專利名稱:一種原位污泥除臭劑及其除臭方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及污泥生化除臭技術(shù),具體涉及一種可應(yīng)用于河流、湖泊、港口污泥的原 位除臭劑及其除臭方法和設(shè)備。
背景技術(shù):
由于城市快速發(fā)展,環(huán)境保護(hù)措施相對滯后,不少河流、湖泊、港口污染嚴(yán)重,造成 了諸如水質(zhì)惡化、底泥發(fā)黑、生態(tài)受損、水體產(chǎn)生嚴(yán)重惡臭等環(huán)境問題。這其中,受污染水域的污泥產(chǎn)生惡臭的機理如下在水底,受污染的底泥處于缺少 氧氣的環(huán)境下,厭氧微生物只能利用水中的硫酸根作為電子受體來降解污泥中的有機物, 發(fā)生如下反應(yīng)2CH20+S0廣+2H+ — H2S 丨 +2H20+2C02代表有機物從而產(chǎn)生帶有惡臭的酸揮發(fā)性硫化物(AVS,主要為硫化氫)。近年來,各地政府都加強了對污染源的控制,進(jìn)入河流、湖泊、港口等水體的污染 負(fù)荷逐年減少;但由于過往多年來污染物持續(xù)累積于底泥中,導(dǎo)致底泥仍然散發(fā)惡臭,對附 近地區(qū)環(huán)境構(gòu)成滋擾,特別是在低潮位底泥露出水面時,惡臭問題更為嚴(yán)重。傳統(tǒng)上,挖泥常被視為除臭的一種方法,然而事實上它不可能成功地根治水體惡 臭。因為無論挖泥技術(shù)是如何先進(jìn),其過程都不可避免地將污染底泥擴散,因污泥本質(zhì)上是 松散的。故此挖泥工程完成后,雖然底泥的厚度有所減少,但其曝露面積依然未減,所以減 除的臭味有限,不能徹底除臭。目前,尚未見有原位除臭技術(shù)的報道,開發(fā)一種能在原位對 污泥進(jìn)行除臭的技術(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足,提供一種能在原位對污泥除臭的 除臭劑。本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述除臭劑進(jìn)行除臭的工藝。本發(fā)明的再一目的在于提供一種與上述除臭劑和除臭方法相配套使用的除臭設(shè) 備。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種原位污泥除臭劑,是指硝酸鈣溶液; 優(yōu)選質(zhì)量百分比為14. 32% 52. 49%的硝酸鈣溶液;特別優(yōu)選質(zhì)量百分比為36. 34% 45%的硝酸鈣溶液;優(yōu)選的原因是濃度低于36. 34%的硝酸鈣溶液濃度相對較底,除臭效 力相對較弱,同時會較快稀釋,除臭效果維持時間相對較短;而45%是硝酸鈣溶液接近于 飽和的濃度,如過濃則容易造成原料的浪費。一種利用上述原位污泥除臭劑實現(xiàn)的原位污泥除臭方法,包括以下步驟(a)測定待除臭水域污泥的酸揮發(fā)性硫化物(AVS)含量和總有機碳(TOC)含量,并 計算除臭所需要的硝酸鈣溶液的用量;
(b)用生化船上的注射耙犁開污泥,同時通過注射耙往污泥中注入硝酸鈣溶液,生 化船向前航行后,被犁開的污泥回覆原位,將硝酸鈣溶液保持在污泥中。步驟(a)中,除臭所需要的硝酸鈣溶液的用量依據(jù)下述公式計算
硝酸鈣的注射量kg/ m3濕污泥=5.86*( —*AVS+ —*TOC)
16535上式中,AVS、TOC的單位均為kg/m3濕污泥。上述工藝中,若待除臭水域的河床(或海床)起伏不平,則需在步驟(a)之后步驟 (b)之前平整河床;其具體方法是開動生化船用注射耙在河床上犁行1 2次,若河床高低 起伏較大,可用長條形物件(如槽鐵)來代替注射耙。所述步驟(b)中,若污泥深度小于0. 5米,則硝酸鈣溶液的注射深度應(yīng)在0. 2米深 處;若污泥深度大于0. 5米,則硝酸鈣溶液應(yīng)先注射在0. 5 0. 6米深處,然后再注射在0. 2 米深處,其中,注射在0. 5 0. 6米深處的注射量約為40%,余量注射在0. 2米深處。在兩 個深度分別注射能使硝酸鈣溶液在污泥中的分布更加均勻,讓硝酸鈣與污泥中的惡臭物質(zhì) 更快地接觸并發(fā)生反應(yīng),使生化時間縮短,能更好更快地實現(xiàn)除臭功能。所述步驟(b)中,單位體積污泥所需的注射量分成2輪注射,首輪注射量為60 70%,余量用于第2輪注射;如能2輪注射完成效果較好,這樣可省時省力,且可減少影響 水質(zhì)的機會。當(dāng)污泥深度達(dá)到0. 75 1米和/或AVS含量達(dá)到3000mg/0. OOlm3濕底泥以 上時,單位體積污泥所需的注射量分成3輪注射,首輪注射量約40%,次輪注射量為38 40 %,余下的用于末輪注射。具體注射輪數(shù)需要根據(jù)實地考察決定。所述步驟(b)中,每輪注射時,每片區(qū)域生化船需經(jīng)過4次。若污泥深度小于0.5 米,則每次在0. 2米深處注入當(dāng)輪硝酸鈣劑量的1/4 ;若污泥深度大于0. 5米,則首輪注射 在0. 6米深處,后兩輪注射在0. 2米深處,每次注射量皆為當(dāng)輪硝酸鈣劑量的1/4。進(jìn)行多 次注射是為了確保整個河床或海床都均勻地接受到硝酸鈣溶液。每輪注射后間隔3周,再進(jìn)行下一輪注射。過短的間隔期不足以讓硝酸鈣與污泥 中的惡臭物質(zhì)發(fā)生充分反應(yīng),過長的間隔期則不必要地延長了處理周期、增加工程費用。所述步驟(b)中,注射時注射耙的耙傾角(即水平仰角)為45° 50° ;這個角 度保證了注射耙上的硝酸鈣溶液噴射嘴是稍微向下的,從而使硝酸鈣溶液向下或向上逸出 的可能性大為減小。所述步驟(b)中,硝酸鈣溶液的注射是在生化船的緩慢航行過程中同步完成的, 船速保持為較慢的速度,一般為0. 2 0. 4m/s。生化船每航行100 150米后停止,注射耙 被提起,輸送系統(tǒng)隨即轉(zhuǎn)換成輸送海水,以防止污泥倒灌入注射耙中造成堵塞;同時,工作 人員利用人手清除注射耙上鉤掛到的垃圾;然后生化船回航至原位,橫向移動2米,繼續(xù)另 一次注射作業(yè)。一種與上述除臭劑和除臭方法相配套使用的除臭設(shè)備是生化船,所述生化船為非 船槳驅(qū)動的、由絞盤和絞纜牽引的船設(shè)備;所述船設(shè)備設(shè)置有噴注系統(tǒng);所述噴注系統(tǒng)用 于向污泥中注入硝酸鈣溶液。所述生化船包含了噴注、儲存、輸送、航行等4個系統(tǒng);具體為所述噴注系統(tǒng)位于生化船的尾部,包括一個升降架和一個注射耙,升降架與注射耙和注射系統(tǒng)操縱板相連接,注射耙同時與兩種管道相連接,一種管道經(jīng)由輸送系統(tǒng)到達(dá) 儲存系統(tǒng),用于輸送硝酸鈣溶液,另一種管道經(jīng)由輸送系統(tǒng)與海水相通,用于輸送海水;兩 種管道切換可防止污泥倒灌入注射耙中造成堵塞。所述儲存系統(tǒng)位于生化船船艙中段,包括1個或多個儲存格,用于儲存硝酸鈣溶 液。所述輸送系統(tǒng)位于生化船甲板的中段及尾部,包括水泵、流量儀和兩種管道,其中 一種管道與噴注系統(tǒng)及儲存系統(tǒng)相連接,另一種管道與噴注系統(tǒng)及海水相連通。所述航行系統(tǒng)包括絞盤、絞纜、絞座、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、自動航線記錄儀、自動調(diào) 校航向的裝置等,其中絞盤位于生化船甲板的中央,絞纜通過船只四角落的絞座系于錨上。本發(fā)明的除臭原理是當(dāng)實施除臭處理時,將較強氧化性的硝酸鈣注射到污染底 泥中,便能很快地將帶有惡臭的硫化氫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。該過程中發(fā)生如下反應(yīng)5HS>8N03>3H+ — 5S0:+4N2+4H20除此以外,微生物將繼續(xù)利用硝酸鈣作為電子受體分解有機物,產(chǎn)生無害無味的 氣體。其反應(yīng)如下所示5CH20+4N03>4H+ — 2N2+7H20+5C02代表有機物對污泥進(jìn)行除臭處理后,測定表1中的若干參數(shù),以檢測、評價除臭效果。表1污泥除臭處理成效評價參數(shù)及選取原因
處理成效評價參數(shù)成效參數(shù)值及根據(jù)理想處理結(jié)果酸揮發(fā)性硫化物 (AVS)該參數(shù)用來衡量臭味的大小,其值愈高、臭味愈重。該參數(shù)值應(yīng)下降約 85-90%同步可提取金屬 (SEM)同步可提取金屬,即提取AVS時所同時釋放出的重金屬。 其與AVS的比值可被用來評價底泥的重金屬生物毒性。 當(dāng)SEM/AVS<1,底泥重金屬無毒性;當(dāng)SEM/AVS>1, 底泥中的重金屬可能對生物產(chǎn)生毒性。SEM/AVS之比值應(yīng)小 于1氧化還原電位值 (Redox)該值表示污泥的氧化程度。在-250mV或以上,硫化作用 會被抑制。為確保底泥已被氧化,故選取值在-200mV或 以上。此參數(shù)值將上升至 -150 mV或以上微生物毒性測試(Microtox Solid-Phase Toxicity Test)此測試用以確定泥土或底泥對微生物的毒性影響。微生物成活率將上升 50%硝酸鹽殘留量(%)表丄里殘留的生化劑會形成一保護(hù)層,防止下層臭味上 逸,或為處理將來新污染源提供所需的硝酸鹽。是原投加量的 10%-25%總有機碳(%w/w)此參數(shù)值直接顯示污染量多寡,其長期監(jiān)測具有較重要 屆、O此參數(shù)值應(yīng)逐漸下降 (一年丨λ」下降約10%)本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果1、本發(fā)明的方法是在原位原地進(jìn)行污泥除臭,無需挖掘污泥異地存放,既節(jié)省了 土地空間,又不會造成污染擴散。2、本發(fā)明的除臭方法簡單、易操作,除臭所用的除臭劑成本低廉,適合于大規(guī)模推 廣應(yīng)用。
3、本發(fā)明的除臭方法對生態(tài)環(huán)境的整體改善效果顯著能有效地減少底泥中酸揮 發(fā)性硫化物(AVS)的生成,從而抑制惡臭;能有效減少污泥中其他常見污染物(如重金屬、 有機物、石油類產(chǎn)品)的含量,減低土壤的毒害性,對整體環(huán)境改善有很大幫助;同時還可 將黑色淤泥轉(zhuǎn)化為灰黃色沙粒,減低水體濁度和增加水中融解氧,間接改善水質(zhì)。本方法可 廣泛應(yīng)用于河流、海濱、湖泊、港口等受污染嚴(yán)重的水域。4、本發(fā)明除臭方法的效果持久,且除臭作業(yè)時會預(yù)留一些除臭劑在底泥中,以抵 消部分新增的污染物。
圖1是生化船整體設(shè)計平面圖。圖2是生化船整體設(shè)計側(cè)面圖。圖3是生化船輸送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中1_絞座;2-主電腦顯示屏及航行系統(tǒng)操縱板;3-主駕駛位;4-副電腦顯示 屏及注射系統(tǒng)操縱板;5-副駕駛位;6-絞盤與發(fā)動機;7-輸送系統(tǒng);8-升降架;9-注射耙; 10-絞纜;11-儲存格;12-DGPS天線(差分全球定位系統(tǒng));13-(至)注射耙,14-海水。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述,但本發(fā)明的實施方式不限 于此。實施例1 作業(yè)地點香港啟德明渠進(jìn)口道作業(yè)地點的相關(guān)信息污泥面積,4公頃(40000m2);污泥深度,0. 75m ;主要污染 物,家居廢水、工業(yè)廢水、原油類污染。(1)對啟德明渠進(jìn)口道的污泥取樣、分析,得出其污泥中AVS含量是 4000mg/0. OOlm3 濕底泥,TOC 含量是 15000mg/0. OOlm3 濕底泥;(2)在大型箱型排水口附近約一公頃河床,由于淤積嚴(yán)重,高出河床平面不少。注 射前先對這一公頃河床進(jìn)行挖泥,再利用生化船進(jìn)行平整。(3)首先計算出該片污泥所需要的硝酸鈣的注射量是23. 5kg/m3濕污泥,實際注 射時采用的是質(zhì)量百分比為45%的硝酸鈣溶液;其中第一輪注射在0. 6米深處,用去40% 的硝酸鈣,第二輪注射在0. 2米深處,用去40 %的硝酸鈣,余下20 %的硝酸鈣用于第三輪注 射,注射在0. 2米深處;每輪注射間隔3周;每輪注射時,生化船要經(jīng)過每片區(qū)域4次,每次 注射量皆為當(dāng)輪注射量的1/4。注射作業(yè)時,生化船沿直線航行,船速0.2m/s,耙傾角(即水平仰角)為45° 50°,在航行時即放下注射耙9注射硝酸鈣溶液,每航行100 150米后停止,注射耙9被 提起,輸送系統(tǒng)隨即轉(zhuǎn)換成輸送海水,以清除注射耙9上鉤掛到的垃圾。然后生化船繼續(xù)航 行,繼續(xù)注射作業(yè);除臭作業(yè)中用到的的除臭設(shè)備是生化船,其結(jié)構(gòu)如圖1 圖3所示,該生化船為非 船槳驅(qū)動的、由絞盤6和絞纜10牽引的船設(shè)備;所述船設(shè)備設(shè)置有噴注系統(tǒng),用于向污泥中 注入硝酸鈣溶液;此外,船設(shè)備還設(shè)置有儲存系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)。
所述噴注系統(tǒng)位于生化船的尾部,包括一個升降架8和一個注射耙9,升降架8同 時與注射耙9及注射系統(tǒng)操縱板4相連接,注射耙9同時與兩種管道相連接,如圖3所示, 一種管道經(jīng)由輸送系統(tǒng)到達(dá)儲存系統(tǒng)(儲存格11),用于輸送硝酸鈣溶液,另一種管道經(jīng)由 輸送系統(tǒng)與海水14相通,用于輸送海水;兩種管道切換可防止污泥倒灌入注射耙9中造成 堵塞。所述儲存系統(tǒng)位于生化船船艙中段,是2 3個儲存格11,用于儲存硝酸鈣溶液;所述輸送系統(tǒng)位于生化船甲板的中段及尾部,包括水泵、流量儀和兩種管道,其中 一種管道連接噴注系統(tǒng)與儲存系統(tǒng),另一種管道連通噴注系統(tǒng)與海水14。所述航行系統(tǒng)包括絞盤6、絞纜10、絞座1、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)12、自動航線記錄 儀、自動調(diào)校航向的裝置等,其中絞盤位于生化船甲板的中央,絞纜通過船只四角落的絞座 系于錨上,錨沉于水底下并相對固定。實施例2、3除下述表2所列特征外,基本同實施例1表2
實施例1實施例2實施例3除臭地點香港啟德明渠 進(jìn)口道香港城門河香港三家村避風(fēng)塘污泥面積(公頃)4201.5污泥深度(米)0.750.5 1.()0.5主要污染物家居廢水、工業(yè)廢水、原家居廢水、工業(yè)廢水家居廢水
油類污染注射次數(shù)32 32處11成效酸揮發(fā)性硫化物(AVS), 每公升濕污泥處理前4000mg,除臭后至 少降低97%處理前1800mg,除臭后至 少降低98%處理前1500mg,除臭后至 少降低95%氧化還原值(Redox)除臭后在-IOOmV以上除臭后在-IOOmV以上除臭后在-150mV以上pH值6—86—86—8硝酸鈣殘留量不少丁ι注射量的25%不少丁·注射量的30%不少丁注射量的20%污泥毒性污泥毒性測試(Microtox) 結(jié)果顯示河床底泥毒性減 半污泥毒性測試(Microtox) 結(jié)果顯示大部分河床的底 泥毒性減半污泥毒性測試(Microtox) 結(jié)果顯示大部分河床的欣 泥毒性減半效果總結(jié)臭味被清除;河床底泥呈 黃色沙粒狀臭味被清除;河床底泥呈 黃色沙粒狀;水質(zhì)變好; 除臭處理半年后,生態(tài)環(huán) 境明顯改善臭味被清除;河床底泥呈 黃色沙粒狀;水質(zhì)變好; 除臭處理半年后,生態(tài)環(huán) 境明顯改善
注因工程期短暫,污泥中總有機碳含量未被用來直接評估處理的成效。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式,但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制,其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化, 均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種原位污泥除臭劑,其特征在于是質(zhì)量百分比為14.32%~52.49%的硝酸鈣溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位污泥除臭劑,其特征在于是質(zhì)量百分比為36.34% 45%的硝酸鈣溶液。
3.一種利用權(quán)利要求1 2任一項所述的原位污泥除臭劑實現(xiàn)的原位污泥除臭方法, 其特征在于包括以下步驟(a)測定待除臭水域污泥的酸揮發(fā)性硫化物AVS含量和總有機碳T0C含量,并計算除臭 所需要的硝酸鈣溶液的用量;(b)用生化船上的注射耙犁開污泥,同時通過注射耙往污泥中注入硝酸鈣溶液,生化船 向前航行后,被犁開的污泥回覆原位,將硝酸鈣溶液保持在污泥中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的原位污泥除臭方法,其特征在于步驟(a)中,除臭所需要的 硝酸鈣溶液的用量依據(jù)下述公式計算硝酸鈣的注射量kg/ m3濕污泥=5.86*( —*AVS+ —*TOC)16535上式中,AVS、T0C的單位均為kg/m3濕污泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的原位污泥除臭方法,其特征在于若待除臭水域的河床或海 床起伏不平,則在步驟(a)之后步驟(b)之前平整河床;具體是開動生化船用注射耙在河床 上犁行1 2次。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的原位污泥除臭方法,其特征在于所述步驟(b)中,若污泥深度小于0. 5米,則硝酸鈣溶液的注射深度應(yīng)在0. 2米深處; 若污泥深度大于0. 5米,則硝酸鈣溶液應(yīng)先注射在0. 5 0. 6米深處,然后再注射在0. 2米 深處,其中,注射在0. 5 0. 6米深處的注射量約為40%,余量注射在0. 2米深處;所述步驟(b)中,單位體積污泥所需的注射量分成2輪注射,首輪注射量為60 70%, 余量用于第2輪注射;當(dāng)污泥深度達(dá)到0. 75 1米和/或AVS含量達(dá)到3000mg/0. 001m3濕 底泥以上時,單位體積污泥所需的注射量分成3輪注射,首輪注射量約40%,次輪注射量為 38 40%,余下的用于末輪注射;每輪注射后間隔3周,再進(jìn)行下一輪注射。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的原位污泥除臭方法,其特征在于所述步驟(b)中,每輪注射 時,每片區(qū)域生化船需經(jīng)過4次;若污泥深度小于0. 5米,則每次在0. 2米深處注入當(dāng)輪硝 酸鈣劑量的1/4 ;若污泥深度大于0. 5米,則首輪注射在0. 6米深處,后兩輪注射在0. 2米 深處,每次注射量皆為當(dāng)輪硝酸鈣劑量的1/4。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的原位污泥除臭方法,其特征在于步驟(b)中,注射時注射耙 的耙傾角為45° 50°。
9.一種原位污泥除臭設(shè)備,其特征在于是生化船,所述生化船為非船槳驅(qū)動的、由絞 盤和絞纜牽引的船設(shè)備;所述船設(shè)備設(shè)置有噴注系統(tǒng);所述噴注系統(tǒng)用于向污泥中注入硝 酸鈣溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的原位污泥除臭設(shè)備,其特征在于所述生化船包含了噴注、 儲存、輸送、航行4個系統(tǒng);具體為所述噴注系統(tǒng)位于生化船的尾部,包括一個升降架和一個注射耙,升降架與注射耙和 注射系統(tǒng)操縱板相連接,注射耙同時與兩種管道相連接,一種管道經(jīng)由輸送系統(tǒng)到達(dá)儲存系統(tǒng),用于輸送硝酸鈣溶液,另一種管道經(jīng)由輸送系統(tǒng)與海水相通,用于輸送海水;兩種管 道切換可防止污泥倒灌入注射耙中造成堵塞;所述儲存系統(tǒng)位于生化船船艙中段,包括1個或多個儲存格,用于儲存硝酸鈣溶液; 所述輸送系統(tǒng)位于生化船甲板的中段及尾部,包括水泵、流量儀和兩種管道,其中一種 管道與噴注系統(tǒng)及儲存系統(tǒng)相連接,另一種管道與噴注系統(tǒng)及海水相連通;所述航行系統(tǒng)包括絞盤、絞纜、絞座、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、自動航線記錄儀、自動調(diào)校航 向的裝置,其中絞盤位于生化船甲板的中央,絞纜通過船只四角落的絞座系于錨上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種原位污泥除臭劑及其除臭方法和設(shè)備,所述原位污泥除臭劑是質(zhì)量百分比為14.32%~52.49%的硝酸鈣溶液。所述除臭方法包括(a)測定待除臭水域污泥的酸揮發(fā)性硫化物含量和總有機碳含量,并計算除臭所需要的硝酸鈣溶液的用量;(b)用生化船上的注射耙犁開污泥,同時通過注射耙往污泥中注入硝酸鈣溶液,生化船向前航行后,被犁開的污泥回覆原位,將硝酸鈣溶液保持在污泥中。所述原位污泥除臭設(shè)備是生化船,包含了噴注、儲存、輸送、航行4個系統(tǒng)。本發(fā)明利用生化船將酸鈣溶液注射到污泥中,使硝酸鈣與產(chǎn)生惡臭的物質(zhì)充分反應(yīng),最終使其轉(zhuǎn)變成無害無味的氣體,克服了現(xiàn)有技術(shù)中采用挖掘污泥異地存放,既占用土地空間、又造成污染擴散的問題。
文檔編號C02F11/06GK101941786SQ20101026796
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者徐克義 申請人:徐克義