CN110451761A - 底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了底部真空排水的淤泥固结脱水处理方法和装置，包括淤泥池、真空滤管结构、第一输送管、水气分离装置、第二输送管和真空泵；所述淤泥池底部铺设有真空滤管结构。本发明能快速排出疏浚淤泥中的水分，缩短淤泥固结时间，减少淤泥堆场面积，避免土地资源的浪费和淤泥中重金属的二次污染。

Description

底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置和方法

技术领域

本发明涉及一种淤泥处理技术领域，特别涉及一种淤泥固结脱水处理装置和方法。

背景技术

港口、航道的建设和维护及河流、湖泊等水环境治理工程中会产生大量的疏浚淤泥。淤泥的含水率高，黏粒含量大于20％，扰动强度极低，正常排水固结缓慢，大量的疏浚泥需要设置淤泥堆场而长期占用大量土地，造成土地资源的极大浪费，同时淤泥中还常含有较多的重金属等污染物，容易造成二次污染，如何高效、经济、规模化地对淤泥进行资源化处理或处置就显得越发重要。

平原城市河流，河流流速缓慢，往往淤积严重。随着我国城市河道疏浚工程的开展，城市河道淤泥处理的问题日渐突出。前期淤泥大多采用堆场存放，自然干化的方法。主要是在工程涉及河段附近挖掘淤泥处理坑或填筑围堰形成淤泥处理池，再将河底疏浚淤泥通过干挖或水力冲挖方法，将淤泥疏浚到淤泥堆场当中。疏浚淤泥沉降性能差，存放一两年后，表面虽然干化，但内部结构仍然呈流态，无法开展有益利用。

为了排出淤泥中的水分，工程中通常在淤泥坑底部布置排水盲沟，形成淤泥堆场底部排水通道。但大量工程实例表明排水盲沟效果甚微，甚至是完全失效。

此外，淤泥脱水处理方法还包括真空预压和堆载预压等方法，这两种方法共同点为淤泥顶部进行加载，使孔隙水压力增大，再通过竖向排水板进行真空排水。竖向排水板是常用的竖向排水通道，然而，淤泥含水率很高，压缩性较大，导致竖向排水板容易弯折，影响处理效果和施工工期，对于堆场的高周转利用不利，甚至影响城市区域规划。研究表明，由于弯折现象的影响，竖向排水板真空排水时，处理深度很有限、板材进深较短，变相地降低了施工效率增加了施工成本。

疏浚淤泥的处理不仅直接关系到城市周边居民生活质量，也与城市发展空间、土地资源利用、环境保护等直接相关。因此，亟待开发适合我国河道疏浚工程需求的疏浚淤泥堆场快速脱水技术。

发明内容

本发明的目的是提供底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置，快速排出疏浚淤泥中的水分，缩短淤泥固结时间，减少淤泥堆场面积，避免土地资源的浪费和淤泥中重金属的二次污染。为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的：

底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置，其特征在于：包括淤泥池、真空滤管结构、第一输送管、水气分离装置、第二输送管和真空泵；所述淤泥池底部铺设有真空滤管结构；所述真空滤管结构为含有接口的闭合输送结构，由若干预制滤管结构单元拼接而成，所述预制滤管结构单元由若干滤管连接而成，其两端设置有若干拼接口，所述滤管管身上有若干贯穿管壁的吸水孔，所述滤管的外壁包裹有过滤层；所述水气分离装置为封闭的容器，其上部具有连接孔；所述第一输送管的一端与真空滤管结构的接口连接，另一端与所述水气分离装置上部的连接孔连接，所述第二输送管的一端与水气分离装置上部的连接孔连接，另一端与真空泵连接。

进一步，所述淤泥池在水平面的投影为矩形，包括底面和若干边坡，所述底面为水平设置的矩形板面，所述若干边坡的下端连接在底面的边缘，若干所述边坡的上端均朝远离底面的方向倾斜，所述边坡的侧面与相邻边坡的侧面相互连接。

进一步，所述真空滤管结构水平铺设在淤泥池的底面上，包括若干预制滤管结构单元、若干直接接头、若干封堵结构和接口。

所述预制滤管结构单元包括滤管和过滤层，所述滤管包括若干吸水孔、第一横管、第二横管和若干竖管，所述淤泥池的底面布置有第一横管和第二横管，所述第一横管和第二横管平行且相等，所述第一横管和第二横管之间垂直连接有若干竖管，所述竖管间的间距相等，所述第一横管的两端不连接竖管，预留出拼接口。所述第二横管的两端不连接竖管，预留出拼接口。若干所述吸水孔均匀分布在第一横管、第二横管和竖管上。所述过滤层由两层无纺土工布构成。

若干所述预制滤管结构单元串联形成真空滤管结构，所述预制滤管结构单元的第一横管拼接口与相邻预制滤管结构单元的第一横管拼接口进行拼接，拼接处嵌套有直接接头。所述预制滤管结构单元的第二横管拼接口与相邻预制滤管结构单元的第二横管拼接口进行拼接，拼接处嵌套有直接接头。

所述真空滤管结构尾端的预制滤管结构单元，其第一横管和第二横管末端的拼接口均嵌套有封堵结构。在所述真空滤管结构的前端，所述预制滤管结构单元的第一横管拼接口与第一输送管连接，连接处嵌套有所述接口，所述第二横管的拼接口上嵌套有封堵结构。

进一步，所述直接接头和接口均为两端贯通的圆柱体，所述直接接头的内径与滤管的外径相匹配。所述接口的内径与滤管的外径相匹配，与第一输送管的外径相匹配。所述封堵结构的形状为圆柱体，所述圆柱体的一端封闭，另一端敞开，所述封堵结构敞开端的内径与滤管的外径相匹配。

本发明另一个目的是提供一种底部真空排水的淤泥固结脱水处理方法，能够快速排出疏浚淤泥中的水分，缩短淤泥固结时间，减少淤泥堆场面积，避免土地资源的浪费和淤泥中重金属的二次污染。为此，本发明采用以下技术方案：

底部真空排水的淤泥固结脱水处理方法，其特征在于它利用上述的底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置对淤泥固结脱水处理；

在运行过程中，将淤泥倒入所述淤泥池，使淤泥与所述滤管充分接触；再开启所述真空泵产生负压，负压依次穿过所述输送管、水气分离装置、第一输送管、真空滤管结构，负压充满所述真空滤管结构；淤泥中的液态水或水蒸气在负压作用下通过所述吸水孔进入滤管，而淤泥被所述过滤层挡住；淤泥中的液态水或水蒸气通过所述滤管和第一输送管流入水气分离装置，所述水气分离装置将液态水储存起来，而水蒸气通过所述第二输送管流入真空泵，最终被排出，从而完成淤泥固结脱水处理过程。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明能够通过底部真空排水对淤泥固结脱水，有效结合重力作用，能加快疏浚淤泥中水分的运移速率，缩短淤泥固结时间，避免了排水盲沟淤堵失效问题，也可避免竖向排水板弯折导致的排水失效问题，可提高施工进度及处理效果。此外，排水结构可预制，施工方便。排水后，淤泥含水率大幅降低，体积大幅减小，大大减少了运输费用。

附图说明

图1为底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置示意图；

图2为真空滤管结构示意图；

图3为图2的滤管a-a剖面图。

图中：淤泥池1、底面101、边坡102、真空滤管结构2、预制滤管结构单元201、滤管2011、吸水孔20111、第一横管20112、第二横管20113、竖管20114、过滤层2012、直接接头202、封堵结构203、接口204、第一输送管3、水气分离装置4、第二输送管5和真空泵6。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1，本实施例公开的底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置，包括淤泥池1、真空滤管结构2、第一输送管3、水气分离装置4、第二输送管5和真空泵6。所述淤泥池1呈凹陷状，其底部铺设有真空滤管结构2。参见图2，所述真空滤管结构2为含有接口的闭合输送结构，由若干预制滤管结构单元201拼接而成，所述预制滤管结构单元201由若干滤管2011连接而成，其两端设置有若干拼接口，参见图3，所述滤管2011管身上有若干贯穿管壁的吸水孔20111，所述滤管2011的外壁包裹有过滤层2012。所述第一输送管3的一端与真空滤管结构2的接口连接，另一端与所述水气分离装置4上端连接，所述水气分离装置4为封闭的圆柱体空桶，其上端具有连接孔，所述水气分离装置4和真空泵6位于淤泥池1外的同一侧。所述第二输送管Ⅱ的一端与水气分离装置4上端的连接孔连接，另一端与真空泵6连接。

所述淤泥池1在水平面的投影为矩形，包括底面101和若干边坡102，所述底面101为水平设置的矩形板面，所述若干边坡102的下端连接在底面101的边缘，若干所述边坡102的上端均朝远离底面101的方向倾斜，所述边坡102的侧面与相邻边坡102的侧面相互连接。

所述真空滤管结构2水平铺设在淤泥池1的底面101上，包括若干预制滤管结构单元201、若干直接接头202、若干封堵结构203和接口204。

参见图2，所述预制滤管结构单元201包括滤管2011和过滤层2012，所述滤管2011包括若干吸水孔20111、第一横管20112、第二横管20113和若干竖管20114，所述淤泥池1的底面101布置有第一横管20112和第二横管20113，所述第一横管20112和第二横管20113平行且等长，所述第一横管20112和第二横管20113之间垂直连接有若干竖管20114，所述竖管20114间的间距相等，所述第一横管20112的两端不连接竖管20114，预留出拼接口。所述第二横管20113的两端不连接竖管20114，预留出拼接口。若干所述吸水孔20111均匀分布在第一横管20112、第二横管20113和竖管20114上。所述过滤层2012由两层无纺土工布构成。

若干所述预制滤管结构单元201串联形成真空滤管结构2，所述预制滤管结构单元201的第一横管20112拼接口与相邻预制滤管结构单元201的第一横管20112拼接口进行拼接，拼接处嵌套有直接接头202。所述预制滤管结构单元201的第二横管20113拼接口与相邻预制滤管结构单元201的第二横管20113拼接口进行拼接，拼接处嵌套有直接接头202。

所述真空滤管结构2尾端的预制滤管结构单元201，其第一横管20112和第二横管20113末端的拼接口均嵌套有封堵结构203。在所述真空滤管结构2的前端，所述预制滤管结构单元201的第一横管20112拼接口与第一输送管3连接，连接处嵌套有所述接口204，所述第二横管20113的拼接口上嵌套有封堵结构203。

所述直接接头202和接口204均为两端贯通的圆柱体，所述直接接头202的内径与滤管2011的外径相匹配。所述接口204的内径与滤管2011的外径相匹配，与输送管Ⅰ3的外径相匹配。所述封堵结构203的形状为圆柱体，所述圆柱体的一端封闭，另一端敞开，所述封堵结构203敞开端的内径与滤管2011的外径相匹配。

在本实施例中，所述滤管2011由热熔ppr管制成，所述吸水孔20111的直径为1～2mm，所述吸水孔20111间的间距为1cm。

在所述淤泥池1施工时，根据现场情况，确定施工方案。当所述淤泥池1的位置距离河道较远或地下水位较低时，采取开挖的方案形成所述淤泥池1；当所述淤泥池1的位置距河道较近或地下水位较高时，采取填筑围堰的方案形成所述淤泥池1。

所述若干预制滤管结构单元201在预制时，根据所述淤泥池1的底面101尺寸，确定所述滤管2011中竖管20114的长度。在所述真空滤管结构2拼接过程中，根据所述淤泥池1的底面101尺寸，确定预制滤管所述结构单元201的拼接个数，确保所述真空滤管结构2满铺在底面101上。

本发明的结构中，各管道均能采用硬度较高的PVC管进行真空排水，本实施例中，第一横管20112、第二横管20113、竖管20114、第一输送管3、第二输送管5等管道采用硬度较高的PVC管进行真空排水。

参见图1，在运用过程中，将淤泥倒入所述淤泥池1，使淤泥与所述滤管2011充分接触；再开启所述真空泵6产生负压，负压依次穿过所述第二输送管5、水气分离装置4、第一输送管3、真空滤管结构2，负压充满所述真空滤管结构2；淤泥中的液态水或水蒸气在负压作用下通过所述吸水孔20111进入滤管2011，而淤泥被所述过滤层2012挡住；淤泥中的液态水或水蒸气通过所述滤管2011和第一输送管3流入水气分离装置4，所述水气分离装置4将液态水储存起来，而水蒸气通过所述第二输送管5流入真空泵6，最终被排出，从而完成淤泥固结脱水处理过程。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求范围所涵盖，这里不再一一举例。

Claims (5)

1.底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置，其特征在于：包括淤泥池(1)、真空滤管结构(2)、第一输送管(3)、水气分离装置(4)、第二输送管(5)和真空泵(6)；所述淤泥池(1)底部铺设有真空滤管结构(2)；所述真空滤管结构(2)为含有接口的闭合输送结构，由若干预制滤管结构单元(201)拼接而成，所述预制滤管结构单元(201)由若干滤管(2011)连接而成，其两端设置有若干拼接口，所述滤管(2011)管身上有若干贯穿管壁的吸水孔(20111)，所述滤管(2011)的外壁包裹有过滤层(2012)；所述水气分离装置(4)为封闭的容器，其上部具有连接孔；所述第一输送管(3)的一端与真空滤管结构(2)的接口连接，另一端与所述水气分离装置(4)上部的连接孔连接，所述第二输送管(5)的一端与水气分离装置(4)上部的连接孔连接，另一端与真空泵(6)连接。

2.根据权利要求1所述的底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置，其特征在于：所述淤泥池(1)包括底面(101)和若干边坡(102)，所述底面(101)为水平设置的矩形面，所述若干边坡(102)的下端连接在底面(101)的边缘，若干所述边坡(102)的上端均朝远离底面(101)的方向倾斜，所述边坡(102)的侧面与相邻边坡(102)的侧面相互连接。

3.根据权利要求1所述的底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置，其特征在于：所述真空滤管结构(2)水平铺设在淤泥池(1)的底面(101)上，包括若干预制滤管结构单元(201)、若干直接接头(202)、若干封堵结构(203)和接口(204)；

所述预制滤管结构单元(201)包括滤管(2011)和过滤层(2012)，所述滤管(2011)包括若干吸水孔(20111)、第一横管(20112)、第二横管(20113)和若干竖管(20114)，所述淤泥池(1)的底面(101)布置有第一横管(20112)和第二横管(20113)，所述第一横管(20112)和第二横管(20113)平行且相等，所述第一横管(20112)和第二横管(20113)之间垂直连接有若干竖管(20114)，所述竖管(20114)间相隔一定间距排列，所述第一横管(20112)的两端不连接竖管(20114)，预留出拼接口；所述第二横管(20113)的两端不连接竖管(20114)，预留出拼接口；若干所述吸水孔(20111)均匀分布在第一横管(20112)、第二横管(20113)和竖管(20114)上；所述过滤层(2012)由两层无纺土工布构成；

若干所述预制滤管结构单元(201)串联形成真空滤管结构(2)，所述预制滤管结构单元(201)的第一横管(20112)拼接口与相邻预制滤管结构单元(201)的第一横管(20112)拼接口进行拼接，拼接处嵌套有直接接头(202)；所述预制滤管结构单元(201)的第二横管(20113)拼接口与相邻预制滤管结构单元(201)的第二横管(20113)拼接口进行拼接，拼接处嵌套有直接接头(202)；

所述真空滤管结构(2)尾端的预制滤管结构单元(201)，其第一横管(20112)和第二横管(20113)末端的拼接口均嵌套有封堵结构(203)；在所述真空滤管结构(2)的前端，所述预制滤管结构单元(201)的第一横管(20112)拼接口与第一输送管(3)连接，连接处嵌套有所述接口(204)，所述第二横管(20113)的拼接口上嵌套有封堵结构(203)。

4.根据权利要求3所述的底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置，其特征在于：所述直接接头(202)和接口(204)均为两端贯通的圆柱体，所述直接接头(202)的内径与滤管(2011)的外径相匹配；所述接口(204)的内径与滤管(2011)的外径相匹配，与第一输送管(3)的外径相匹配；所述封堵结构(203)的形状为圆柱体，所述圆柱体的一端封闭，另一端敞开，所述封堵结构(203)敞开端的内径与滤管(2011)的外径相匹配。

5.底部真空排水的淤泥固结脱水处理方法，其特征在于它利用权利要求1-4任意一种所述的底部真空排水的淤泥固结脱水处理装置对淤泥固结脱水处理；

在运行过程中，将淤泥倒入所述淤泥池，使淤泥与所述滤管充分接触；再开启所述真空泵产生负压，负压依次穿过所述输送管、水气分离装置、第一输送管、真空滤管结构，负压充满所述真空滤管结构；淤泥中的液态水或水蒸气在负压作用下通过所述吸水孔进入滤管，而淤泥被所述过滤层挡住；淤泥中的液态水或水蒸气通过所述滤管和第一输送管流入水气分离装置，所述水气分离装置将液态水储存起来，而水蒸气通过所述第二输送管流入真空泵，最终被排出，从而完成淤泥固结脱水处理过程。