一种新型的黑臭河水内源治理方法

本发明涉及污水处理领域技术，尤其是指一种新型的黑臭河水内源治理方法。
背景技术：
：随着我国社会经济的快速发展和城镇化进程的加速，城镇规模和人口不断增加，人类生产和生活污水排放量日益增大，进入水体的污染物浓度超过水体自净能力。好氧微生物通过新陈代谢作用消耗水体中氧气，使水体处于缺氧或厌氧状态，此时大量繁殖的厌氧微生物与有机物发生腐败、分解和发酵等反应，产生有机硫化物、氨氮和甲烷等14000多种致臭气体；同时水体中铁、锰等重金属被还原，与硫离子结合形成fes、mns等黑色沉淀使水体变黑。另外，城市水体流动性差，水动力不足，导致水环境恶化，污染物积累，水体黑臭状况加重。黑臭河水的存在不仅给人们带来了恶劣的感官刺激，也直接对人们的饮水、用水安全构成了严重的威胁。目前，治理城市黑臭河水主要包括物理治理技术、化学治理技术以及生物生态治理技术。黑臭河水治理虽然广泛运用3种治理技术，但各自都有不同的优缺点，单独运用某种技术可能不会保证其长久有效性。因此，多种技术联合运用于黑臭河水的治理取得了较好的效果。其中，黑臭河水内源治理是基础措施。因此，亟需一种新型的黑臭河水内源治理方法，针对低水位、河道小且窄的污水河进行处理。技术实现要素：有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种新型的黑臭河水内源治理方法，从水底、水体、水面三个方式处理河湖污染物，达到河湖水质修复的效果。为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种新型的黑臭河水内源治理方法，包括水体底泥污染清除：将底泥洗脱船驾驶进入污水河或湖，洗脱底泥中轻质、有机的胶体污染物；底泥洗脱办法是在底泥洗脱船配置罩式洗脱仓，该罩式洗脱仓是四周和顶部封闭只有底部开口，用该罩式洗脱仓深入到水底且罩住泥沙，将水底局部需要处理底泥的位置隔离，以原位覆盖深层淤泥的方式阻止污染物释放，然后在罩式洗脱仓内部采用高压水柱将污水、泥沙、底泥搅拌混合，再通过控制搅拌速度使质量较轻呈胶状的浮泥悬浮到水体中再沉降形成一层有机浮泥，而重质的泥沙无机物沉降，再通过抽吸的方式将罩式洗脱仓内的有机浮泥泵出水面以外进行泥水分离，清水回至河或湖中，接着底泥洗脱船移动带动罩式洗脱仓进行下一位置的水底底泥处理，如此重复不断；水体水质提升：先通过微纳米气泡增氧，通过投加em菌、微藻和水下森林措施，构建水体生态系统，维持水质的长效达标；微纳米气泡增氧的方式是基于微纳米曝气装置，通过水泵加压，对曝气头内部的曝气石高速旋转，在离心作用下，使曝气头内部形成负压区，空气通过排气口进入负压区，在水下分成周边液体带和中心气体带，由高速旋转的曝气石出气部将空气均匀切割成直径为5-30纳米的微纳米的微小气泡,微小气泡提高污水溶氧效率,同时具有良好的气浮性,可以在污水中长时间停留,从而能达到较好的曝气效果，em菌和微藻的投放方式是，先采用em菌进行污水的生物修复和植物修复，再投入微藻，与em菌形成共生生物相结合处理；水下森林是采用可降解材料的网格状水底植物种植基铺设于河或湖底，并用固定件将种植基固定，水底植物自由生长形成水下森林；水体表面悬浮物清理：对水体表面悬浮物、藻类、油污，通过投加浮上型混凝剂将污染物浮上水面，再通过水面捞渣机将表面污染物收集抽送到微纳米气泡气浮设备进行处理，清水返回水体，污染物转移处置；所述浮上型混凝剂的成份是壳聚糖、聚合硫酸铁、高锰酸盐和磺化木质素盐。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，针对河湖水体的内湖污染，分别从水体表面、水底淤泥和水体本身三个层面进行处理。对水体表面悬浮物、藻类、油污等，通过投加浮上型混凝剂将污染物浮上水面，再通过水面捞渣机将表面污染物收集抽送到微纳米气泡气浮设备进行处理，清水返回水体，污染物转移处置。对于水底淤泥，通过底泥洗脱技术进行处理，洗脱底泥中轻质、有机的胶体污染物，消除底泥污染物对水体水质的影响。对于水体，通过投加em菌和水下森林措施，构建水体生态系统，维持水质的长效达标。尤其是，采用罩式洗脱仓对水体进行局部隔离，以原位处理的方式，不需要将河水排空再用挖掘机挖泥、也不需要采用围坝等将河水拦截，而是直接在活动的水体中进行污水处理，简单方便，省成本。再有，本发明的罩式洗脱仓是四周和顶部封闭只有底部开口，用该罩式洗脱仓深入到水底且罩住泥沙，将水底局部需要处理底泥的位置隔离，以原位覆盖深层淤泥的方式阻止污染物释放，使得污泥处理时不会因为自身内部水体挠动造成泥沙外溢，仅在罩式洗脱仓内进行，因此整个污泥处理过程本身是环保的。采用罩式洗脱仓将水体隔离之后，再于内部采用高压水柱将污水、泥沙、底泥搅拌混合，使质量较轻呈胶状的浮泥悬浮到水体中再沉降形成一层有机浮泥，而重质的泥沙无机物沉降，再通过抽吸的方式将罩式洗脱仓内的有机浮泥泵出水面以外进行泥水分离，清水回至河或湖中，这样的方式对河道内原有水体不会造成二次污染，整个处理方式简单且快速。为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。附图说明图1是本发明之一种实施例的黑臭河水内源治理方法示意图。图2是本发明之第一种实施例的一体式底泥洗脱船示意图。图3是本发明之第二种实施例的黑臭河水底泥处理流程图。图4是本发明之第三种实施例的黑臭河水底泥处理示意图。图5是本发明之第三种实施例的中简易污泥处理设备的示意图。图6是本发明之底泥洗脱前后对比效果图。图7是本发明之底泥洗脱前后柱状样图。附图标记10、底泥洗脱船11、高压水泵12、有机浮泥泵13、加药泵14、省力滑轮20、罩式洗脱仓21、金属罩体22、高压水柱喷射头23、污泥抽吸头24、喷药嘴25、微孔30、微纳米曝气装置40、水面捞渣机50、一体化气浮设备60、简易污泥处理设备101、有机浮泥102、泥沙无机物。具体实施方式请参照图1所示，其显示出了本发明的技术方案，是一种新型的黑臭河水内源治理方法，包括水体底泥污染清除、水体水质提升、水体表面悬浮物清理。其中，水体底泥污染清除：是指将底泥洗脱船10驾驶进入污水河或湖，洗脱底泥中轻质、有机的胶体污染物。底泥洗脱办法是在底泥洗脱船配置罩式洗脱仓20，该罩式洗脱仓是四周和顶部封闭只有底部开口，用该罩式洗脱仓深入到水底且罩住泥沙，将水底局部需要处理底泥的位置隔离，以原位覆盖深层淤泥的方式阻止污染物释放，然后在罩式洗脱仓内部采用高压水柱、气流或机械挠动将污水、泥沙、底泥搅拌混合，再通过控制搅拌速度使质量较轻呈胶状的浮泥悬浮到水体中再沉降形成一层有机浮泥101，而重质的泥沙无机102物沉降，再通过抽吸的方式将罩式洗脱仓内的有机浮泥泵出水面以外进行泥水分离，清水回至河或湖中，接着底泥洗脱船移动带动罩式洗脱仓进行下一位置的水底底泥处理，如此重复不断，将水底下20-40mm厚的污泥去除。水体水质提升：是指先通过微纳米气泡增氧，通过投加em菌、微藻和水下森林措施，构建水体生态系统，维持水质的长效达标。微纳米气泡增氧的方式是基于微纳米曝气装置30，通过水泵加压，对曝气头内部的曝气石高速旋转，在离心作用下，使曝气头内部形成负压区，空气通过排气口进入负压区，在水下分成周边液体带和中心气体带，由高速旋转的曝气石出气部将空气均匀切割成直径为5-30纳米的微纳米的微小气泡,微小气泡提高污水溶氧效率,同时具有良好的气浮性,可以在污水中长时间停留,从而能达到较好的曝气效果，em菌和微藻的投放方式是，先采用em菌进行污水的生物修复和植物修复，再投入微藻，与em菌形成共生生物相结合处理；水下森林是采用可降解材料的网格状水底植物种植基铺设于河或湖底，并用固定件将种植基固定，水底植物自由生长形成水下森林。水体表面悬浮物清理：是指对水体表面悬浮物、藻类、油污，通过投加浮上型混凝剂将污染物浮上水面，再通过水面捞渣机40将表面污染物收集抽送到微纳米气泡气浮设备进行处理，清水返回水体，污染物转移处置；所述浮上型混凝剂的成份是壳聚糖、聚合硫酸铁、高锰酸盐和磺化木质素盐。实施例1如图2所示，对于一些水深的河流或湖，可以采用一种污泥处理一体的底泥洗脱船10，也就是将一体化汽浮设备50设于底泥洗脱船10，污泥收集池51、微纳米气泡分离装置52、贮泥池53、污泥压滤机54等均搭建于船上，这样从罩式洗脱仓20内抽出的污泥即可直接在底泥洗脱船上进行处理，最后得到脱水后的泥饼，再外运。污泥处理过程是先用罩式洗脱仓20吸取有机浮泥101，有机浮泥101通过有机浮泥泵12泵入污泥收集池51，利用微纳米气泡分离装置52实现有机浮泥的进一步分离变为上浮和下沉两种物质，用刮泥装置205将上浮物刮到贮泥池53，贮泥池53用污泥泵抽到污泥压滤机54，以及也用污泥泵将下沉物泵到污泥压滤机54，污泥压滤机54脱水后形成泥饼。这些搭建于船上的设备均会增加船的吃水深度，因此仅适合于深水区的河道。实施例2对于河床较浅的河或湖，则需要采用以下方案：参见图3，尽可能地使用轻质的小船，将底泥洗脱船10上重的装置去除，使得小船吃水较浅才可进入浅水河或湖。而用于处理污泥的污泥收集池51、微纳米气泡分离装置52、贮泥池53形成一体设备（参见图3）均搭建在河堤上，污泥压滤机54可以为车载式。有机浮泥101抽到河堤上的一体设备，再逐步处理污泥，污泥处理方式参见实施例1。实施例3对于一些污水河，其河道小且窄、河堤无法提供足够空间建设大型污泥处理设备的情况，采用图4的方式解决。采用轻质的泥洗脱船10，同样的尽可以减轻船身的重量。因此设置了两个吊塔14、15，一个用于吊挂罩式洗脱仓20，另一个用于吊挂简易污泥处理设备60，利用简易污泥处理设备60可以对所收集的有机污泥进行短暂的存储，储满之后再运到岸边的一体化气浮设备50进一步处理。具体方案如下：先介绍罩式洗脱仓的结构，所述罩式洗脱仓20是金属罩体21，自带重量可以沉到水下，用省力轮支架采用吊挂的方式安装于底泥洗脱船，例如使用省力滑轮14。以及，所述罩式洗脱仓的长宽高尺寸为1-5m、1-5m、0.5-1m为宜，当处理污水河面较窄时可选择尺寸较小的罩式洗脱仓，反之取用尺寸较大的。工作时，该罩式洗脱仓至少有0.2m是扎入到水底的泥沙层，形成原位覆盖深层淤泥，阻止污染物释放。正是由于罩式洗脱仓封闭的结构，使得搅动底泥时浑浊的污泥水仅会在仓内进行，不会将污染物扩散到外部。除此之外，所述罩式洗脱仓20内置高压水柱喷射头22、污泥抽吸头23、喷药嘴24。该高压水柱喷射头22通过软管连接高压水泵11，该高压水泵11置于底泥洗脱船10的船仓中，高压水泵11的一头通过管道泵入河水，通过高压水泵增加形成高压水经由另一头的软管通向高压水柱喷射22，向罩式洗脱仓射出高压水柱，使罩式洗脱仓内的水体翻滚搅拌形成泥沙混合。所述污泥抽吸头23通过软管连接有机浮泥泵12，该有机浮泥泵12是置于底泥洗脱船10的船仓中，有机浮泥泵12的一头连接到简易污泥处理设备60；该喷药嘴24通过软管连接加药泵13，该加药泵13是置于底泥洗脱船10的船仓中，加药泵的一头连接药罐，由加药泵将加快污泥沉淀的药剂经喷药嘴投向罩式洗脱仓。高压水柱喷射头22用于将高压水柱射向泥底，使水底的有机物和无机物全部搅动混合，随着高压水柱停止，质量较重的砂子会下沉，而质量较轻、呈胶体状的浮泥则位于砂子之上，待沉降一段时间之后，用污泥抽吸头将仓内20-40mm厚度的污泥去除，这样可以保证抽出的是污泥而不是砂子。并且，还通过加药的方式加快污泥的沉淀，便污泥处理更有效率。本实施例中，所述药罐中存储聚丙烯酰胺助凝剂，聚丙烯酰胺助凝剂作为一种常用的絮凝剂，其使用效果是理想的。目前，这种絮凝剂一般应用于沉淀池中作为助剂使用，沉淀池是静态的，也是常见的。但无案例给出其直接应用于水流不停的动态河道中作为一种可配合罩式洗脱仓进行使用的絮凝剂。除此之外，当处理一些小型的污水河，选用的罩式洗脱仓的尺寸较小较轻时，配设高压水枪冲刷底泥时，可能造成罩式洗脱仓振动，甚至翻转。因此还在罩式洗脱仓的顶部设有若干可供空气或水体排出的微孔，以保证仓内气压、水压和外界相对平衡，防止翻仓的状况。在本实施例3中，简易污泥处理设备60并不是在船上，也不是在岸上，而是被底泥洗脱船10拖动随着该底泥洗脱船10一起同步地在河道中行走。简易污泥处理设备60不同于上述的一体化汽浮设备50，其作为进入一体化气浮设备50之前的一个衔接装置，主要功能是用于对污泥进行初步处理，并具有一定的污泥脱水和水体净化功能，从而给一些窄而小的臭水沟处理污泥带来方便。具体而言，如图5所示，该简易污泥处理设备60含有一个污泥收集器61，该污泥收集器61的外周设置螺旋式渗液管63，这些螺旋式渗液管63的进液口631位于污泥收集器61的下部，出液口632位于污泥收集器61的上部，但是出液口632不会高出污泥收集器61的最低液位。这样靠重力自流，污泥中的排水通过进液口631在螺旋式渗液管63经过，最后会从出液口632流出。尤其是，本发明还在螺旋式渗液管63上设置了一级或多级横管反应器64，横管反应器64与螺旋渗液管63之间采用弯头法兰641连接，实现各横管反应器的可拆卸更换。横管反应器64为管状的电极，瞬间能产生高压脉冲电场磁场，使污泥水中的有机物、生物质、富营养物质的细胞膜、细胞壁被破坏，即使污水重新回流至河道，污水的有害生物体已经被破坏，不会再产生臭味，从而达到过滤污水除臭和净化目的。以及，为了防止螺旋式渗液管63被堵塞，在进液口631的位置安装单向盖板及格栅网，防止螺旋式渗液管63中的污水倒流，并且防止进液口631堵塞。这样便可以通过螺旋式渗液管63将有机浮泥101中的水分尽可以脱出回流到污水河中，以减轻重量，使泥浆更为密实，从而一次性能装载更多的泥浆。采用上述实施例1、2、3的方法对底泥采集对比，通过以上步骤洗脱前、洗脱后的情况可参考图6、图7。如图6的左图所示，洗脱前的底泥为黑色，含有丰富的富营养物质，这也是导致河水发黑发臭的重要原因。图6的右图是洗脱后的底泥，为灰色，富营养物被大量清除。如图7所示，图7左侧为洗脱前柱状样，右侧为洗脱后柱状样，明显将水底产生黑臭味的污杂层用洗脱层隔离，效果理想的状态下还可以将污染层全部去除。经过以上底泥处理后，可使泥-水界限清晰，即使进行再次挠动也很快澄清，迅速消除底泥厌氧上泛和水体黑臭。洗脱后污染物和藻细胞量显著减少，采用以下表格进行效果对比。洗脱时间1min3min5min叶绿素减少11-23%48-56%85-95%总磷减少9-14%25-38%85-95%总氮减少3-7%13-21%56-80%关于水体水质提升：上述提升方法提到微纳米气泡增氧，以及采用em菌培养和水下森林建设。本实施例中，是先采用微纳米气泡增氧的方式，与此同时进行浮上型混凝剂的投放。通过微纳米曝气装置的改造，利用负压区的形成原理，在曝气同时投放浮上型混凝剂。由于上述提到，曝气时会将水下分成周边液体带和中心气体带，当微纳米小气泡在水底散发时，同时带动浮上型混凝剂一起进入水中，这样可以免去搅拌的操作。本实施例中，浮上型混凝剂按质量份计，含有壳聚糖20-30份，聚合硫酸铁20-35，高锰酸盐20-30份，磺化木质素盐30-40份。其中，聚合硫酸铁是一种由铁盐预制的中间水解产物,属于水溶性无机高分子物质,溶于水后产生大量的高电荷聚合阳离子,如ｆｅ2(ｏｈ)3+3,ｆｅ2(ｏｈ)4+2,ｆｅ3(ｏｈ)5+4等羟基桥联形成的各级多核络合铁离子。因此具有很强的中和悬浮颗粒上的电荷能力,使之脱稳并生成较大颗粒的絮凝体,同时也因其具有很大的比表面积和很强的吸附能力,对污水中乳化油有良好的破乳效果,对重金属、臭味和色素有较强的吸附能力,使用时显示出其独特的优越性。聚合硫酸铁又称碱式硫酸铁,它是一种高效新型水处理剂,广泛用于饮用水、工业废水、城市污水的处理。聚合硫酸铁（pfs）在水中存在着多种形态的铁络合离子，如［fe（oh）2］+、［fe（oh）］2+、［fe2-（oh）2］4+等。它们以─oh架桥形成多核络合离子，这些多核络合离子能与水以任意比例互溶，发挥电性中和、吸附架桥作用。聚合硫酸铁絮凝剂实质上是硫酸铁在水体中水解2络合2聚合2胶凝2沉淀等转化过程的中间产物。fe(ⅲ)水解的基本反应式可写为：fe(h2o)3+6+nh2o=[fe(oh)n(h2o)6-n](3-n)++nh3o+当溶液的ph值升高后,单核羟基络离子就会生成羟基桥联的多核络合物,基本反应式可写成[fe(oh)+2]n+fe3++2h2o=[fe(oh)+2]n+1+2h+生成羟基桥联的多核络合物会部分较缓慢的发生反应[fe(oh)+2]n=[feo(oh)]n+nh+。壳聚糖壳聚糖甲壳素脱乙酰基的产物，在自然界来源非常丰富，酸性介质中可表现出阳离子聚合电解质性质，且无毒、易生物降解。通过壳聚糖与聚合硫酸铁复合协同作用能够提高絮凝能力。壳聚糖分子链上带正电荷、可通过与聚合硫酸铁的正电荷叠加作用增强电性的中和能力。另外，壳聚糖分子每个单元都有一个氨基，可以与聚合硫酸铁的金属离子发生螯合过吸附作用和网捕架桥作用命名用机高分子的分子链在已经脱稳的颗粒物之间架桥，增强对水中微小颗粒的去除能力。高锰酸盐高锰酸钾是一种强氧化剂，它可以与聚合硫酸铁的吸附进行联合，对于河或湖中的藻和臭味具有很好的去除功能，快速使水体变清。在此基础上，还增加了一种磺化木质素盐作为加气剂，由于所述磺化木质素盐为木质素磺酸纳、木质素磺酸镁或腐植酸纳，均为天然产物，性能稳定无毒无害。作为一种加气剂使得絮凝的物质漂浮到水面，再用捞渣机进行收集，从河/湖去除水中的这些污染物。通过以上的处理之后，河底污泥去除，河水中悬浮物基本去除，清水变清。再投入em菌和藻类。所述em菌是微生物菌剂，包括光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等。在修复过程还可以引入一些食藻虫、水生动物、水蚯蚓等，以及引入藻类。然后开始水下森林的建设。应用例1：宿州市三八沟黑臭水体治理如图5所示，针对沟里水体的污染，分别从水体表面、水底淤泥和水体本身三个层面进行处理。对水体表面悬浮物、藻类、油污等，通过投加浮上型混凝剂将污染物浮上水面，浮上型混凝剂的重量比为：聚糖20份，聚合硫酸铁35，高锰酸盐30份，磺化木质素盐40份。再通过水面捞渣机40将表面污染物收集抽送到微纳米气泡气浮设备进行处理，清水返回水体，污染物转移处置。对于水底淤泥，通过底泥洗脱技术进行处理，洗脱底泥中轻质、有机的胶体污染物，消除底泥污染物对水体水质的影响。对于水体，通过投加em菌和水下森林措施，构建水体生态系统，维持水质的长效达标。污水处理后的效果可参见下表：内容检测项目透明度(cm)溶解氧(mg/l)orp(mv)氨氮(mg/l)试验前182.72510.50试验中期343.610112.20试验后期353.71277.78黑臭标准＞25＞2＞50＜8评估结果消除黑臭消除黑臭消除黑臭消除黑臭应用例2：东莞市茅洲河黑臭水体治理处理方式与上述案例1相同，浮上型混凝剂的重量比有差别，投入量是：聚糖30份，聚合硫酸铁25，高锰酸盐40份，磺化木质素盐30份。污水处理后的效果可参见下表：内容检测项目透明度(cm)溶解氧(mg/l)orp(mv)氨氮(mg/l)试验前110.84-15.510.4试验后期405.61145.5黑臭标准＞25＞2＞50＜8评估结果消除黑臭消除黑臭消除黑臭消除黑臭以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。当前第1页12