CN105776817B - 一种城市河道淤泥快速脱水工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于淤泥处理领域，具体涉及一种城市河道淤泥快速脱水工艺。本发明的城市河道淤泥快速脱水工艺为：先将淤泥放置堆放池搅浆，加入聚阴离子纤维素，进行初步脱水后加入复合絮凝剂搅拌均匀，投放到带式压滤机中脱水，即得。本发明提供的城市河道淤泥快速脱水工艺具有操作简单、脱水效果好，可以改善淤泥滤液的水质，减少环境污染的优点，是一种成本低、环保的淤泥脱水工艺，有利于大规模的推广和应用。

Description

一种城市河道淤泥快速脱水工艺
技术领域
本发明属于淤泥处理领域，具体涉及一种城市河道淤泥快速脱水工艺。
背景技术
随着国家城市化进程的加快，河道淤泥的积压现象越来越严重。据广州市水务局的资料显示，广州市河涌的淤泥存储量大约1000万m3左右，其中当前亟待治理的河涌有120多条，长约388.52公里，急需处理的河涌淤泥量达700多万m3，其河涌泥水环境有以下特点：河涌河网结构纵横交织，淤积严重，而且淤泥污染严重，淤积物来源广泛、成分复杂；水质严重污染、因素庞杂。
淤泥脱水是淤泥处理的一个重要环节。传统的淤泥脱水工艺主要有：自然脱水干燥法，真空预压法和土工管袋法。自然脱水干燥法是利用太阳光能、空气对流对淤泥进行自然脱水、干燥；真空预压法是对淤泥进行覆膜、抽真空处理；土工管袋法是把高含水率淤泥或泥浆打入土工管袋中，利用土工管袋透水性，对淤泥进行压密搁置促进脱水。但是上述的脱水方法均存在施工周期较长，需要长时间占用大量场地，而且没有对淤泥的有害物质进行固封和无害化处理，存在污染转移的潜在风险。
目前，由于絮凝剂具有脱水效率高、操作简单的优点而被广泛应用于淤泥的脱水工艺中。中国专利申请201010578166.3公开了一种添加混凝剂的污泥滤袋式脱水方法，所述的脱水方法是在污泥中添加合适的混凝剂快速絮凝沉淀后进入滤袋中，通过重力作用或者水泵压力将澄清水压出，从而使得污泥脱水；所述的混凝剂为有机高分子混凝剂聚丙烯酰胺。该污泥滤袋式脱水方法对于有机质含量低、淤泥颗粒较粗、透水性好的淤泥具有较好的脱水效果，但是，该滤袋式脱水法施工周期较长，需要长时间占用大量场地堆放滤袋，而且对于含泥量大、有机质多的淤泥处理往往会造成滤袋孔径堵塞，致使污泥长时间无法脱水的现象。
中国专利申请201210582961.9公开了一种河道、内湖淤泥的深度脱水处理方法，所述的深度脱水方法为先在淤泥中加入负载TiO2光电催化剂，在紫外光的作用下，导入空气源载流高能电子，使淤泥中有机质及菌类的结构水、吸包水、结晶水变成可流动的间隙水，然后再加入复合聚沉剂进行絮凝反应，脱水，即得，所述的复合聚沉剂由重量百分比85-95％的聚合氯化铝与5-15％的聚丙烯酰胺组成。虽然该方法具有反应时间短、脱水效果好的优点，但是该脱水方法对设备要求较高，操作繁琐，不利于大规模的推广和利用。
因此，研究和开发出一种操作简单、脱水效果好，可以降低环境污染的淤泥脱水工艺仍是当前亟需解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中淤泥脱水工艺存在的脱水效果不佳，淤泥余水存在不达标排放的缺陷。本发明的目的在于提供一种城市河道淤泥快速脱水工艺，以解决上述缺陷。
本发明提供了一种城市河道淤泥快速脱水工艺，包括以下步骤：
S1通过绞吸船或挖掘机将河道中的淤泥放置于堆放池中，清除淤泥的杂质，浓缩后并搅浆，得泥浆；
S2将步骤S1得到的泥浆搅拌均匀，在泥浆表面撒上聚阴离子纤维素，静置10-20min，除去表面的粘稠液体，进行初步脱水，得初脱水泥浆；
S3往步骤S2得到的初脱水泥浆中加入浓度为70-90mg/L的复合絮凝剂，搅拌均匀，静置40-60min后，采用螺杆泵将泥浆投放到带式压滤机，脱水，即得。
进一步地，所述步骤S2中的聚阴离子纤维素的取代值为0.9-1.2。
进一步地，所述步骤S2中的聚阴离子纤维素的添加量为泥浆总重量的0.05-0.1％。
进一步地，所述步骤S3中的复合絮凝剂的添加量是初脱水泥浆总重量的0.01-0.08％。
进一步地，所述步骤S3中的复合絮凝剂的添加量是初脱水泥浆总重量的0.03-0.05％。
进一步地，所述步骤S3中的复合絮凝剂由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按重量比1-3:1-2:3-5组成。
进一步地，所述步骤S3中的复合絮凝剂由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按重量比2:1:4组成。
进一步地，所述步骤S3中带式压滤机的滤带为双层滤网结构滤带，所述上下滤带的冲洗水压为0.9-1.2MPa。
进一步地，所述步骤S3中带式压滤机的滤带为双层滤网结构滤带，所述上滤带的张力调整为0.6-0.8MPa，所述下滤带的张力调整为0.3-0.4MPa。
本发明提供的聚阴离子纤维素(Poly anioniccellulose)是由天然纤维素经化学改性而制得的水溶性纤维素醚类衍生物，是一种重要的水溶性纤维素醚。本发明将聚阴离子纤维素撒于淤泥表面，可以有效的吸收淤泥的自由水和表面水，可以对淤泥进行初步脱水。
本发明提供的聚合硫酸铁(PFS)是一种新型的无机高分子絮凝剂。但是，其与传统的金属盐凝聚剂相比，其凝聚-絮凝效果较差，絮凝架桥能力较低，而且其在水中容易水解，不稳定，进一步的降低聚合硫酸铁的絮凝效果。本发明将聚合硫酸铁与聚阴离子纤维素和壳寡糖按一定重量比混合使用，聚阴离子纤维素和壳寡糖可以解决聚合硫酸铁在水中进一步水解不稳定的问题，可以大大的提高复合絮凝剂的絮凝效果。经试验发现，使用本发明实施例1-3的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼的含水率小于25％，而使用对比例1-3的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼的含水率大于40％，说明本发明提供的由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按一定重量比组成的复合絮凝剂可以有效的提高淤泥的脱水效果。
进一步地，经试验发现，本发明提供的城市河道淤泥快速脱水工艺可以大大降低淤泥滤液的浊度、吸光度、固体悬浮物含量和粒径，可以有效的改善淤泥滤液的水质，减少环境污染，达到环保的效果。
另外，本发明采用的带式压滤机在进行淤泥脱水时，调节上滤带的张力为下滤带张力的1.5-2.8倍，可以更有效的提高淤泥的脱水效果。经试验发现，使用本发明实施例1-3的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼的含水率小于25％，而使用对比例4的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼的含水率大于35％，说明带式压滤机的上下滤带的张力差调节在1.5-2.8倍的范围内可以有效的提高淤泥的脱水效果。
与现有技术相比，本发明提供的城市河道淤泥快速脱水工艺具有以下优势：
(1)本发明提供的城市河道淤泥快速脱水工艺具有操作简单、脱水效果好的优点，而且复合絮凝剂的pH值范围广，在pH值为3-12的范围内均具有较好的絮凝效果；
(2)本发明提供的城市河道淤泥快速脱水工艺还可以改善淤泥滤液的水质，减少环境的污染，是一种成本低、环保的淤泥脱水工艺，有利于大规模的推广和应用。
具体实施方式：
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例1、一种城市河道淤泥快速脱水工艺
S1通过绞吸船或挖掘机将河道中的淤泥放置于堆放池中，清除淤泥的杂质，浓缩后并搅浆，得泥浆；
S2将步骤S1得到的泥浆搅拌均匀，在泥浆表面撒上所述泥浆总重量的0.05％的聚阴离子纤维素，静置20min，除去表面的粘稠液体，进行初步脱水，得初脱水泥浆；
S3往步骤S2得到的初脱水泥浆加入所述初脱水泥浆总重量的0.01％的浓度为90mg/L的复合絮凝剂，所述复合絮凝剂由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按重量比1:1:5组成，搅拌均匀，静置60min后，采用螺杆泵将泥浆投放到带式压滤机，所述上下滤带的冲洗水压为0.9MPa，所述上滤带的张力调整为0.6MPa，所述下滤带的张力调整为0.3MPa，脱水，即得。
实施例2、一种城市河道淤泥快速脱水工艺
S1通过绞吸船或挖掘机将河道中的淤泥放置于堆放池中，清除淤泥的杂质，浓缩后并搅浆，得泥浆；
S2将步骤S1得到的泥浆搅拌均匀，在泥浆表面撒上所述泥浆总重量的0.08％的聚阴离子纤维素，静置15min，除去表面的粘稠液体，进行初步脱水，得初脱水泥浆；
S3往步骤S2得到的初脱水泥浆加入所述初脱水泥浆总重量的0.04％的浓度为80mg/L的复合絮凝剂，所述复合絮凝剂由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按重量比2:1:4组成，搅拌均匀，静置50min后，采用螺杆泵将泥浆投放到带式压滤机，所述上下滤带的冲洗水压为1.0MPa，所述上滤带的张力调整为0.7MPa，所述下滤带的张力调整为0.3MPa，脱水，即得。
实施例3、一种城市河道淤泥快速脱水工艺
S1通过绞吸船或挖掘机将河道中的淤泥放置于堆放池中，清除淤泥的杂质，浓缩后并搅浆，得泥浆；
S2将步骤S1得到的泥浆搅拌均匀，在泥浆表面撒上所述泥浆总重量的0.1％的聚阴离子纤维素，静置10min，除去表面的粘稠液体，进行初步脱水，得初脱水泥浆；
S3往步骤S2得到的初脱水泥浆加入所述初脱水泥浆总重量的0.08％的浓度为70mg/L的复合絮凝剂，所述复合絮凝剂由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按重量比3:2:3组成，搅拌均匀，静置40min后，采用螺杆泵将泥浆投放到带式压滤机，所述上下滤带的冲洗水压为1.2MPa，所述上滤带的张力调整为0.8MPa，所述下滤带的张力调整为0.4MPa，脱水，即得。
对比例1、一种城市河道淤泥快速脱水工艺
脱水工艺：所述步骤S3中添加的絮凝剂为聚合硫酸铁，其余步骤与实施例2类似。
对比例2、一种城市河道淤泥快速脱水工艺
脱水工艺：所述步骤S3中添加的复合絮凝剂由聚合硫酸铁和壳寡糖按重量比3:4组成，其余步骤与实施例2类似。
对比例3、一种城市河道淤泥快速脱水工艺
脱水工艺：所述步骤S3中添加的复合絮凝剂由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按重量比1:1:1组成，其余步骤与实施例2类似。
对比例4、一种城市河道淤泥快速脱水工艺
脱水工艺：所述步骤S3中带式压滤机的上滤带的张力调整为0.9MPa，所述下滤带的张力调整为0.3MPa，其余步骤与实施例2类似。
试验例一、淤泥滤饼含水率的测定试验
1、试验材料：实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3和对比例4的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼。
2、测试方法：将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2和对比例3的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼置于垫有滤纸的培养皿中称重，并在105℃烘箱中恒温烘干至恒重，取出冷却后称量，计算淤泥滤饼的含水率。其中，滤饼含水率的计算公式为：a＝(W1+W2-W3)/(W2-W4)×100％，a-淤泥滤饼含水率，％；W1-培养皿质量，g；W2-淤泥滤饼和滤纸的质量，g；W3-105℃后干燥后滤饼、滤纸和培养皿的质量，g；W4-滤纸的质量，g。
3、试验结果
试验结果如表1所示。
表1淤泥滤饼含水率的测定试验
由表1可知，使用本发明实施例1-3的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼的含水率小于25％，其中，实施例2的淤泥滤饼的含水率为20.48％，为最佳实施例。而使用对比例1-3的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼的含水率大于40％，说明本发明提供的由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按一定重量比组成的复合絮凝剂可以有效的提高淤泥的脱水效果。同时，使用对比例4的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼的含水率为35.30％，说明带式压滤机的上下滤带的张力差调节在1.5-2.8倍的范围内可以有效的提高淤泥的脱水效果。
试验例二、淤泥滤饼的重金属含量测定试验
1、试验材料：实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2和对比例3的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼。
2、试验方法：参考HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法》对实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2和对比例3的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼中铅、镉、铬、铜和砷含量进行检测。
3、试验结果：
试验结果如表2所示。
表2淤泥滤饼的重金属含量测定试验
由表2可知，使用本发明实施例1-3的脱水工艺制备得到的淤泥滤饼的重金属含量可达到无害利用的标准(III类)，更有利于后续淤泥滤饼的资源化处理。
试验例三、淤泥脱水后的滤液测定试验
1、试验材料：收集实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2和对比例3的脱水工艺中淤泥压出的滤液。
2、试验方法：取实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2和对比例3的脱水工艺中淤泥压出的滤液，测定滤液的浊度、吸光度、固体悬浮物含量和粒径。其中，滤液的浊度利用WGZ-3浊度仪进行测定；滤液的吸光度利用723G分光光度计进行测定；滤液的固体悬浮物含量测定参考GB11901-89的测定方法进行测定；滤液粒径利用颗粒度计数器进行测定。
3、试验结果：
试验结果如表3所示。
表3淤泥脱水后的滤液测定试验
由表3可知，使用本发明实施例1-3的脱水工艺可以大大的降低淤泥滤液的浊度、吸光度、固体悬浮物含量和滤液粒径，其中实施例2为最佳实施例。说明本发明提供的城市河道淤泥快速脱水工艺可以有效的改善淤泥滤液的水质，减少环境污染，是一种成本低、环保的淤泥脱水工艺，有利于大规模的推广和应用。

Claims (6)

1.一种城市河道淤泥快速脱水工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1通过绞吸船或挖掘机将河道中的淤泥放置于堆放池中，清除淤泥的杂质，浓缩后并搅浆，得泥浆；
S2将步骤S1得到的泥浆搅拌均匀，在泥浆表面撒上聚阴离子纤维素，静置10-20min，除去表面的粘稠液体，进行初步脱水，得初脱水泥浆；
S3往步骤S2得到的初脱水泥浆中加入浓度为70-90mg/L的复合絮凝剂，搅拌均匀，静置40-60min后，采用螺杆泵将泥浆投放到带式压滤机，脱水，即得；
所述步骤S2中的聚阴离子纤维素的添加量为泥浆总重量的0.05-0.1％；
所述步骤S3中的复合絮凝剂的添加量是初脱水泥浆总重量的0.01-0.08％；
所述步骤S3中的复合絮凝剂由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按重量比1-3:1-2:3-5组成。
2.如权利要求1所述的城市河道淤泥快速脱水工艺，其特征在于，所述步骤S2中的聚阴离子纤维素的取代值为0.9-1.2。
3.如权利要求1所述的城市河道淤泥快速脱水工艺，其特征在于，所述步骤S3中的复合絮凝剂的添加量是初脱水泥浆总重量的0.03-0.05％。
4.如权利要求1所述的城市河道淤泥快速脱水工艺，其特征在于，所述步骤S3中的复合絮凝剂由聚合硫酸铁、聚阴离子纤维素和壳寡糖按重量比2:1:4组成。
5.如权利要求1所述的城市河道淤泥快速脱水工艺，其特征在于，所述步骤S3中带式压滤机的滤带为双层滤网结构滤带，所述上下滤带的冲洗水压为0.9-1.2MPa。
6.如权利要求1所述的城市河道淤泥快速脱水工艺，其特征在于，所述步骤S3中带式压滤机的滤带为双层滤网结构滤带，所述上滤带的张力调整为0.6-0.8MPa，所述下滤带的张力调整为0.3-0.4MPa。
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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: Quick dewatering process for city watercourse sludge

Effective date of registration: 20171031

Granted publication date: 20170412

Pledgee: China Co truction Bank Corp Guangdong branch

Pledgor: Guangzhou City Water Conservancy & Hydropower Station Construction Engineering Co., Ltd.

Registration number: 2017110000009

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
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Date of cancellation: 20190815

Granted publication date: 20170412

Pledgee: China Co truction Bank Corp Guangdong branch

Pledgor: Guangzhou City Water Conservancy & Hydropower Station Construction Engineering Co., Ltd.

Registration number: 2017110000009

TR01 Transfer of patent right
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Effective date of registration: 20220209

Address after: 510000 third floor, No. 18, south 2nd Street, siyouxin Road, Yuexiu District, Guangzhou, Guangdong

Patentee after: GUANGZHOU LUOJIA ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Address before: 510600 head, No. 19, Siyou South Road, Yuexiu District, Guangzhou, Guangdong

Patentee before: GUANGZHOU WATER CONSERVANCY & HYDROPOWER STATION CONSTRUCTION ENGINEERING CO.,LTD.