CN111574013A - 双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺，包括如下步骤：抽取淤泥，通过输泥管道输送至岸边淤泥脱水干化场地；输泥管道将吸出的淤泥输送至平板震动筛，去除淤泥中的大颗粒杂质，随后进入均质池对淤泥流量和浓度进行调节；通过泥浆泵将淤泥加压至在线自动加药混合装置，实现淤泥的快速固液分离；经过在线处理的淤泥，通过软管送入土工管袋内，絮凝的淤泥在袋内与水分离，固体留在袋中，水透过袋壁流出。该处理工艺具有环保、单线处理流量大等优点，同时，淤泥脱水方法能适应大批量作业，处理效率高、脱水干度高，相比于传统清淤方法和普通机械脱水，该处理工艺具有一定的优势，适宜广泛应用于河湖底泥清淤工程中。

Description

双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺

技术领域：

本发明涉及淤泥脱水处理技术领域，尤其涉及一种双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺。

背景技术：

随着“水十条”的发布，国家明确提出黑臭水体整治、消除目标。而引起黑臭水体的原因中，内源污染就是一个非常重要的因素。在内源污染治理中，河湖底泥的清理对黑臭水体治理又有非常重要的意义，是水环境综合整治中的一项重要措施。环保清淤旨在改善河湖的水环境，清除水体中含有污染物质的底泥，阻断污染源，减少水体污染而采取的措施。其中大量被清除的淤泥也需要被妥善处理，而大批量的淤泥减容、干化后才更方便后一步环保处置。

目前使用的清淤方式，大多采用围堰截断河流，排干河水后再用机械挖掘污泥。这种传统方法对河道及周边环境影响大，且工程量大。挖掘出的污泥进行脱水减容处理时，一般采用晾晒、沉淀等最原始方法，也可采用机械脱水。

应用于河湖底泥清淤工程中的传统机械脱水机械主要是叠螺脱水机、板框压滤机、离心脱水机等。叠螺脱水机是由固定环和游动环相互层叠，螺旋轴贯穿其中形成的过滤装置，前段为浓缩部，后段为脱水部其优点是：使用现场干净、整洁、无臭气。设备设计紧凑，占地空间小，能够实现24小时连续运行，中途不要停机，所以处理量尚可且稳定。但缺点是淤泥脱水干度低，最多达到固含量30％。板框压滤机是由装上滤布的板框连接而成的结构。在密闭的状态下，经过高压泵打入的泥浆经过板框的挤压从滤布的缝隙中脱水。其优点是：淤泥脱水干度可达到固含量30％～50％。但缺点是：设备易堵塞，冲洗用水量大，需要人工运作、清洗，不能连续运行，处理量也不大。而占地面积和所需预留的空间却很大。设备安装还需配套基建工程，工程量不小。当污泥浓度偏低时，脱水效果差，所以要先进行浓缩，浓缩后的淤泥为达脱水干度还需添加石灰，所以干泥量会增加，并且尾水还需添加酸中和处理。除了脱水机本身，所配套的空压机和高压泵耗费大量电能，并且高压冲洗泵、空压机、冲洗用水所引起的噪音很大，影响环境。离心脱水机是在密闭的筒内安装有螺旋轴，通过比重差进行固液分离。在高速旋转的筒内，注入泥浆后，通过离心力的作用压出泥饼。它的优点是：淤泥处理量相对其他类型的脱水机较大。泥饼的含水率非常均匀且稳定。但缺点是：由于其特殊的脱水原理制约，当污泥浓度偏低的时候，或者固相、液相的比重差别不是很大时，很难通过离心力进行固液分离，脱水的效果差，要进行淤泥浓缩的预处理。并且，离心脱水机前期投资成本高，需要配备的附属设备较多。由于脱水原理及处理量导致机器在运行时需要耗费的电量也极大。该设备在运行时不需要用水冲洗，但在运行结束后，为了保证下一次的脱水效果需要用大量的冲洗用水进行冲洗。脱水机本身噪音与振动均较大，严重影响现场操作环境。

综上所述，实现河湖底泥高效高干度脱水处理是河湖底泥清淤工程的关键与难点，而目前使用的脱水处理工艺在实现大批量的淤泥快速、高效脱干处理存在一定的困难。

发明内容：

本发明介绍了一种应用在河底泥清淤工程中的新工艺，为清淤及淤泥脱干处理局面带来一种新思考。

本发明针对现有技术中缺陷，提供一种脱水效率高、无二次污染、能够缩短工期的双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺，包括如下步骤：

一、抽取淤泥，通过输泥管道输送至岸边淤泥脱水干化场地；

二、输泥管道将吸出的淤泥输送至平板震动筛，去除淤泥中的大颗粒杂质，随后进入均质池对淤泥流量和浓度进行调节；

三、通过泥浆泵将淤泥加压至在线自动加药混合装置，实现淤泥的快速固液分离；

四、经过在线处理的淤泥，通过软管送入土工管袋内，絮凝的淤泥在袋内与水分离，固体留在袋中，水透过袋壁流出；

五、干泥可以从袋中取出运走，易地处置。

作为优选，步骤一中，干渠或污泥库采用人工高压水枪配合泥浆泵吸取淤泥，河道采用清淤船吸取淤泥。

在本发明一较佳实施例中，步骤三具体包括如下步骤：对淤泥流量进行实时监测，根据淤泥固含量平均值，通过PLC系统在泥浆泵吸入口投加混凝剂，通过泥浆泵加压至在线自动加药混合装置，添加絮凝剂，最后经由动态混合器搅拌均匀，使淤泥快速充分地絮凝。

经过多次对河道泥样进行药剂小试，选出絮凝效果最佳的药剂，然后测出待处理淤泥固含量取平均值，随后分别用2‰、3‰的药剂溶液按200:1、150:1、100:1的泥药体积比进行用药量试验。最终结果输入PLC系统，通过PLC控制加药泵投加量实现自动添加絮凝剂。

为了便于实时加药，当淤泥固含量的实时监测值发生变化，PLC系统按照历史工程经验值自动控制加药系统配制不同浓度的药剂并自动调整加药量。

具体地，步骤四具体包括如下步骤：

(1)场地准备：预先整平场地，地面应有1％的坡度；在地面上加一层过水层；在脱水场地最低处设置一个集水井，收集漫流过来或经边沟过来的滤水；用潜水泵将汇集的水送到指定的地方；对地面做防渗处理；

(2)土工管袋铺设：在整理好的干化脱水场地进行土工管袋铺设，每个土工管袋上都连接有配送淤泥的软管；

(3)淤泥配送：经过在线处理后的淤泥通过阀门和管道配送，最后通过软管充填入土工管袋内；经絮凝反应后的淤泥在袋内与水分离，固体留在袋中，水透过袋壁流出；

(4)土工管袋脱水：在线处理后的泥浆灌入土工管袋，水在泵压力和重力作用下透过土工管袋滤出，99％以上的固体留在管袋中。

本发明的有益效果是：

(1)无二次污染：绞吸船清淤时，吸泥装置在水下将清除的淤泥连同周围的水一起吸入管道，可防止淤泥及污染物扩散到水体中去，避免二次污染；淤泥脱干时添加的药剂为国家允许使用药剂，整个过程精准加药不会对尾水产生影响，该工艺在机械维护正常的情况下，不会产生机械脱水设备普遍存在的噪声污染；

(2)大批量高效脱水，可缩短工期：绞吸船单线处理量大，清淤工期短；在线处理设备能配套绞吸船处理量对淤泥作脱水预处理，大幅提高脱水性能；土工管袋容量大，能一次性将大批量淤泥同时脱水，固液分效果极佳，脱水时间大大缩短；清淤工程8小时工作制，一组设备一个月完成至少1万m³淤泥的脱水干化，淤泥固含量平均50％以上，效率与效果同佳；工期缩短对周围生产生活条件和环境卫生影响也相应减小；

(3)淤泥得到高干度脱水：该工艺无需对待处理淤泥进行预先浓缩处理，最终得到的淤泥干度同样很高；淤泥含水率低于60％(固含量可达40％～70％)，比传统机械脱水后淤泥干度高；

(4)滤水水质指标优于或接近原水体：使用特殊编织的土工管袋滤水，出水清澈，处理后的水质部分指标优于原水体，土工管袋对磷污染的截留也有一定作用，而尾水中悬浮物含量则非常微小，一些水质指标直接能达地表水标准；

(5)可在处理过程中添加重金属螯合剂，不使淤泥中的重金属析出：针对重金属超标的河道淤泥还可使用螯合剂将重金属捆绑在干泥内，尾水排放无忧；

(6)在线处理设备全自动化运行：该工艺配套设备少，主要为在线处理设备；在线处理设备结构紧凑，能耗低，易于移动和野外作业；整个处理过程能实现全自动操控，还能提供淤泥计量和累积，为工程量核算提供依据，配合物联网平台可实现对设备无人值守，做到智能运行；

(7)脱水后淤泥就地处置和资源化利用：土工管袋可沿堤岸布置，连同干泥一起留在原地，起到强堤固岸的作用；根据情况外运处理，将原泥污染程度分析后符合资源化方向的土壤当种植土使用，其他类型土壤可焚烧、填埋、筑路、做建筑材料原料等，目前因干泥无机物含量高，很多制砖厂收购干泥烧制砖块，还有市政公司收泥用于路基铺设。

附图说明：

图1为本发明的双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺的流程原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

下面以某河综合治理项目为背景，对本发明的双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺进行阐述。该河位于雄安新区安新县境内，东西走向，西起雄安新区边界，东至安新大桥，治理河道长度约为16.30km。河道宽度约为20.00～110.00m，水面宽度约为10.00～80.00m，水深约为2.00～3.00m。该河流位于白洋淀上游，是常年有水入淀的河流。但由于多年来承接上游污水厂的尾水，水中含有磷、氨氮等污染物，影响白洋淀水质标准，因此治理工作至关重要。

如图1所示的一种双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺，具体包括如下步骤：

一、清淤船环保清淤

使用绞吸挖泥船抽吸河底待清淤泥，通过临时架设于河道里的输送管道，输送到岸边，进入后续处理。绞吸船清淤时，绞刀插至设计的清淤深度进行清淤，同步地，吸泥装置在水下将淤泥连同周围少量的水一起吸入管道，可防止淤泥及污染物扩散到水体中去。此方法清淤单线流量可达500m³/h以上，这样可以使大面积清淤工作在较短的时间内完成。同时，清淤深度可通过调节绞刀插入深度来控制，清淤船协同GPS定位系统，使清淤工作能按设计院勘测图纸全方位进行。这种清淤方式在能达到同样清淤效果的同时，既能避免传统的截流、开挖式清淤对河流系统、河道航运等的影响；又因不需要截流而减少了大量的围堰、水利工程，从而大大缩短工期，是一种既环保又高效的清淤方式。

二、平板震动筛+污泥均质池

输泥管道将绞吸出的淤泥输送至平板震动筛有效去除淤泥中大颗粒杂质，随后进入污泥均质池对淤泥流量和浓度进行调节，保证后续匀衡处理。

三、淤泥在线处理

通过PLC系统在泥浆泵吸入口投加混凝剂，随后淤泥被泥浆泵加压至在线自动加药混合装置，采用高效絮凝剂等一系列药剂，实现快速的固液分离。淤泥在线处理主要包括以下内容。

(1)淤泥流量与淤泥浓度在线监测系统

通过对淤泥流量与淤泥浓度(淤泥固含量)的实时监测来控制后面自动加药系统对絮凝剂与其他药剂的自动投加。

(2)自动加药系统

项目施工前，对河道泥样进行药剂小试，选出絮凝效果最佳的药剂。然后测出待处理淤泥固含量取平均值。随后分别用2‰、3‰的药剂溶液按200:1、150:1、100:1的泥药体积比进行用药量试验，最后得出使用200:1的泥药体积比进行投加最合适。

项目施工时，对淤泥流量进行实时监测，在PLC系统里设置试验得出的淤泥固含量平均值、最佳泥药比，通过PLC控制加药泵投加量实现自动加药。当淤泥固含量的实时监测值发生变化，PLC系统按照历史工程经验值自动控制加药系统配制不同浓度的药剂并自动调整加药量，以适应淤泥状况变化，维持絮凝效果。淤泥固含量变化稳定后，自动加药系统的加药效果可通过管道视窗观察并调整，最后得出新的最佳泥药比，并输入PLC系统进行稳定加药。

(3)高效混合

采用动态混合器高效混合淤泥与药剂，改善泥粒可凝聚性，使淤泥快速充分的絮凝(沉降速度不低于0.3m/min)，更易于脱水。确保后续土工管袋过滤出水速度快，出水清澈。

四、淤泥脱水

a、场地的整备

脱水用的土工管袋放置于河道附近的空地。空地经过处理，利于集水和排水，并防止滤水渗入土地。

(1)集中堆放土工管袋的场地要求：应预先整平场地，地面应有1％的坡度，脱水场地需考虑便于滤水(尾水)收集、排放；

(2)铺设滤水层要求：应在地面上加一层过水层，过水层可为适当厚度的碎石或塑料滤水板等。还应在脱水场地最低处设置一个集水井，收集漫流过来或经边沟(如需可在场地设置边沟)过来的滤水。用潜水泵将汇集的水送到指定的地方，比如原水域或污水管道。

(3)防渗要求：如果考虑滤水(尾水)对土壤产生危害，应对地面做防渗处理，可选择铺设HDPE膜。

b、土工管袋铺设

在整理好的干化脱水场地进行土工管袋铺设。每个土工管袋上都连接有配送淤泥的软管。

c、淤泥配送

经过在线处理后的淤泥通过阀门和管道配送，最后通过软管充填入土工管袋内。经絮凝反应后的淤泥在袋内与水分离，固体留在袋中，水透过袋壁流出。淤泥配送的作用是将淤泥按现场情况的需要配送到指定的土工袋中。

d、土工管袋脱水

在线处理后的泥浆灌入特制的土工管袋(规格为22m×15m×2.5m)。已与药剂充分反应，泥浆固体的沉降性得到显著提升。水在泵压力和重力作用下透过土工管袋滤出，99％以上的固体留在管袋中。

整个脱水过程除了泵送淤泥，全程无机械维护，脱水不耗能。土工管袋容量大，充满后，一次性可脱水大批量淤泥，处理效率可与清淤船清淤流量同步。土工管袋在泥浆干化腾出空间后可反复充填，并且管袋可进行堆叠布置，减小占地面积。土工管袋停止充填之后2周左右，袋中淤泥固含量达40％(含水率自动换算)及以上，3～4周，固含量可达60％～70％。干化后的淤泥可外运处置。采用《城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005.2)中城市污泥含水率的测定重量法对土工管袋脱水后淤泥进行干度检测，检测结果显示，取自50cm深的淤泥样品的含水率平均值为36.4％，取自100cm深的淤泥样品的含水率平均值约为43.43％。

e、滤水(尾水)处理排放

经土工管袋过滤的尾水滤液清澈，其水质指标中，悬浮物含量大大降低。滤水根据水质情况，沿脱水场地汇水系统汇集至污水管网或泵送回原水域(根据水质检测情况定)。

其处理前后的水质指标如表1所示。由表1可知，处理后的水质部分指标优于原水体。土工管袋对磷污染的截留也有一定作用，而尾水中悬浮物含量则非常微小，一些水质指标直接能达地表水标准。

表1处理前后水质对比

f、干泥处置

干泥可以从袋中取出运走、易地处置，或原位堆放、强堤固岸。根据项目情况外运可焚烧、填埋、筑路、做建筑材料原料等。

综上所述，在黑臭水体整治的大背景下，出于对河道内源污染治理的考虑，本发明介绍了一种双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺。与传统处理方式相比，该处理工艺具有环保、单线处理流量大等优点。同时，淤泥脱水方法能适应大批量作业，处理效率高、脱水干度高。相比于传统清淤方法和普通机械脱水，该处理工艺具有一定的优势，适宜广泛应用于河湖底泥清淤工程中。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺，其特征在于，包括如下步骤：

一、抽取淤泥，通过输泥管道输送至岸边淤泥脱水干化场地；

二、输泥管道将吸出的淤泥输送至平板震动筛，去除淤泥中的大颗粒杂质，随后进入均质池对淤泥流量和浓度进行调节；

三、通过泥浆泵将淤泥加压至在线自动加药混合装置，实现淤泥的快速固液分离；

四、经过在线处理的淤泥，通过软管送入土工管袋内，絮凝的淤泥在袋内与水分离，固体留在袋中，水透过袋壁流出；

五、干泥可以从袋中取出运走，易地处置。

2.根据权利要求1所述的双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺，其特征在于，步骤一中，干渠或污泥库采用人工高压水枪配合泥浆泵吸取淤泥，河道采用清淤船吸取淤泥。

3.根据权利要求1所述的双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺，其特征在于，步骤三具体包括如下步骤：对淤泥流量进行实时监测，根据淤泥固含量平均值，通过PLC系统在泥浆泵吸入口投加混凝剂，通过泥浆泵加压至在线自动加药混合装置，添加絮凝剂，最后经由动态混合器搅拌均匀，使淤泥快速充分地絮凝。

4.根据权利要求3所述的双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺，其特征在于，当淤泥固含量的实时监测值发生变化，PLC系统按照历史工程经验值自动控制加药系统配制不同浓度的药剂并自动调整加药量。

5.根据权利要求1所述的双掺法、动态混合的淤泥高干度脱水工艺，其特征在于，步骤四具体包括如下步骤：

(1)场地准备：预先整平场地，地面应有1％的坡度；在地面上加一层过水层；在脱水场地最低处设置一个集水井，收集漫流过来或经边沟过来的滤水；用潜水泵将汇集的水送到指定的地方；对地面做防渗处理；

(2)土工管袋铺设：在整理好的干化脱水场地进行土工管袋铺设，每个土工管袋上都连接有配送淤泥的软管；

(3)淤泥配送：经过在线处理后的淤泥通过阀门和管道配送，最后通过软管充填入土工管袋内；经絮凝反应后的淤泥在袋内与水分离，固体留在袋中，水透过袋壁流出；

(4)土工管袋脱水：在线处理后的泥浆灌入土工管袋，水在泵压力和重力作用下透过土工管袋滤出，99％以上的固体留在管袋中。

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