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MSC底泥疏浚/污泥处理
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悪臭防止技術
MSC工法可以解决水边恶臭的问题。
恶臭和臭气
恶臭是指给人带来不愉快感觉的臭气,一般是由恶臭物质导致,(日本)恶臭防止法根据恶臭物质的种类制定了大气中恶臭浓度的容许限度。(表-1)
臭气是可通过人类的嗅觉感知的臭味,关于室内空气、供水、下水道等虽然有各种各样臭气,但利用分析仪器可准确直读的测定技术还没有被确立。
臭气很多是基于成分和浓度等的复合作用,就算将恶臭物质的浓度一一进行分析,也有很多不合实际的情况,根据专业调香师的嗅觉试验将臭气的强度表示为6阶段的臭气强度表。(表-2)
在(日本)恶臭防止法中将大气中的恶臭限度作为对于臭气强度范围2.5~3.5的浓度。
●臭气的分类
1)芳香型臭气 2)植物型臭气 3)土臭・霉臭 4)鱼介臭 5)药品性臭气 6)金属制臭气 7)腐败性臭气 8)不快臭
表-1 |
恶臭物质 |
臭味的感觉 |
容许限度(ppm) |
下限 |
上限 |
氨 |
NH3 |
刺激臭 |
1 |
5 |
甲硫醇 |
CH3SH |
烂洋葱臭 |
0.002 |
0.01 |
硫化氢 |
H2S |
烂鸡蛋臭 |
0.02 |
0.2 |
二甲基硫醚 |
(CH3)2S |
烂卷心菜臭 |
0.01 |
0.2 |
二硫化二甲基 |
(CH3)2S2 |
大蒜臭 |
0.009 |
0.1 |
三甲胺 |
(CH3)3N |
烂鱼臭 |
0.005 |
0.07 |
乙醛 |
CH3CHO |
麦秆刺激臭 |
0.05 |
0.5 |
亚甲基 |
CH2 |
橡胶臭 |
0.4 |
2 |
臭气强度 |
2.5 |
3.5 |
表-2
臭气强度 |
臭气刺激 |
0 |
无臭 |
1 |
勉强能感觉出来有气味 |
2 |
较难闻出来是什么气味 |
3 |
轻松能闻出来的气味 |
4 |
较强气味 |
5 |
强烈气味 |
底泥中包含的恶臭物质 底泥堆积的原因除了直接性的土砂的流入之外,还因为含有有机物和营养盐类的污染水的流入等。有机物和营养盐类流入后重复着流动、稀释·扩散,其中一部分沉淀到水底堆积。另外,从底泥中溶出或受到卷扬的作用,污浊物质的一部分会回归到水中。这期间,水中的有机物被水底生息的好氧性细菌分解,无机化变为营养盐(无机态氮·无机态磷)等。然后无机化产生的营养盐和二氧化碳被浮游植物摄取,使蓝藻类大量繁殖,并造成水质污浊。死的浮游生物将沉淀堆积在水底,成为底泥。
大量有机物的流入和浮游植物的增加会消费水中的氧气,导致溶解氧的降低。特别是在氧气无法循环的水底部,呈厌氧状态,厌氧性细菌会大量繁殖。通过厌氧性细菌的作用,流入的有机物被变成恶臭物质的硫化氢(H2S)和氨(NH3)。
水底部如果呈厌氧状态,从有机物中会生成硫化氢(H2S),包在堆积的底泥中。它易溶于水,带弱酸性,是一种像臭鸡蛋一样的有特征性强刺激臭的特定恶臭物质。底泥在静置状态下,被封入在内部,难以扩散到大气中,但是如果受到外部冲击时就会一下子扩散出去。
氨(NH3)除了会从有机物分解中产生之外,如有未处理污水流入的话,也会以氨氮(NH3或NH4)直接流入。水中存在溶解氧时氨氮会通过好氧性细菌被硝化,再从亚硝酸(NO2)变为硝酸(NO3),但是在溶解氧很少的水底部因无法被硝化,所以会继续以氨的形式存在。
恶臭物质的硫化氢(H2S)和氨(NH3)只要存在于水底的底泥中,就会被水封起来,不会扩散到大气中,但是由于疏浚施工受到冲击时,就会被释放到大气中成为恶臭。
恶臭防止技术
现在实施的消臭处理技术有以下方法。
1.液体中恶臭物质的去除
科学处理 |
氧化处理 |
NaClO、H2O2、ClO2 |
金属盐处理 |
Zn塩、Fe塩 |
酸碱处理 |
H2SO4、NaOH |
物理处理 |
吸着法 |
冷却法 |
稀释法 |
生物处理 |
氧微生物处理 |
杀菌剂处理 |
2.气体中恶臭物质的去除
科学处理 |
吸收法 |
酸碱处理 |
H2SO4、NaOH |
氧化剂处理 |
NaClO、ClO2、O3 |
烧却法 |
直接消去、触媒燃烧 |
物理处理 |
吸着法 |
活性炭、沸石 |
离子交换 |
离子交换树脂 |
感官处理 |
掩蔽法 |
香油等 |
臭气中和法 |
植物精油、绿茶抽出物等 |
生物处理 |
活性淤泥法 |
土壤除臭法 |
微生物除臭法 |
3.处理方法
・直接添加方式 向发生物中直接添加除臭剂,在水中使其直接反应的方法
・散布方式 使用散布器向发生源直接散布的方法
・喷雾方式 将除臭剂以细小雾状的微粒子向大气中喷雾的方法
疏浚施工时恶臭发生的场所 底泥疏浚+搬运的方法,具有代表性的有泵疏浚+排泥管压送方式,反铲挖掘疏浚或抓斗疏浚+载驳船运输方式或空气压送方式。
在水面上的疏浚船作业过程中,用泵疏浚时,从水底的泵到排泥管都被密封着,所以不会发生恶臭,但是用反铲挖掘疏浚或抓斗疏浚时,底泥从水中到大气中出现的一刻起就会发生恶臭,载驳船装载时和搬运中也都会发生臭气。
通过载驳船或排泥管被运送到排泥地的底泥,将在排泥地脱水·干燥至一定的含水率。但是,底泥中的土粒子和水都带有负电荷所以难以脱离,如要自然干燥则需要很多时间,而且这期间也会持续发生恶臭。
利用MSC工法防止恶臭
底泥中包含的硫化氢(H2S)和氨(NH3)会给人们带来不快感,是恶臭防止法所规定的代表性恶臭物质。这些恶臭物质是由有机物通过厌氧性细菌变成的,有机物越多的底泥中硫化氢和氨就产生越多。因此,有机物量越多的水域底泥堆积量越多,恶臭的发生概率也就越高。水的有机物量是根据化学需氧量(COD)或生化需氧量(BOD)判定的,所以通过测定这些指标,就可以确认是否是有机性底泥。
MSC是以铁盐(主要是氯化铁(III)(也叫三氯化铁):FeCl3)和金属盐(硫酸铝:Al2(SO4)3)为主要成分的强酸性物质,所含成分会与恶臭物质反应,防止恶臭的发生。
1.方法
对于底泥疏浚,恶臭发生场所较少的泵疏浚比较适合,用泵疏浚船吸引的底泥被水(疏浚区域水:海水、河水等)稀释,通过排泥管运送至处理地。MSC是从这个排泥管中途安装的搅拌装置直接向底泥添加混合。
因为用的是向排泥管直接添加的管注工法,所以处理到填埋地的情况当然不用说,即使是在添加后用载驳船搬运的情况下,也可以防止在各个工序中恶臭的发生。
2.原理
MSC的成分是主要是由铁盐(主要是三氯化铁:FeCl3)和金属盐(硫酸铝:Al2(SO4)3)构成的。这些成分会与恶臭物质发生反应,防止恶臭发生的原理如下。
●硫化氢(H2S)
硫化氢具有和含金属离子的水溶液反应,产生金属硫化物沉淀的性质。硫化氢易溶于水,水溶液为弱酸性,硫化物沉淀物的生成依存于pH及硫化物的溶度积。根据这些化学性质,要去除硫化氢,氧化和金属盐处理较为有效。
MSC为酸性物质且含有金属离子,所以通过氯化铁(III)的氯离子(Cl)的酸化作用可酸化分解硫化氢,铁离子(Fe3+)和硫化氢的硫离子(S2-)反应,形成不溶性的硫化铁(FeS)沉淀。通过这些化学反应可分解去除底泥中的硫化氢,防止恶臭的发生。
●氨(NH3)
氨易溶于水,水溶液呈碱性,根据存在物质的pH不同浓度会发生变化。在pH7~8的中性区域为1~2mg/L,但在pH10时则上升至20~30mg/L。
氨在水中会和水反应,如此式NH3+H2O→NH4+ +OH- 一样离解,如果以酸性将碱性中和的话就可以抑制氨的发生。
MSC具有强酸性,所以在泥水中添加后就会酸碱反应而被中和,防止氨臭的发生。
●霉臭
在水质恶化水域的恶臭物质里,其中有由蓝藻产生的霉臭。产生霉臭的主要物质是土臭素和2MIB(2-甲基异莰醇),由蓝藻类和放线菌产生。藻类以水中的氮和磷作为营养源,并通过光合作用繁殖,所以去除营养盐类防止发生藻类,可防止恶臭发生。
利用MSC工法进行疏浚,通过去除含有营养盐的底泥,可抑制从底泥溶出营养盐类。由于疏浚是底泥连同浊水一起被吸引处理,所以也可以去除水中的营养盐类。另外,水中的原因物质的蓝藻类和浮游物质可直接被吸引去除,以清澈的水返流回去。在用MSC工法去除恶臭原因物质的水域中,透明度变高,再生为没有恶臭的水环境。
MSC添加量
MSC工法最大的优点在于除了可以疏浚并改良含有机污泥的底泥土质,还可以净化处理水,通常要根据土量及有机物的含量决定MSC添加量。
疏浚施工的情况,要针对吸引的泥水中所含泥分(含泥率、浮游物质量SS)的容积(㎥)计划MSC添加量(㎏)。
一般的疏浚施工的情况,MSC添加量相对泥量添加[1.0~3.0kg/㎥]MSC原液,含泥率10%的泥水的情况,以[100~300g/㎥]的微量,就有改良土质、净化分离水的效果,同时也确认了恶臭防止效果。
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