CN110104923B - 一种快速脱水的渗水通道构建方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种快速脱水的渗水通道构建方法与应用，包括：将麻、棉、绒混纺线按方形或圆形系于一定网孔挂板的经纬线交结点，自然下垂。而后首层纬网按每两列相邻4支线(圆形挂板两端为3支线)相互捻合，然后分开恢复与方形或圆形对应的布置；第二层纬网第一列按相邻2支线捻合，第二列开始每两列相邻4支线(圆形挂板两端为3支线)相互捻合；第三层纬网编制同第一层网，以此循环。最后一层按脱水反应器底部滤水孔大小，将与之邻近的渗水线捻合成与之直径大体一致的滤水绳，可获得三维交互经编的渗水通道。该渗水通道充填于淤污泥脱水反应器，能明显降低污泥比阻，加快污泥脱水，增厚压滤污泥层厚，提高压滤污泥产量，降低淤污泥脱水成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用三维交互经编的快速脱水渗水通道的构建方法，属于环境保护中的淤污泥脱水处理与处置领域。
背景技术
淤污泥脱水一直是世界性难题。近年来，城市规模的不断扩大及环境保护的要求进一步提高，污水处理厂产生的剩余污泥也与日俱增，必须得到全面的处理，其含水率高达95-99％；另外河长制、河长治的实施，大量河流与湖泊需要清污治理，必将产生大量的生态疏浚淤泥。这些淤污泥在最终处置前都需进行脱水使其含水率低至70％及以下。另外，企业生产废水处理也会产生大量的工业污泥，也需进行脱水处理。然而，目前脱水技术仍然是效率不高，脱水阻力大。
从现有机械脱水技术来看，主要是板框压滤、带式脱水、真空脱水、离心脱水等。这些技术均有一个共同的特点，在淤污泥的底部形成低渗透或不透水滤饼层，且随压力或离心力加大和时间延长滤饼层越来越厚，直接阻碍了脱水过程的持续进行，脱水效率急剧下降，最终淤污泥的含水率仍然很高。为了提高淤污泥的机械脱水效率，有人在淤污泥内加入填充料，如谷壳、树棍等。公开专利(申请号201811523240.4)提出了在污泥中加入温度响应性聚丙烯酸酯共聚物，该共聚物在污泥层内硬化后形成立体网络骨架，以起到支撑维护污泥层内自身形成的颗粒间孔道，防止由于压力增加颗粒间渗水孔道被挤压变形从而消失，加入物质其本身并未形成渗水孔道，只是延缓孔道消失。加入的谷壳、树棍及上述公开专利形成的渗水通道，只是在淤污泥体内起到支架或短程通道的作用。若能在淤污泥本体内形成系统的、直达淤污泥外的渗水通道，则可极大的提高淤污泥的脱水效率，但目前几乎没有该类型的渗水通道。
发明内容
针对当前没有渗水通道构建的问题，本发明的目的在于提供一种可用于淤污泥快速脱水的渗水通道构建方法，通过选择挂板与渗水材料、分层布线、互捻成网、终捻成绳、穿孔外排等环节，构建了高效的渗水通道，有效提高淤污泥的脱水效率。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种快速脱水的渗水通道构建方法与应用，其特征在于，包括如下步骤：
a、取一定面积的网孔3mm、丝径1mm至网孔30mm、丝径3mm的塑料网筛，根据所用脱水反应器的形状，修剪为圆形或方形的挂板；
b、取一定的麻、棉、绒及其混纺线，简称渗水线，该线为7S/5～60S/2混纺线，按图1所示，将渗水线分别系于所述挂板的经纬交结点，从左侧开始，以方形挂板为例，将每两列相邻四支渗水线相互捻合形成四支渗水线捻合点，若最后剩余一列，则按两支渗水线相互捻合形成两支渗水线捻合点，直至全部捻完，对于圆形挂板，从左侧开始，每两列分组，圆形挂板两端为三支渗水线相互捻合形成三支渗水线捻合点，中间则为相邻四支渗水线捻合形成两支渗水线捻合点，若最后剩余一列，则按两支渗水线相互捻合形成两支渗水线捻合点，如图2，则所有渗水线分别捻成了一股粗的由两支渗水线捻合为1支线的渗水线、由四支渗水线捻合为1支线的渗水线或由三支渗水线捻合为1支线的渗水线；
c、再次将上述捻合后的由两支渗水线捻合为1支线的渗水线、由四支渗水线捻合为1支线的渗水线或由三支渗水线捻合为1支线的渗水线分开为捻合前对应的股数，如图3所示，分别得到两支捻合线散开为单支线的渗水线、四支捻合线散开为单支线的渗水线和三支捻合线散开为单支线的渗水线，若为方形挂板，则从左侧开始，第一列为相邻2根捻合，而后每2列相邻四股捻合成一根绳，直至全部，若为圆形挂板，则从左侧开始，第一列相邻两支线捻合，然后每两列分组，圆形挂板两端为三支渗水线相互捻合形成三支渗水线捻合点，中间则为相邻四支渗水线捻合形成两支渗水线捻合点，若最后剩余一列，则按两支渗水线相互捻合形成两支渗水线捻合点，如图4；
d、将c步捻合的渗水线再次分开到c步捻合前的股数，重复b步，再c步，直至捻合后渗水线的纬线高度达到所设置脱水淤污泥的厚度，而后根据脱水反应器底部的滤水孔大小，将捻合后的线散开为单支线，根据滤水孔的大小，捻合一定支数的渗水线构成待穿出反应器底部滤水孔的滤水绳，完成渗水通道的三维交互经编；
e、将交互经编后的渗水绳穿出脱水反应器底部的滤水孔，完成具有渗水通道的脱水反应器；
f、将e步所制渗水通道置于脱水反应器内，加入70％的城市河道疏浚淤泥，顺时针旋动圆形挂板，控制旋动角度30度，若为方形挂板则左右抖动，抖动距离2-3cm，而后复位；重复3次；
g、拧紧脱水反应器密封盖，通入0.01MPa加压空气，持续时间1.0min，然后增压到0.05MPa，维持2min，最后增压到0.2-0.4MPa，维持9-17min。
进一步的，所述步骤a为采用一定网孔的筛网挂板，目的是固定渗水线上端，防止渗水线由于其柔软性在淤污泥本体内缠绕，破坏其有序性。
进一步的，所述步骤b根据脱水淤污泥数量，采用7S/5～60S/2不同规格的混纺线，以形成合适渗水面积的渗水通道，挂板经纬线交点系线目的是形成均一的渗水通道，而将相邻四支线(若为圆形挂板则是两端三支，或剩余一列两两捻合的两支)捻合成一根线是为相邻渗水线有交互作用，不至于单一通道出现短路现象。
进一步的，所述步骤c第一列为相邻2支线捻合，而后每2列相邻四支线(若为圆形挂板则是两端三支，或剩余一列两两捻合的两支)合成一支线的目的是形成网状渗水通道，构成完整的三维交互渗水系统。
进一步的，所述步骤d脱水反应器底部滤水孔大小，捻合成与之直径大体一致的渗水绳，目的是使网状渗水通道的过水面积与反应器底部滤水孔面积相当，使渗出水速度一致，且滤水孔保护了其穿入的渗水通道材料，从而不至于压缩后导致渗水速度下降，从而影响持续脱水效果。
进一步的，所述步骤e穿出脱水反应器底部滤水孔是核心，才能保证完整的渗水通道将水析出，可解决现有死端压滤随压力增加底端泥饼逐渐增厚，从而无法继续析出间隙水的问题。
进一步的，所述步骤f控制旋动角度30度，或方形挂板左右抖动距离2-3cm，目的是不致使通道材料交缠打结，复位后重复3次是确保渗水通道与淤污泥颗粒充分接触，使游离水和胞间水可以顺利进入渗水通道。
进一步的，所述步骤g为三段加压，目的是不同压力段时渗水通道与淤污泥颗粒分步固定，游离水渗出以及间隙水挤入渗水通道顺流而出，解决现有死端压滤随压力增加底端泥饼逐渐增厚，不能继续脱水的问题。
本发明具有以下的有益效果：本发明与现有工艺相比，优点如下：
(1)现有淤污泥压滤脱水大多采用板框压滤、带式压滤和离心脱水，自上而下的压力导致底层淤污泥很快形成低渗透水或不透水的滤饼层，使得淤污泥中的水分无法继续渗出，目前几乎没有采用构建渗水通道的方法进行淤污泥脱水的。即使有公开专利(申请号201811523240.4)提出了构建渗水孔道，但其采用的温度响应性聚丙烯酸酯共聚物只是在淤污泥本体内部形成立体网络骨架，保护淤污泥颗粒间自身的间隙使其在压滤过程中不易变形，其并未构建成连续的渗水通道，且这种网络骨架是无序的，也未能通向淤污泥本体的外部，无法克服淤污泥底部逐渐形成的低渗水性滤饼层的问题。
(2)本发明采用三维交互经编的方法构建完整的渗水通道，顶部采用一定规格的筛网挂板，从上部确保通道材料虽柔软，但不至于在淤污泥本体内缠绕，确保后继通道内渗水的有效性。
(3)本发明通过采用通道材料如棉、麻、绒及其混纺物等具有一定亲水性的材质，未向淤污泥中添加任何二次污染物，即使不能有效回这些天然织物纤维材料，其在淤污泥中也可以逐渐被降解或利用，不会影响淤污泥资源综合利用，是一种环保的淤污泥脱水技术。
(4)本发明采用三维交互经编的方法，构建渗水通道，上下相邻两层的渗水通道交互结合，不会出现因缠绕的断路现象，有效的保障了淤污泥本体内不同层面上具有相同的渗水面积，从而提高滤水效果。
(5)本发明制作简单，操作安全，是一种高效环保的淤污泥脱水技术。
附图说明
图1为渗水线系于挂板经纬交结点示意图，其中图1a为方形挂板，图1b为圆形挂板。
图2为方形和圆形挂板时第一层网渗水通道捻合示意图，其中图2a为方形挂板，图2b为圆形挂板。
图3为方形和圆形挂板时第一层网渗水通道捻合后分散开示意图，其中图3a为方形挂板，图3b为圆形挂板。
图4为方形和圆形挂板时第二层网渗水通道捻合示意图，其中图4a为方形挂板，图4b为圆形挂板。
图5为渗水通道最终捻合后穿出脱水反应器底部滤水孔示意图，其中图5a为方形挂板，图5b为圆形挂板。
附图中的标号说明：挂板1，挂板纬线2，挂板经线3，挂板经纬交结点4，渗水线5，两支渗水线捻合点51，两支渗水线捻合为1支线52，两支捻合线散开为单支线53，四支渗水线捻合点61，四支渗水线捻合为1支线62，四支捻合线散开为单支线63，三支渗水线捻合点71，三支渗水线捻合为1支线72，三支捻合线散开为单支线73，脱水反应器底部8，脱水反应器底部渗水孔81。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种快速脱水的渗水通道构建方法与应用，包括如下步骤：
a、取一定面积的网孔3mm、丝径1mm至网孔30mm、丝径3mm的塑料网筛，根据所用脱水反应器的形状，修剪为圆形或方形的挂板1；
b、取一定的麻、棉、绒及其混纺线，简称渗水线5，该线为7S/5～60S/2混纺线，按图1所示，将渗水线5分别系于所述挂板1的经纬交结点4，从左侧开始，以方形挂板为例，将每两列相邻四支渗水线相互捻合形成四支渗水线捻合点61，若最后剩余一列，则按两支渗水线相互捻合形成两支渗水线捻合点51，直至全部捻完，对于圆形挂板，从左侧开始，每两列分组，圆形挂板两端为三支渗水线相互捻合形成三支渗水线捻合点71，中间则为相邻四支渗水线捻合形成两支渗水线捻合点61，若最后剩余一列，则按两支渗水线相互捻合形成两支渗水线捻合点51，如图2，则所有渗水线分别捻成了一股粗的由两支渗水线捻合为1支线的渗水线52、由四支渗水线捻合为1支线的渗水线62或由三支渗水线捻合为1支线的渗水线72；
c、再次将上述捻合后的由两支渗水线捻合为1支线的渗水线52、由四支渗水线捻合为1支线的渗水线62或由三支渗水线捻合为1支线的渗水线72分开为捻合前对应的股数，如图3所示，分别得到两支捻合线散开为单支线的渗水线53、四支捻合线散开为单支线的渗水线63和三支捻合线散开为单支线的渗水线73，若为方形挂板，则从左侧开始，第一列为相邻2根捻合，而后每2列相邻四股捻合成一根绳，直至全部，若为圆形挂板，则从左侧开始，第一列相邻两支线捻合，然后每两列分组，圆形挂板两端为三支渗水线相互捻合形成三支渗水线捻合点71，中间则为相邻四支渗水线捻合形成两支渗水线捻合点61，若最后剩余一列，则按两支渗水线相互捻合形成两支渗水线捻合点51，如图4；
d、将c步捻合的渗水线再次分开到c步捻合前的股数，重复b步，再c步，直至捻合后渗水线的纬线高度达到所设置脱水淤污泥的厚度，而后根据脱水反应器底部8的滤水孔81大小，将捻合后的线散开为单支线，根据滤水孔81的大小，捻合一定支数的渗水线构成待穿出反应器底部8滤水孔81的滤水绳，完成渗水通道的三维交互经编；
e、将交互经编后的渗水绳穿出脱水反应器底部8的滤水孔81，完成具有渗水通道的脱水反应器；
f、将e步所制渗水通道置于脱水反应器内，加入70％的城市河道疏浚淤泥，顺时针旋动圆形挂板，控制旋动角度30度，若为方形挂板则左右抖动，抖动距离2-3cm，而后复位；重复3次；
g、拧紧脱水反应器密封盖，通入0.01MPa加压空气，持续时间1.0min，然后增压到0.05MPa，维持2min，最后增压到0.2-0.4MPa，维持9-17min。
实施例1：
取网孔5mm、丝径1.2mm的塑料网筛，修剪为
的圆形挂板；取4.42g的60S/2、80％亲肤绒与20％纤维绒混纺线，每根截长12cm，将每根挂系于筛网经纬线交结点，自然下垂；自左每两列相邻4支渗水线捻合(两端为3支渗水线捻合)，若最后剩余一列，则按两两渗水线捻合，直至全部捻完，形成第一层纬网；第二层纬网则为第一列按相邻2支渗水线捻合，第二列开始每两列相邻4支渗水线(圆形两端为3支渗水线)相互捻合；第三层纬网捻合方法同第一层纬网；每层纬网层高为15mm，最终形成4层。取一有效内径150mm的圆形塑料脱水反应器，将上述编制的渗水通道植入脱水反应器。
将含水率70％的河道疏浚淤泥于200rpm搅拌2min，再用18目塑料网过筛，沉降30min，滤去上层水，得到含水率68％的淤泥。将此淤泥泵入上述植有渗水通道的反应器内，淤泥接近系有渗水通道的网筛，顺时针旋转此塑料网筛，旋转角度不超过30度，而后复位；重复3次。
拧紧反应器密封盖，通入0.01MPa加压空气，持续时间1.0min，然后增压到0.05MPa，维持2min，最后增压到0.20MPa，维持12min，此时得到滤出水792g，所得淤泥含水率降为42％。
实施例2：
取网孔10mm、丝径1.0mm的塑料网筛，修剪为100×100的方形挂板；取2.56g的60S/2、80％亲肤绒与20％纤维绒混纺线，每根截长15cm，将每根挂系于筛网经纬线交结点，自然下垂；自左每两列相邻4支渗水线捻合(最后剩余2支捻合)，若最后若剩余一列，则按两两渗水线捻合，直至全部捻完，形成第一层纬网；第二层纬网则为第一列按相邻2支渗水线捻合，第二列开始每两列相邻4支渗水线相互捻合；第三层纬网捻合方法同第一层纬网；每层纬网层高为15mm，最终形成4层。取一有效内径100×100的方形塑料脱水反应器，将上述编制的渗水通道植入脱水反应器。
将含水率70％的河道疏浚淤泥于200rpm搅拌2min，再用18目塑料网过筛，沉降30min，滤去上层水，得到含水率68％的淤泥。将800g此淤泥泵入上述植有渗水通道的反应器内，淤泥接近系有渗水通道的网筛，将方形挂板则左右抖动，抖动距离2-3cm，而后复位；重复3次。
拧紧反应器密封盖，通入0.01MPa加压空气，持续时间1.0min，然后增压到0.05MPa，维持2min，最后增压到0.20MPa，维持12min，此时得到滤出水366g，所得淤泥含水率降为41％左右。
应当理解的是，本发明并不局限于一种快速脱水的渗水通道构建方法与实施例所描述的情形，它的描述是非限制性的。本发明的权限由权利要求所限定，本技术领域人员依据本发明通过变换填充料种类、混纺比例、层间高度、淤污泥含水率差异等，用本方法得到的与本发明相关的技术都在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种快速脱水的渗水通道构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、取网孔3mm、丝径1mm至网孔30mm、丝径3mm的塑料网筛，根据所用脱水反应器的形状，修剪为圆形或方形的挂板（1）；
b、取若干麻、棉、绒及其混纺线，简称渗水线，所述渗水线为7S/5~60S/2混纺线，将渗水线分别系于所述挂板（1）的经纬交结点（4），从左侧开始，以方形挂板为例，将每两列相邻四支渗水线相互捻合形成四支渗水线捻合点（61），若最后剩余一列，则按两支渗水线相互捻合形成两支渗水线捻合点（51），直至全部捻完，对于圆形挂板，从左侧开始，每两列分组，圆形挂板两端为三支渗水线相互捻合形成三支渗水线捻合点（71），中间则为相邻四支渗水线捻合形成四支渗水线捻合点（61），若最后剩余一列，则按两支渗水线相互捻合形成两支渗水线捻合点（51），则所有渗水线分别捻成了一股粗的由两支渗水线捻合为1支线的渗水线、由四支渗水线捻合为1支线的渗水线或由三支渗水线捻合为1支线的渗水线；
c、再次将上述捻合后的由两支渗水线捻合为1支线的渗水线、由四支渗水线捻合为1支线的渗水线或由三支渗水线捻合为1支线的渗水线分开为捻合前对应的股数，分别得到两支捻合线散开为单支线的渗水线、四支捻合线散开为单支线的渗水线和三支捻合线散开为单支线的渗水线，若为方形挂板，则从左侧开始，第一列为相邻2根捻合，而后每2列相邻四股捻合成一根绳，直至全部，若为圆形挂板，则从左侧开始，第一列相邻两支线捻合，然后每两列分组，圆形挂板两端为三支渗水线相互捻合形成三支渗水线捻合点（71），中间则为相邻四支渗水线捻合形成四支渗水线捻合点（61），若最后剩余一列，则按两支渗水线相互捻合形成两支渗水线捻合点（51）；
d、将c步捻合的渗水线再次分开到c步捻合前的股数，重复b步，再c步，直至捻合后渗水线的纬线高度达到所设置脱水淤污泥的厚度，而后根据脱水反应器底部（8）的滤水孔（81）大小，将捻合后的线散开为单支线，根据滤水孔（81）的大小，捻合若干支数的渗水线构成待穿出反应器底部（8）滤水孔（81）的渗水绳，完成渗水通道的三维交互经编；
e、将交互经编后的渗水绳穿出脱水反应器底部（8）的滤水孔（81），完成具有渗水通道的脱水反应器；
f、将e步所制渗水通道置于脱水反应器内，加入含水率为70%的城市河道疏浚淤泥，顺时针旋动圆形挂板，控制旋动角度30度，若为方形挂板则左右抖动，抖动距离2-3cm，而后复位；重复3次；
g、拧紧脱水反应器密封盖，通入0.01MPa加压空气，持续时间1.0min，然后增压到0.05MPa，维持2min，最后增压到0.2-0.4MPa，维持9-17min。
2.如权利要求1所述的一种快速脱水的渗水通道构建方法，其特征在于：所述步骤a采用的筛网挂板（1），目的是固定渗水线上端，防止渗水线由于其柔软性在淤污泥本体内缠绕，破坏其有序性。
3.如权利要求1所述的一种快速脱水的渗水通道构建方法，其特征在于：所述步骤b根据脱水淤污泥数量，采用7S/5~60S/2不同规格的混纺线，以形成合适渗水面积的渗水通道，挂板经纬交结点（4）系线目的是形成均一的渗水通道，而将相邻四支线，或若为圆形挂板则是两端三支，或剩余一列两两捻合的两支捻合成一根线是为相邻渗水线有交互作用，不至于单一通道出现短路现象。
4.如权利要求1所述的一种快速脱水的渗水通道构建方法，其特征在于：所述步骤c第一列为相邻2支线捻合，而后每2列相邻四支线，或若为圆形挂板则是两端三支，或剩余一列两两捻合的两支合成一支线的目的是形成网状渗水通道，构成完整的三维交互渗水系统。
5.如权利要求1所述的一种快速脱水的渗水通道构建方法，其特征在于：所述步骤d脱水反应器底部滤水孔（81）大小，捻合成与之直径近似一致的渗水绳，目的是使网状渗水通道的过水面积与反应器底部滤水孔面积相当，使渗出水速度一致，且滤水孔保护了其穿入的渗水通道材料，从而不至于压缩后导致渗水速度下降，从而影响持续脱水效果。
6.如权利要求1所述的一种快速脱水的渗水通道构建方法，其特征在于：所述步骤e穿出脱水反应器底部滤水孔（81）是核心，才能保证完整的渗水通道将水析出，可解决现有死端压滤随压力增加底端泥饼逐渐增厚，从而无法继续析出间隙水的问题。
7.如权利要求1所述的一种快速脱水的渗水通道构建方法，其特征在于：所述步骤f控制旋动角度30度，或方形挂板左右抖动距离2-3cm，目的是不致使通道材料交缠打结，复位后重复3次是确保渗水通道与淤污泥颗粒充分接触，使游离水和胞间水可以顺利进入渗水通道。
8.如权利要求1所述的一种快速脱水的渗水通道构建方法，其特征在于：所述步骤g为三段加压，目的是不同压力段时渗水通道与淤污泥颗粒分步固定，游离水渗出以及间隙水挤入渗水通道顺流而出，解决现有死端压滤随压力增加底端泥饼逐渐增厚，不能继续脱水的问题。
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