱体反应区的处理效果。在结团絮凝区内筒高度为0.9m的条件下，得到最大上升流速13.27mm/s，能保证出水浊度＜15.21NTU，颗粒沉速＞4.29cm/s，间歇排泥含水率＜94.35％，属于容易过滤污泥。
　　(7)控制水力停留时间为85s（上升流速10.6mm/s）时，结团絮凝系统能稳定运行，出水浊度能稳定在15NTU左右，颗粒沉速在75mm/s左右，间歇出泥含水率＜93.88％，污泥比阻＜1.4×105s2/g，属于易过滤污泥，出水CODmn＜3.5mg/L，总磷＜0.15mg/L，氨氮＜0.23mg/L，总氮＜0.25mg/L。通过结团絮凝技术，河道底泥可以浓缩10倍以上，出水水质较好，达到《再生水回用于景观水体的水质标准》(C J/T95-2000)，取得很好的处理效果。
　　(8)应用结团絮凝技术浓缩河道底是技术可行的，以结团絮凝技术为核心的集水下抽吸-结团絮凝浓缩-脱水的河道底泥清淤工艺在城市河道底泥治理上具有很大的前景和应用价值。