CN110683819B - 一种高粘性海泥改性处理方法及系统 - Google Patents

一种高粘性海泥改性处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高粘性海泥改性处理方法及系统，通过三次分散，可降低海泥粘性，进一步通过泵送装置进行超远距离填埋固化物，适合于大型海泥固化项目施工；加入固化剂，将海泥转化成类似土壤或胶结强度很大，且无二次环境污染的固化体，以实现海泥的无害化处理作用；加入调理剂，使海泥被高度分散成低粘度即具有较好流变性的分散体，同时，由于分散剂能在物料表面均匀形成吸附双电层，大大减小海泥微粒二次絮凝团聚的趋势，从而提高分散体的稳定性，同时也提高了固化后海泥的泵送能力；本发明的高粘性海泥改性处理系统，采用集装箱运输，可连续作业，效率高，适应就地处理，能够避免对环境的危害。

Description

一种高粘性海泥改性处理方法及系统
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种高粘性海泥改性处理方法及系统。
背景技术
近年来，随着我国经济建设的发展，在沿海海洋工程建设中，每年都要产生大量的海泥，一方面海泥对占地会产生污染物扩散和破坏水环境，另一方面经济建设又需要大量的土方，会对生态环境产生难以修复的破坏。故这样的需求与污染、对环境的破坏之间的矛盾日益突出。因此，需要将海泥进行处理，使海泥得到资源化利用。
海泥是在静水或者缓慢的流水环境中沉积，经物理、化学和生物化学作用形成的，未固结的软弱细粒或极细颗粒，属现代新近沉积物。海泥一般含水率较高，粘粒含量高，排水性差、强度极低，有的海泥有机质还偏高，是在工程上难以直接利用的一种特殊土质，一般需要经过处理后才能够资源化利用。目前我国海泥处理的主要方式有：抛泥处理、吹填造地、物理脱水。这些处理方式不仅既占用了宝贵的土地资源，而且容易对环境造成危害。其中，吹填造地施工周期长，物理脱水效率低，且能耗大。而海泥固化技术处理量大，且可达到海泥资源化目的。目前我国对于海泥固化处理的方法研究较晚，且主要研究在固化材料上，对海泥的固化改性工艺的产业化技术研究鲜见报道。我国CN201310402968、CN201310402968、CN201610633127等专利均是阐述海泥固化材料的使用效果及制备方法，未对海泥固化工艺及设备进行系统的描述。现有的污泥处理工艺直接用于海泥处理存在以下问题：海泥粘性大，不便于分散成小颗粒，大颗粒的海泥团不便于远距离输送，因此难以实现成套的海大规模资源处理。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种高粘性海泥改性处理方法及系统，能有效克服海泥粘性的问题，便于远距离输送，为海泥大规模资源处理提供了一种可行性的路径。
本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种高粘性海泥改性处理方法，其包括以下步骤，
S1，对海泥加入调理剂进行分散，至直径小于30mm的海泥团占比≥90%；
S2，对步骤S1得到的海泥进行筛分处理；
S3，向步骤S2得到的海泥中加入调理剂，再次分散，至直径小于5mm的海泥团占比≥95%；
S4，向步骤S3得到的海泥中加入固化剂和调理剂，再次分散至海泥塌落度范围为80mm-120mm；
S5，将步骤S4得到的海泥泵送至填埋位置，进行水下养护。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤S1中调理剂包括：聚丙酰胺、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠盐中的一种或几种，调理剂用量为海泥体积的0.2‰-0.4‰。
进一步优选的，所述步骤S1中调理剂选用聚丙酰胺、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠盐中的两种或以上时，各种调理剂用量体积比为1:1。
所述步骤S3和步骤S4中调理剂包括聚羧酸减水剂、聚丙酰胺、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠中的一种或几种，调理剂用量为海泥体积的0.2‰-0.4‰。
进一步优选的，所述步骤S3和步骤S4中调理剂包括聚羧酸减水剂、聚丙酰胺、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠中的两种或以上时，各种调理剂用量体积比为1:1。
在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S4中，固化剂组分包括：水泥熟料、硅灰、钢渣微粉、赤泥和磷石膏，固化剂用量为海泥体积的5-15%。
更进一步优选的，还包括步骤S5，所述固化剂各组分质量百分比例如下，
水泥熟料35-70%
硅灰0-15%
钢渣微粉0-15%
赤泥0-20%
磷石膏10-15%
各组分质量百分比之和为100%。
再进一步优选的，所述固化剂各组分质量百分比例如下，
水泥熟料50-60%
硅灰5-10%
钢渣微粉5-10%
赤泥5-15%
磷石膏10-15%
各组分质量百分比之和为100%。
第二方面，本发明提供了一种高粘性海泥改性处理系统，包括挖掘机（1）、第一卧式搅拌机（2）、振动筛（3）、第二卧式搅拌机（4）、无轴螺旋输送机（5）、泵送装置（6）、第三卧式搅拌机（7）、固化剂存储装置（8）和调理剂存储装置（9），其中，
挖掘机（1），将原料池内的海泥上料到第一卧式搅拌机（2）；
第一卧式搅拌机（2），接收调理剂存储装置（9）提供的调理剂，对海泥进行分散并供料给振动筛（3）；
振动筛（3），对海泥进行筛分处理，并通过挖掘机（1）供料给第二卧式搅拌机（4）；
第二卧式搅拌机（4），接收调理剂存储装置（9）提供的调理剂，对海泥进行分散，并通过无轴螺旋输送机（5）供料给第三卧式搅拌机（7）；
第三卧式搅拌机（7），接收调理剂存储装置（9）提供的调理剂以及固化剂存储装置（8）提供的固化剂，对海泥进行分散并供料给泵送装置（6）；
泵送装置（6），将海泥泵送至填埋位置；
固化剂存储装置（8），存储固化剂；
调理剂存储装置（9），存储调理剂。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述振动筛（3）为设置有双层筛板，第一层筛板筛孔直径为100mm，第二层筛板筛孔直径为30mm。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一卧式搅拌机（2）、振动筛（3）、第二卧式搅拌机（4）和第三卧式搅拌机（7）分别设置于集装箱内。
本发明的高粘性海泥改性处理方法及系统相对于现有技术具有以下有益效果：
（1）通过三次分散，可降低海泥粘性，进一步通过泵送装置进行超远距离填埋固化物，适合于大型海泥固化项目施工；
（2）加入固化剂，主要是利用固化剂中活性成分与海泥中水分及颗粒物质发生快速胶凝反应，在海泥体中快速形成骨架结构，宏观上表现出含水率降低、有机质降低、良好的抗压抗剪能力，通过一系列复杂的理化反应（如水化反应、矿化反应、污染物螯合反应等），将海泥转化成类似土壤或胶结强度很大，且无二次环境污染的固化体，以实现海泥的无害化处理作用；
（3）加入调理剂，主要是利用调理剂具有高抗絮聚能力，通过降低液体表面张力效应、起泡倾向和润湿作用，并结合搅拌装置的高剪切力，使海泥被高度分散成低粘度即具有较好流变性的分散体，同时，由于分散剂能在物料表面均匀形成吸附双电层，大大减小海泥微粒二次絮凝团聚的趋势，从而提高分散体的稳定性，同时也提高了固化后海泥的泵送能力；
（4）本发明的高粘性海泥改性处理系统，采用集装箱运输，可连续作业，效率高，适应就地处理，能够避免对环境的危害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的高粘性海泥改性处理系统的示意图；
图2为本发明的高粘性海泥改性处理系统的第一卧式搅拌机和第二卧式搅拌机的示意图；
图3为本发明的高粘性海泥改性处理系统的振动筛的示意图；
图4为本发明的高粘性海泥改性处理系统的第三卧式搅拌机的示意图；
图5为本发明的高粘性海泥改性处理系统的泵送装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明的高粘性海泥改性处理方法，包括以下步骤，
S1，对海泥加入海泥体积0.2‰的聚丙酰胺进行分散，至直径小于30mm的海泥团占比≥90%。进行初次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S2，对步骤S1得到的海泥进行筛分处理。进行筛分处理的作用是筛分出大颗粒泥团或者杂物，提高物料后续均混搅拌的均匀性。一共经过两层筛板进行筛分处理，第一层筛板筛孔直径为100mm，第二层筛板筛孔直径为30mm。
S3，向步骤S2得到的海泥中加入海泥体积0.2‰的聚丙酰胺，再次分散，至直径小于5mm的海泥团占比≥95%。进行再次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S4，向步骤S3得到的海泥中加入海泥体积0.2‰的聚丙酰胺和海泥体积5%的固化剂，再次分散至海泥塌落度范围为80mm-120mm。进行第三次分散的作用是提高固化后海泥的泵送能力。固化剂各组分质量百分比例如下：
水泥熟料35%
硅灰15%
钢渣微粉15%
赤泥20%
磷石膏15%。
S5，将步骤S4得到的海泥泵送至填埋位置，进行水下养护。
实施例2
本发明的高粘性海泥改性处理方法，包括以下步骤，
S1，对海泥加入海泥体积0.3‰的聚丙酰胺进行分散，至直径小于30mm的海泥团占比≥90%。进行初次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S2，对步骤S1得到的海泥进行筛分处理。一共经过两层筛板进行筛分处理，第一层筛板筛孔直径为100mm，第二层筛板筛孔直径为30mm。
S3，向步骤S2得到的海泥中加入海泥体积0.3‰的聚羧酸减水剂，再次分散，至直径小于5mm的海泥团占比≥95%。进行再次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S4，向步骤S3得到的海泥中加入海泥体积0.3‰的聚羧酸减水剂和海泥体积10%的固化剂，再次分散至海泥塌落度范围为80mm-120mm。进行第三次分散的作用是提高固化后海泥的泵送能力。固化剂各组分质量百分比例如下：
水泥熟料50%
硅灰10%
钢渣微粉10%
赤泥15%
磷石膏15%
S5，将步骤S4得到的海泥泵送至填埋位置，进行水下养护。
实施例3
本发明的高粘性海泥改性处理方法，包括以下步骤，
S1，对海泥加入海泥体积0.4‰的聚丙酰胺进行分散，至直径小于30mm的海泥团占比≥90%。进行初次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S2，对步骤S1得到的海泥进行筛分处理。一共经过两层筛板进行筛分处理，第一层筛板筛孔直径为100mm，第二层筛板筛孔直径为30mm。
S3，向步骤S2得到的海泥中加入海泥体积0.3‰的六偏磷酸钠，再次分散，至直径小于5mm的海泥团占比≥95%。进行再次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S4，向步骤S3得到的海泥中加入海泥体积0.3‰的六偏磷酸钠和海泥体积10%的固化剂，再次分散至海泥塌落度范围为80mm-120mm。进行第三次分散的作用是提高固化后海泥的泵送能力。固化剂各组分质量百分比例如下：
水泥熟料55%
硅灰7%
钢渣微粉8%
赤泥15%
磷石膏15%
S5，将步骤S4得到的海泥泵送至填埋位置，进行水下养护。
实施例4
本发明的高粘性海泥改性处理方法，包括以下步骤，
S1，对海泥加入海泥体积0.3‰的六偏磷酸钠进行分散，至直径小于30mm的海泥团占比≥90%。进行初次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S2，对步骤S1得到的海泥进行筛分处理。一共经过两层筛板进行筛分处理，第一层筛板筛孔直径为100mm，第二层筛板筛孔直径为30mm。
S3，向步骤S2得到的海泥中加入海泥体积0.3‰的十二烷基苯磺酸钠，再次分散，至直径小于5mm的海泥团占比≥95%。进行再次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S4，向步骤S3得到的海泥中加入海泥体积0.3‰的十二烷基苯磺酸钠和海泥体积10%的固化剂，再次分散至海泥塌落度范围为80mm-120mm。进行第三次分散的作用是提高固化后海泥的泵送能力。固化剂各组分质量百分比例如下：
水泥熟料60%
硅灰10%
钢渣微粉10%
赤泥10%
磷石膏10%
S5，将步骤S4得到的海泥泵送至填埋位置，进行水下养护。
实施例5
本发明的高粘性海泥改性处理方法，包括以下步骤，
S1，对海泥加入海泥体积0.3‰的聚丙烯酸钠盐进行分散，至直径小于30mm的海泥团占比≥90%。进行初次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S2，对步骤S1得到的海泥进行筛分处理。一共经过两层筛板进行筛分处理，第一层筛板筛孔直径为100mm，第二层筛板筛孔直径为30mm。
S3，向步骤S2得到的海泥中加入海泥体积0.3‰的硫酸钠，再次分散，至直径小于5mm的海泥团占比≥95%。进行再次分散的作用是使团聚的海泥团分散，增加其流动性。
S4，向步骤S3得到的海泥中加入海泥体积0.3‰的硫酸钠和海泥体积15%的固化剂，再次分散至海泥塌落度范围为80mm-120mm。进行第三次分散的作用是提高固化后海泥的泵送能力。固化剂各组分质量百分比例如下：
水泥熟料70%
硅灰5%
钢渣微粉5%
赤泥5%
磷石膏15%。
S5，将步骤S4得到的海泥泵送至填埋位置，进行水下养护。
接下来介绍本发明的高粘性海泥改性处理系统，其包括挖掘机1、第一卧式搅拌机2、振动筛3、第二卧式搅拌机4、无轴螺旋输送机5、泵送装置6、第三卧式搅拌机7、固化剂存储装置8和调理剂存储装置9，其中，
挖掘机1，将原料池内的海泥上料到第一卧式搅拌机2。
第一卧式搅拌机2，接收调理剂存储装置9提供的调理剂，对海泥进行分散并供料给双层振动筛3。经过第一卧式搅拌机2的调理，直径小于30mm的海泥团占比≥90%，降低海泥粘性，提高流动性，以便于下一步筛分处理；经过一级调理的海泥通过放料阀门落入振动筛3。如图2所示，所述第一卧式搅拌机2设置于标准集装箱内。
振动筛3，对海泥进行筛分处理，并通过挖掘机1供料给第二卧式搅拌机4。具体的，所述振动筛3为设置有双层筛板，第一层筛板筛孔直径为100mm，第二层筛板筛孔直径为30mm，经过筛分处理的海泥物料落入振动筛3下的储料池内。如图3所示，所述振动筛3设置于标准集装箱内。
第二卧式搅拌机4，接收调理剂存储装置9提供的调理剂，对海泥进行分散，并通过无轴螺旋输送机5供料给第三卧式搅拌机7。挖掘机1将储料池内海泥上料到第二卧式搅拌机4的接料口，同时加入0.2‰-0.4‰调理剂，海泥经过第二卧式搅拌机4的二次调理，直径小于5mm的海泥团占比≥95%。如图2所示，第二卧式搅拌机4设置于标准集装箱内。
第三卧式搅拌机7，接收调理剂存储装置9提供的调理剂以及固化剂存储装置8提供的固化剂，对海泥进行分散并供料给泵送装置6。二次调试后的海泥经过无轴螺旋输送机5输送入第三卧式搅拌机7，固化剂存储装置8内的固化剂输送入第三卧式搅拌机7，同时加入0.2‰-0.4‰调理剂，第三卧式搅拌机7将固化药剂、调理剂与海泥充分混合搅拌，将海泥塌落度范围调整为80mm-120mm之间，通过均混单元放料阀门放入泵送装置6料斗。如图4所示，所述第三卧式搅拌机7设置于标准集装箱内。
泵送装置6，将海泥泵送至填埋位置，再进行水下养护。如图5所示，所述泵送装置6主要由混凝土泵、输送管路组成。混凝土泵采用出口压力为32MPA,水平输送距离可以达到2500米，可以在不移动整个处理系统的情况下，填埋覆盖范围可以覆盖20平方公里。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：包括挖掘机（1）、第一卧式搅拌机（2）、振动筛（3）、第二卧式搅拌机（4）、无轴螺旋输送机（5）、泵送装置（6）、第三卧式搅拌机（7）、固化剂存储装置（8）和调理剂存储装置（9），其中，
挖掘机（1），将原料池内的海泥上料到第一卧式搅拌机（2）；
第一卧式搅拌机（2），接收调理剂存储装置（9）提供的调理剂，对海泥进行分散并供料给振动筛（3）；
振动筛（3），对海泥进行筛分处理，并通过挖掘机（1）供料给第二卧式搅拌机（4）；
第二卧式搅拌机（4），接收调理剂存储装置（9）提供的调理剂，对海泥进行分散，并通过无轴螺旋输送机（5）供料给第三卧式搅拌机（7）；
第三卧式搅拌机（7），接收调理剂存储装置（9）提供的调理剂以及固化剂存储装置（8）提供的固化剂，对海泥进行分散并供料给泵送装置（6）；
泵送装置（6），将海泥泵送至填埋位置；
固化剂存储装置（8），存储固化剂；
调理剂存储装置（9），存储调理剂。
2.如权利要求1所述的高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：所述振动筛（3）为设置有双层筛板，第一层筛板筛孔直径为100mm，第二层筛板筛孔直径为30mm。
3.如权利要求1所述的高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：所述第一卧式搅拌机（2）、振动筛（3）、第二卧式搅拌机（4）和第三卧式搅拌机（7）分别设置于集装箱内。
4.如权利要求1所述的高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：采用所述高粘性海泥改性处理系统进行海泥改性的处理方法包括以下步骤，
S1，对海泥加入调理剂进行分散，至直径小于30mm的海泥团占比≥90%；
S2，对步骤S1得到的海泥进行筛分处理；
S3，向步骤S2得到的海泥中加入调理剂，再次分散，至直径小于5mm的海泥团占比≥95%；
S4，向步骤S3得到的海泥中加入固化剂和调理剂，再次分散至海泥塌落度范围为80mm-120mm；
S5，将步骤S4得到的海泥泵送至填埋位置，进行水下养护。
5.如权利要求4所述的高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：所述步骤S1中调理剂包括聚丙酰胺、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠盐中的一种或几种，调理剂用量为海泥体积的0.2‰-0.4‰。
6.如权利要求5所述的高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：所述步骤S1中调理剂选用聚丙酰胺、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠盐中的两种或以上时，各种调理剂用量体积比为1:1。
7.如权利要求4所述的高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：所述步骤S3和步骤S4中调理剂包括聚羧酸减水剂、聚丙酰胺、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠中的一种或几种，调理剂用量为海泥体积的0.2‰-0.4‰。
8.如权利要求7所述的高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：所述步骤S3和步骤S4中调理剂包括聚羧酸减水剂、聚丙酰胺、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠中的两种或以上时，各种调理剂用量体积比为1:1。
9.如权利要求4所述的高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：步骤S4中，固化剂组分包括：水泥熟料、硅灰、钢渣微粉、赤泥和磷石膏，固化剂用量为海泥体积的5-15%。
10.如权利要求9所述的高粘性海泥改性处理系统，其特征在于：所述固化剂各组分质量百分比例如下，
水泥熟料35-70%
硅灰0-15%
钢渣微粉0-15%
赤泥0-20%
磷石膏10-15%
各组分质量百分比之和为100%。
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