CN105461192A - 一种分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统及其方法，包括混凝加药设备、管道混合器、土工管袋、脱水场地、余水调节池以及一体化污水处理单元。通过管道混合器实现混凝剂对疏浚底泥的调质，然后泵入土工管袋中，借助土工管袋透水不透泥的特性实现底泥快速脱水，产生的余水通过脱水场地的排水管路设置进入调节池，调理后进入一体化余水处理单元实现净化处理。本发明针对分散式河道疏浚工程，通过土工管袋与一体化污水处理系统的灵活组合，实现对不同性质河道疏浚底泥的快速脱水及余水净化处理。

Description

一种分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统及其方法

技术领域

本发明属于河道疏浚领域，具体涉及针对分散式河道的疏浚底泥脱水及产生余水的净化处理。

背景技术

河道污染主要成因包括：①截污不彻底；②垃圾的堆放和倾倒以及③农业、畜牧业以及渔业污染等。其中，截污的不彻底是造成河道污染严重的主要原因。我国正处于快速城市化发展阶段，导致截污纳管工程在综合规划上存在不足；另一方面，一些污染排放企业存在废水治理不达标排放甚至偷排、漏排现象，这些都造成了河道生态环境的恶化。

河道疏浚可分为工程疏浚和环保疏浚。多数情况下环保疏浚是解决河道、湖泊底泥污染的唯一有效方法。河道疏浚在实现底泥彻底清淤的同时，该过程中也会产生大量的底泥，需要进行安全无害化的处理处置。

疏浚底泥的处理处置技术主要有填埋以及资源化处理处置，如堆肥、烧制陶粒等。考虑到技术、经济、环保等要求，疏浚底泥在进行后续的无害化、资源化利用之前，需要进行减量处理，而脱水处理是实现高含水率疏浚底泥减量化的有效路径之一。疏浚底泥含水率在85%以上范围(96%~85%，甚至更高)，该含水率区间进行脱水能够显著实现底泥的减容化效果。与此同时，底泥中脱除水分COD、BOD₅、NH₃-N等污染物浓度指标往往很高，如果直接排放入水体中，会成为新的污染源对河道水体的治理工作带来负面作用。因此，在实现疏浚底泥高效脱水的同时，还需要对脱水产生废水进行处理，达标排放。

河道底泥脱水技术主要有：自然干化、主动开沟排水干化、机械方法以及目前在国内应用较少的土工管袋法。其中机械方法主要分为板框压滤脱水和离心脱水两大类。相较于自然干化以及主动开沟排水干化，机械脱水工艺由于受自然条件影响小、脱水效率高等优点，作为我国目前城镇污水处理厂产生污泥的高效脱水工艺之一，得到了广泛的应用。土工管袋脱水工艺是在河道疏浚过程中将高分子絮凝剂根据试验确定比例以溶液的形式通入底泥中，充分混合后填充入土工管袋，在底泥脱水性能改善的基础上充分发挥土工管袋对底泥的脱水效果。土工管袋具有适用处理量范围广、容积调节范围大、强度高、过滤性能好以及可叠放基层、最大化节约土地资源等优点，具有广泛的应用前景。

如前所述，机械脱水在具备自动化程度高、脱水效率高、受自然条件影响小等优势的同时，该类工程项目投资及运行成本往往较高，工艺往往仅适用于如城镇污水处理厂产生污泥的集中式脱水处理，污泥处理规模较大，该类工程往往属于长周期运行项目。相较而言，一方面，河道疏浚工程往往具有阶段性，即在一定的时间段内会产生大量的底泥需要处理，处理时间相对有限，疏浚工程完成后其对底泥的脱水需求随之也告一段落；另一方面，河道疏浚工程“随水而动”，空间分布范围广，机械脱水模式造成工程项目选址的困难。再有，疏浚底泥由于含水率很高，如果进行集中式脱水处理，运输体积较大，造成成本投入较高，最为理想的脱水模式为疏浚底泥的就地/就近脱水，大大降低底泥容积，显著缓解运输负荷，降低运输成本开支。综上分析可知，河道疏浚底泥的脱水宜采用分散式模式进行。与河道疏浚底泥的脱水方式相对应，脱水过程产生的废水处理工艺应该能够就地/就近实现废水处理目标。

目前，国内针对河道疏浚底泥的脱水以及脱水产生的废水的专利较多，如专利号为CN104140190A，专利名称为“移动式河湖清淤疏浚污泥处理方法及装置”，采用厢式隔膜压滤机实现对河湖清淤疏浚底泥的脱水，通过厢式隔膜压滤机设备的移动，来实现对不同河段底泥的脱水，不足之处：一方面，厢式隔膜压滤机设备尺寸及重量较大，设备安装及配置较为复杂，造成设备移动复杂程度及难度较大；另一方面，该方法未对底泥脱水过程产生废水进行处理而直接排入水体，不利于水质的改善。专利号为CN102603151A，专利名称为“一种强化土工管袋污泥脱水的方法”，其通过将污泥絮凝、电渗透和土工管袋脱水组合工艺，实现针对污水处理厂污泥的高效脱水，但是淤泥电渗脱水技术在实际应用中仍存在诸如：阳极材料腐蚀、电耗较高、系统运行不稳定等不足。专利号为CN102583950A，专利名称为“一种移动式污染底泥管袋脱水治理方法”，通过环保疏浚船或泥浆泵对河道或水库中污染的底泥输送到混合器中与絮凝剂混合，然后进入到土工管袋中进行脱水，但未涉及对底泥脱水产生废水的净化处理。专利号为CN1884115A，专利名称为“疏浚与水处理方法及实施装置”，通过絮凝剂的使用实现对余水SS、COD、TP、TN等成分的混凝去除，适用废水种类有限，且仅涉及余水处理部分。

一般而言，河道底泥的处理模式可以划分为“集中式”与“分散式”两大类：“集中式”往往适用于河道分布集中、清淤量大、处理难度较大等特征的底泥处理；“分散式”模式则比较适用于河道分布分散、距离较远、临近处置场所较易获取、处理处置难度相对较小等特征的底泥脱水处理。针对不同的清淤方案，需要有针对性的选择经济合理、使用可靠、生态友好、影响范围小的处理方案。

综上所述，为了更好的适应河道疏浚工程实际特点，高效、便捷、整体性的完成对疏浚底泥脱水及脱水产生废水的处理目标，本专利提出“一种分散式河道底泥快速脱水与余水净化方法”以满足分散式河道疏浚工程阶段性的工程要求。

发明内容

为解决传统河道疏浚工程中存在的仅单一针对河道疏浚底泥脱水或产生余水的处理处置，本发明提供一种适用于分散式河道底泥快速脱水与余水净化的系统及其方法，具体技术方案如下。

一种分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统及其方法由底泥输送系统、混凝加药设备、管道混合器、土工管袋、脱水场地、余水调节池以及一体化余水处理设备等组成。疏浚底泥通过底泥输送管路进入后端处理单元，底泥输送管路后接管道混合器，管道混合器后端通过管路与土工管袋相接，另外，管道混合器与混凝加药设备通过管路相连，混凝加药设备具有计量功能。土工管袋为聚丙烯纱线等材质编制而成具有过滤功能的材料。土工管袋设有一处开口，与管道混合器形成连接，脱水过程中产生的余水通过脱水场地的铺设管路进行引流，进入到调节池内，调节池通过泵系统与后端的余水净化系统相连。

底泥输送管道：底泥通过疏浚船只作业从河道底部清出，通过疏浚船只(或者泥驳)与脱水场地之间的底泥输送管道，进入后续处理设备单元。底泥输送管道采用管道输送，其特点是全封闭、连续输送，其优点是泄露少、输送效率高，是一种最为安全、经济的底泥输送方式。管道输送的设备采用离心泵。

管道混合器：底泥输送管道通过法兰与管道混合器一端相连，管道混合器另一端通过法兰与接入土工管袋的管道的一端相连。管道混合器目的是为了使泵入的河道底泥与混凝剂混合反应，实现对底泥脱水性能的改善，起到调质的目的。

混凝加药设备：混凝加药设备通过管路与管道混合器外壁支管相连接。混凝加药设备的加药方式为湿式加药，以保证混凝剂与底泥的快速混合。混凝剂通过加药进行计量投加，以利于投药量的调节。

土工管袋：土工管袋采用为聚丙烯纱线等材质编制而成具有过滤功能的材料。土工管袋的脱水场地需要预先进行简单的铺设，主要结构包括设置防渗层、渗滤排水层、排水花管、排水沟、集水坑、排水水泵等，构建排水、导水结构。土工管袋规格以及堆叠的样式可根据疏浚河道的底泥处理量以及脱水场地的大小进行选择，土工管袋具有很好的场地适应性，可以单层或者多层进行堆叠。调质改性后的底泥被泵入土工管袋，借助土工管袋特有的透水不透泥的特性，底泥能够进行快速的脱水。待填充脱水底泥达到土工管袋容量上限后，即可将土工管袋整体或者破开后，利用车辆将脱水底泥进行运输，用于后续的脱水底泥的处理处置，脱水的底泥相较于疏浚高含水率底泥，具有显著的减容化效果。

一体化余水净化单元：底泥脱水产生的余水通过脱水场地的排水、导水结构进入后续余水净化系统。首先，根据需要，进入到余水调节池，以满足与后续处理工艺相匹配的进水水质要求。水质调整参数主要包括酸碱度、可生化性、SS等。调节后的余水通过泵系统按照一体化余水净化单元的设计处理能力进水，在完成余水处理后，达到相应的水质标准即可就地排入疏浚河道内。根据一体化余水净化装置的工艺选择，如果有剩余污泥的产生，可通过排泥系统的设置，将该部分污泥排入到系统前端，与河道疏浚底泥进行混合、调质、脱水。

一体化余水净化单元为是由若干腔室组成的罐体，可根据土工管袋产生余水水质，进行不同水处理功能腔室的灵活组合，形成针对不同余水水质的余水处理组合工艺。如，含重金属污染余水可采用由酸碱调节、化学药剂投加和中和反应沉淀池单元的一体化余水净化系统；含有毒有害难降解有机污染物的余水处理，可采用与高级氧化技术、生物处理技术相适应的技术设备，如A/O(缺氧/好氧)、A²/O(厌氧/缺氧/好氧)以及MBBR(移动床生物反应器)等。一种使用所述装置的河道底泥快速脱水与余水净化方法，实施步骤包括。

1)河道疏浚船将河道底部的淤泥通过铰刀卷起，然后通过泥浆泵经输送管路送入后段处理单元。在进入土工管袋之前，输送管路中间设置管道混合器，管道混合器通过加药管路与加药池相连接。疏浚泥浆在管道混合器中实现与加药池中的絮凝剂药剂进行混合，实现对疏浚底泥脱水性能的调理，调理后的疏浚底泥进入到后续的土工管袋。

2)经步骤1)泵送及与混凝剂混合调理后的底泥进入到后段的土工管袋中，即土工管袋的填充过程，土工管袋在填充的过程中，随着内部压力的上升与土工管袋良好的透水性能，泥浆中的水分开始从管袋表面渗流出来，根据河道疏浚工程以及工作场地的实际情况，可设置不同组别的土工管袋进行河道底泥的脱水处理。土工管袋可以水平并列或进行堆叠放置。从场地中心开始第一个填充作业，然后向两边延伸。土工管袋的应用需要建设相应的脱水场地。脱水场地建设相对简单，主要结构包括设置防渗层、渗滤排水层、排水花管、排水沟、集水坑、排水水泵等。通过一些列排水、导水结构的作用，土工管袋中脱除的废水可以沟渠径流进入到后续地势相对较低的蓄水池。

3)经步骤2）土工管袋脱水后，土工管袋中的底泥含水率降至60%左右，减容量效果十分显著，脱水后底泥便于运输进行后续的填埋或资源化利用；另一方面，脱水过程中产生的废水通过蓄水池进行收集，其中的水质基于前期的试验分析和后续的废水处理单元要求，进行调质与预处理，然后将符合处理进水水质的废水利用提升泵送入到一体化移动式污水处理设备中，该一体化污水处理设备可根据需要进行自然沉淀、混凝沉淀、高级氧化、好氧工艺、缺氧工艺与厌氧工艺一种或多种工艺的组合选型，实现针对不同水质、不同处理目标下的余水净化。余水经净化处理后，可就近排入到河道中，避免了对河道的二次污染。

4)经过步骤3)处理后，土工管袋中底泥含水率降至理想的范围，为后续的填埋以及资源化利用，如堆肥、烧制陶粒等，创在了有利条件，大大降低了运输的负荷以及运输条件的苛刻程度。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是。

1）通过土工管袋与一体化余水处理单元的灵活组合，满足了河道疏浚底泥的就地/就近脱水及余水的净化处理，具有很好的灵活适应性。

2）土工管袋设备简单，处理效果好，占地面积小，场地建设成本低。

3）一体化余水处理单元的设置，实现了对余水的高效净化，避免了底泥所含污染物再次释放到水体中，造成二次污染。

附图说明

图1是分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统流程图。

图2是管道混合器示意图。

图中，底泥输送管道(1)、混凝加药设备(2)、管道混合器(3)、土工管袋(4)、脱水场地(5)、余水调节池(6)、一体化余水净化处理单元(7)。管道混合器进口法兰连接口(301)，管道混合器出口法兰连接口(302)，管道混合器外壁支管(303)。

具体实施方式

如图1所示，一种分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统及其方法，底泥输送管道(1)通过设置管路与泵系统将河道疏浚产生的底泥通过疏浚船或通过泥驳向处理场地输送，底泥输送管道(1)与土工管袋(4)之间管路设置管道混合器(3)，管道混合器(3)通过管道混合器外壁支管(303)与混凝加药设备(2)相连接，管道混合器出口法兰连接口(302)后段接土工管袋(4)，用于疏浚底泥快速脱水，土工管袋(4)产生余水通过脱水场地(5)内铺设的排水单元(防渗层、渗滤排水层、排水花管、排水沟、排水水泵等)以及泵输送系提升，进入到余水调节池(6)，经调质满足一体化余水净化处理单元(7)进水要求后进入该处理单元。处理后的余水就近排入疏浚河道中。

该组合工艺的步骤如下。

河道疏浚船将河道底部的淤泥通过铰刀卷起然后通过泥浆泵经输送管路送入后段处理单元。在进入土工管袋之前，输送管路中间设置管道混合器，管道混合器通过加药管路与加药池相连接。疏浚泥浆在管道混合器中实现与加药池中的絮凝剂药剂进行混合，实现对疏浚底泥脱水性能的调理，调理后的疏浚底泥进入到后续的土工管袋。

步骤A：河道疏浚船将河道底部的淤泥通过铰刀卷起然后通过泥浆泵经输送管路送入后段处理单元。在进入土工管袋之前，输送管路中间设置管道混合器，管道混合器通过加药管路与加药池相连接。疏浚泥浆在管道混合器中实现与加药池中的混凝剂进行混合，实现对疏浚底泥脱水性能的调理，调理后的疏浚底泥进入到后续的土工管袋。

步骤B：泵送及与混凝剂混合调理后的底泥进入到后段的土工管袋中，即土工管袋的填充过程，土工管袋在填充的过程中，随着内部压力的上升与土工管袋良好的透水性能，泥浆中的水分开始从管袋表面渗流出来，根据河道疏浚工程以及工作场地的实际情况，可设置不同组别的土工管袋进行河道底泥的脱水处理。土工管袋可以水平并列或进行堆叠放置。从场地中心开始第一个填充作业，然后向两边延伸。土工管袋的应用需要建设相应的脱水场地。脱水场地建设相对简单，主要结构包括设置防渗层、渗滤排水层、排水花管、排水沟、集水坑、排水水泵等。通过一些列排水、导水结构的作用，土工管袋中脱除的废水可以通过沟渠径流进入到后续地势相对较低的蓄水池。

步骤C：土工管袋脱水后，土工管袋中的底泥含水率降至60%左右，减容效果显著，脱水后底泥便于运输进行后续的填埋或资源化利用；脱水过程中产生的废水通过蓄水池进行收集，水质进行调质与预处理，然后将符合处理进水水质的废水利用提升泵送入到一体化移动式污水处理设备中，实现余水净化处理，然后就近排入到河道中，避免了对河道的二次污染。

Claims (10)

1.一种分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统，其特征在于，底泥输送管道(1)与管道混合器(3)通过管道混合器进口法兰连接口(301)相连，土工管袋(4)与管道混合器(3)通过管道混合器出口法兰连接口(302)相连，混凝加药设备(2)与管道混合器外壁支管(303)相连。

2.土工管袋(4)铺设在脱水场地(5)上，通过排水单元与余水调节池(6)相连，余水调节池(6)与一体化余水净化处理单元(7)相连。

3.根据权利要求1所述的分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统，其特征在于，所述的土工管袋(4)为聚丙烯纱线等材质编制而成具有过滤功能的材料，可采用单层或多层形式铺设。

4.根据权利要求1所述的分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统，其特征在于，所述的脱水场地(5)主要包括防渗层、渗滤排水层、排水花管、排水沟、集水坑和排水水泵等。

5.根据权利要求1所述的分散式河道底泥快速脱水与余水净化系统，其特征在于，所述的一体化余水净化处理单元(7)，是由若干腔室组成的罐体。

6.分散式河道底泥快速脱水与余水净化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：河道底泥通过泥浆泵经底泥输送管道(1)送入管道混合器(3)，混凝加药设备(2)往管道混合器(3)内加入混凝剂，实现对疏浚底泥脱水性能的调理。

7.步骤B：经过步骤A的河道底泥泵送到后段的土工管袋(4)中，土工管袋(4)在填充的过程中，随着内部压力的上升与土工管袋良好的透水性能，底泥中的水分从管袋表面渗流出来。

8.步骤C：经过步骤B处理后，土工管袋(4)中的底泥含水率降至60%左右，脱水后底泥便于运输进行后续的填埋或资源化利用；脱水过程中产生的废水通过余水调节池(6)进行收集，进行调质与预处理，然后送入到一体化余水净化处理单元(7)中。

9.余水经净化处理后，可就近排入到河道中，避免了对河道的二次污染。

10.根据权利要求4所述的分散式河道底泥快速脱水与余水净化方法，其特征在于，步骤A中，混凝加药设备(2)采用混凝剂为有机无机复合絮凝剂，采用湿式加药方式，通过加药泵进行计量投加。