阅读说明：本技术 河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法 (Method for treating river and lake sludge and then using water-land interlaced belt plant planting matrix ) 是由 武涛 史鑫 吴迪 黄亭 王聪 孙璇 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法,依次通过S1底泥疏浚、S2泥水分离、S3淤泥固化、S4无害化处理、S5形成种植土壤,得到最终种植土壤。本发明首先对低浓度的疏浚泥浆,设计一种快速泥水分离技术,并与后续的淤泥固化处理技术集成为一体化的底泥疏浚处理利用技术,将疏浚后的底泥变为土壤,再通过底泥微生物菌技术,将污染的河湖淤泥无害化处理后,达到种植土的质量控制要求,同时能够充分发挥河湖底泥的营养丰富的特点,形成优质的有机种植土壤。(The application discloses a method for treating river and lake sludge and then using the river and lake sludge as a plant planting matrix in an amphibious alternate zone, wherein planting soil is formed through S1 sediment dredging, S2 mud-water separation, S3 sludge solidification, S4 harmless treatment and S5 in sequence, and finally the planting soil is obtained. The invention firstly designs a rapid mud-water separation technology for low-concentration dredging mud, and integrates with a subsequent sludge solidification treatment technology into an integrated substrate sludge dredging treatment utilization technology, so that the dredged substrate sludge is changed into soil, and the polluted river and lake sludge is subjected to harmless treatment by a substrate sludge microbial technology to meet the quality control requirement of planting soil, and simultaneously, the characteristic of rich nutrition of the river and lake substrate sludge can be fully exerted to form high-quality organic planting soil.)

河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法

技术领域

本申请涉及河湖淤泥处理，特别涉及一种河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法。

背景技术

我国生态文明建设、“水十条”治理行动、黑臭河道治理、“河长制”的实施，大力推进了水环境治理工程。而几乎所有遭受污染的河道、湖泊、水库治理中都要遇到对污染底泥的清淤疏浚问题，据估算我国每年产出的疏浚淤泥达到5亿m³以上。行业常用的方法是用绞吸式或者水力冲挖的方式将底泥变成泥浆，再用泵输送到岸上，底泥变成泥浆后体积增加10倍左右，大量含有复杂污染物的泥浆处理出现“需要大面积的处理场地、后续无合适出路、复杂成分造成二次污染风险”等三大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法，首先对低浓度的疏浚泥浆，设计一种快速泥水分离技术，并与后续的淤泥固化处理技术集成为一体化的底泥疏浚处理利用技术，将疏浚后的底泥变为土壤，再通过底泥微生物菌技术，将污染的河湖淤泥无害化处理后，达到种植土的质量控制要求，同时能够充分发挥河湖底泥的营养丰富的特点，形成优质的有机种植土壤。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

本申请实施例公开了一种河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法，依次包括如下步骤：

S1底泥疏浚，通过潜水泵将泥水抽入土工布袋，得到初步泥水分离的多个装满低浓度泥浆的土工布袋；

S2泥水分离，将所述低浓度泥浆倒入抽滤管道内，通过真空抽滤泵抽滤，抽滤过程中通过过滤介质过滤，实现泥水分离，得到含水率低于80％的高浓度泥浆；

S3淤泥固化，在所述高浓度泥浆中加入固化剂得到含污土壤，所述固化剂包括质量比为65％水泥、10％草炭、5％秸秆、5％脱水剂、5％pH调节剂、10％细沙，所述固化剂与所述高浓度泥浆体积比为1∶10；

S4无害化处理，所述含污土壤中加入化学药剂得到无害土壤，所述化学药剂包括质量为15％Ca(NO₃)₂、15％FeCl₃、25％生物菌剂、45％改性海泡石，每1m³所述含污土壤中添加15kg所述化学药剂；

S5形成种植土壤，将秸秆、锯末、稻谷壳、蔗渣按照质量比1∶1∶1∶0.5进行混合发酵，再加入菌剂得到生物填料，所述菌剂包括高活性光合细菌、短程硝化-反硝化脱氮混合菌群、枯草芽孢杆菌，每1m³所述无害土壤中添加30kg所述生物填料得到种植土壤。

优选的，在上述的河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法中，步骤S1中，泥水先经格栅网去除杂质后抽入所述土工布袋。

优选的，在上述的河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法中，步骤S2中，抽滤过后的抽滤管道通过反冲洗实现反复使用。

优选的，在上述的河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法中，步骤S2中，所述过滤介质为陶瓷膜组件。

优选的，在上述的河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法中，步骤S2中，每个所述真空抽滤泵配合一根所述抽滤管道，每次抽滤时间0.5h-2h。

优选的，在上述的河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法中，步骤S5中，所述菌剂中微生物有效活菌数≥2000万/克。

与现有技术相比，本发明的有点在于，首先对低浓度的疏浚泥浆，设计一种快速泥水分离技术，并与后续的淤泥固化处理技术集成为一体化的底泥疏浚处理利用技术，将疏浚后的底泥变为土壤，再通过底泥微生物菌技术，将污染的河湖淤泥无害化处理后，达到种植土的质量控制要求，同时能够充分发挥河湖底泥的营养丰富的特点，形成优质的有机种植土壤。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中步骤S1底泥疏浚的示意图；

图2所示为本发明具体实施例中河湖淤泥处理分区图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

河湖淤泥处理后用于水陆交错带植物种植基质的方法，依次包括如下步骤：

S1底泥疏浚，如图1所示，泥水先经格栅网去除杂质后通过潜水泵将其抽入土工布袋，得到初步泥水分离的多个装满低浓度泥浆的土工布袋；

S2泥水分离，将低浓度泥浆倒入抽滤管道内，通过真空抽滤泵抽滤，抽滤过程中通过陶瓷膜组件过滤，实现泥水分离，得到含水率低于80％的高浓度泥浆，每个真空抽滤泵配合一根抽滤管道，每次抽滤时间0.5h-2h，抽滤过后的抽滤管道通过反冲洗实现反复使用；

S3淤泥固化，在高浓度泥浆中加入固化剂得到含污土壤，固化剂包括质量比为65％水泥、10％草炭、5％秸秆、5％脱水剂、5％pH调节剂、10％细沙，固化剂与高浓度泥浆体积比为1∶10；

S4无害化处理，含污土壤中加入化学药剂得到无害土壤，化学药剂包括质量为15％Ca(NO₃)₂、15％FeCl₃、25％生物菌剂、45％改性海泡石，每1m³含污土壤中添加15kg化学药剂；

S5形成种植土壤，将秸秆、锯末、稻谷壳、蔗渣按照质量比1∶1∶1∶0.5进行混合发酵，再加入菌剂得到生物填料，菌剂包括高活性光合细菌、短程硝化-反硝化脱氮混合菌群、枯草芽孢杆菌，菌剂中微生物有效活菌数≥2000万/克，每1m³无害土壤中添加30kg生物填料得到种植土壤。

上述技术方案中，如图2所示，各步骤分区图：

步骤S1中，底泥疏浚是底泥物理修复中的一种技术，一般包括疏浚、引水和掩蔽等方法。其中较为常见的方法是疏浚，当底泥的污染物高出本底值2-3倍时，即认为其已对水生生态系统和人类的健康产生危害，则需要考虑进行疏浚，最大限度的将底泥中的污染物物质移出，改善生态系统。本技术方案设计在传统的绞吸底泥疏浚方式上增加一种新型底泥疏浚装置，通过该疏浚装置能够更快更好的抽吸底泥。本技术方案设计的底泥疏浚装置分为格栅网和潜水泵、分离装置和底泥输送带。格栅网能够防止大的杂质堵塞潜水泵，潜水泵进水口周围安装原型的泥水吸入口，出口处设计分离装置，泥水通过潜水泵吸入分离装置，分离装置是土工布过滤袋，其每个规格为：长度4m，宽度为2m，进口处为20cm，将开口处与潜水泵出水管连接，土工布过滤袋能够初步过滤底泥，但是很快就会全部堵塞，需要更换下一个土工布过滤袋，初步完成泥水分离的土工布过滤袋通过底泥输送带输送到后续的快速离心装置内。

步骤S2中，泥水分离技术是采用泥浆真空抽滤泥水分离装备形成高浓度泥浆的技术。高效真空抽滤泥水分离装置：通过絮凝组件和真空抽滤组件结合形成。真空抽滤分离核心部分设计：多通道过滤介质形成的抽滤管道，每组为4通道，可以多组组合。每组配合的真空抽滤泵功率为4kw，每个真空抽滤泵配合抽滤管道的数量为1个，抽滤管道内过滤介质为陶瓷膜组件。将土工布过滤袋中的泥水混合物倒入抽滤管道内，通过真空抽滤泵抽滤，抽滤过程中水通过过滤介质，而底泥就截留在管道内。每组抽滤时间不小于30min，不大于2h。抽滤完成后就实现了泥水分离，高浓度泥浆的含水率低于80％。抽滤过后的抽滤管通过反冲洗系统后，可以实现反复使用。

步骤S3中，通过快速泥水分离后的底泥含水率小于80％，但还不能直接用于种植土，进一步采用淤泥固化措施，本项目的淤泥固化采用脱水剂、固化剂对淤泥进行改性，重点关注淤泥改性后的pH、污染物指标及养分指标等，以期获得适宜的脱水剂、固化剂掺量。固化剂配制：掺加固化剂其主要目的是降低淤泥含水率同时初步改变其微观结构，防止淤泥的二次泥化。目前市场上已有较多种类的淤泥固化剂，如HAS、HEC等，但以上这些固化剂为广谱型，本发明采用固化剂其性质为针对有机质含量偏高的淤泥。主要成分：水泥65％，草炭10％，秸秆5％，脱水剂5％，PH调节剂5％，细沙10％。每1立方淤泥添加固化剂0.1立方，实现淤泥性质的改变。

步骤S4中，河道内泥质一般复杂多变，要保证淤泥资源化的稳定运行，这就要求淤泥首先无害化，控制污染的浓度，采用的药剂、工艺和设备具有较强适应性，能够适应淤泥含水率、粒度、成分等性质的变化。通过对河道淤泥泥质特征的科学取样分析，全面掌握淤泥的粒度、成分、结构等性状特征及变化范围，针对性选择相关药剂并控制其配比，同时，优化相关工艺参数，并选择自动化程度高耐受性强的先进设备以适应淤泥泥性的变化，从而实现本资源化技术的普适应。本发明采用化学修复技术，利用化学制剂与污染底泥发生氧化、还原、沉淀、聚合等反应，使重金属从底泥中分离或降解转化成低毒或无毒的化学形态。用于修复污染底泥的化学方法有原位处理技术、化学钝化技术和人工曝气等。底泥的原位处理技术是将污染底泥留在原处，采取物理化学或生物方法减少受污染底泥的容积、污染物量或降低污染物的溶解度、毒性及迁移性，并减少污染物的释放。本技术方案主要采用的是化学钝化技术，主要通过向底泥直接投加化学药剂以达到营养盐钝化。采用的化学药剂成分主要包括Ca(NO₃)₂占比15％、FeCl₃占比15％、生物菌剂占比25％和改性海泡石占比45％。1m³淤泥添加15kg的化学药剂。优点在于作用明显，见效快，可以作为突发污染的应急处理手段，种类多样，针对性强。

步骤S5中，河湖淤泥一般颗粒极细，其团粒化结构差，透气性差，要制得合格的种植土，需采取一定的措施对其进行调质及改性处理，以优化其结构、有机质含量、阳离子交换量等技术指标。通过固化剂的改性，淤泥的含水率和耐水性得到显著改善，但其板结，要达到种植土壤的要求，其结构尚需优化。欲使淤泥改性后具有疏松多孔的团粒化结构，考虑在淤泥中掺入具有蓬松作用的纤维物质以对其进行改良，如锯末、秸秆类、稻谷壳、蔗渣等，且这些有机纤维物富含有机质和N、P、K，可同时改善淤泥的养分情况。本发明采用以上原材料进一步粉碎和发酵，并培养底泥微生物菌，形成的种植土壤，并达到国家种植土壤标准的要求。底泥生物填料技术，将秸秆、锯末、稻谷壳、蔗渣按照1：1：1：0.5的比例进行混合发酵，再加入高活性光合细菌和短程硝化－反硝化脱氮混合菌群及枯草芽孢杆菌组成高效菌剂。菌剂组成包含光合细菌、硝化菌群、反硝化菌群、芽孢细菌(枯草芽孢细菌、腊质芽孢细菌等)、酵母菌等不同属种的微生物，微生物有效活菌数≥2000万/克。依据以上的技术原理，采用通过无害化的底泥与生物填料混合，形成符合种植土壤要求的成品。具体生物填料的用量依据无害化后底泥的测定数据确定，主要测定指标是有效硫、全氮、有效磷和有机质。一般添加数量为1m³的无害化底泥添加30kg的生物填料。优点：第一，能够通过生物填料能够有效缓解土壤板结等情况，改善土壤结构；第二，生物体的生存和繁殖能力极强，在适当的条件下，生物大量的繁殖，因此能够有效加大土壤的营养成分。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。