CN112047609A - 一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统，包括双层筛、管道混合器组、泥水快速分离器、离子气浮机、助滤剂加料装置和压滤系统，压滤系统的尾水出口与离子气浮机连接；管道混合器组包括一号管道混合器、二号管道混合器和三号管道混合器，三号管道混合器的进口与助滤剂加料装置及离子气浮机连接；泥水快速分离器设置在一号管道混合器的出口处。本发明采用上述一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺，通过对清淤底泥进行逐次减容助滤以及重金属钝化的方式，大幅降低后续机械脱水处理量、提高设备工效，来实现泥浆高效快速脱水，最终使泥浆含水率降至50％以下，以实现清淤底泥资源化利用。

Description

一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺

技术领域

本发明涉及底泥处理技术领域，尤其是涉及一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺。

背景技术

河湖在清淤疏浚过程中必然会产生大量底泥，底泥一般含水率高、强度低，还可能含有重金属等污染物。底泥的后续处理面临堆场面积大、处理费用高、运输困难、底泥无法资源化利用等问题。

目前底泥处置多采用脱水固结一体化技术，该技术一般难以达到后期底泥最终处理的要求：由于向底泥内投放碱性胶凝物质，尾水呈碱性，pH值达到12以上，为调尾水常用酸进行中和，以致产生高含盐尾水，对水环境和水生态影响较大；另外，底泥混合胶凝材料后含固量基本在5-10％，直接进入助滤脱水系统需减容达85％以上，一般的压滤设备体积利用率较低，导致压滤设备高负荷、低产出；最后，脱水固结通常使用胶凝固结材料，处置后土理化性质显著改变，土质固结、呈碱性、抗水，一般只能采用填埋方式处理，无法资源化利用。如何解决清淤底泥在满足脱水土可资源化利用前提下进行高效脱水减容，已成为清淤疏浚领域亟待解决的技术难题。

专利公开号为CN102583950A提出一种移动式污染底泥管袋脱水减容治理方法，采用环保疏浚方法将污染底泥输送到可移动车体上的土工管袋中，通过向疏浚管路中投加一定量的稳定固化剂及絮凝调理剂，最后将移动式车体上土工管袋脱水后的底泥移动到场外，实现底泥的资源化利用。该技术能够节约大量土地资源，但底泥处理周期长，脱水效率低下，对重金属等污染物处理效果也不佳。专利公开号为CN105923970A提出一种泥水分离系统以及泥水分离方法，泥浆通过机械筛分设备筛分出大颗粒固体后，在搅拌桶内加入PAC、PAM，必要时加入氢氧化钠或氧化钙进行絮凝，经泥浆分离设备后进入压滤机中进行压滤。该技术能够保证底泥处理后满足含水率要求，占地面积也不大，但由于所加药剂对泥浆的絮凝效果有限，脱水效率不高，同时会带来后续尾水处理的困难，土无法得到资源化利用。专利公开号为CN110862212A提出一种河湖底泥分级处理及资源化利用系统及工艺，通过预筛、滚筒筛及水力旋流器的分级筛分方式，实现了不同粒径底泥的资源化利用，但该技术也存在着压滤机产能低下、脱水效率不高、尾水未进行处理等问题。

鉴于以上原因，设计一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺，通过对清淤底泥进行逐次减容助滤以及重金属钝化的方式，大幅降低后续机械脱水处理量、提高设备工效，来实现泥浆高效快速脱水，最终使泥浆含水率降至50％以下，以实现清淤底泥资源化利用。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统，包括双层筛、管道混合器组、泥水快速分离器、离子气浮机、助滤剂加料装置和压滤系统，所述压滤系统的尾水出口与所述离子气浮机连接，所述压滤系统上连接有土壤出口；

所述管道混合器组包括一号管道混合器、二号管道混合器和三号管道混合器，所述三号管道混合器的出口与所述压滤系统连接，所述三号管道混合器的进口与所述助滤剂加料装置及所述离子气浮机连接，所述离子气浮机设置在所述二号管道混合器的出口处，所述二号管道混合器的进口处设置有水处理剂加料装置，所述二号管道混合器设置在所述泥水快速分离器的溢流口处，所述泥水快速分离器的底流口处设置有脱水筛，所述脱水筛上连接有细骨料收集装置；

所述泥水快速分离器设置在所述一号管道混合器的出口处，所述一号管道混合器上连接有调理剂加料装置，所述一号管道混合器设置在所述双层筛的出口处，所述双层筛上连接有粗骨料收集装置。

优选的，所述双层筛的筛孔大于2mm。

优选的，所述调理剂加料装置、所述水处理剂加料装置和所述助滤剂加料装置均由加料仓、设置在所述加料仓上的开关阀和振动器组成，所述振动器设置在所述加料仓的底部。

优选的，所述一号管道混合器、所述二号管道混合器和所述三号管道混合器均包括加料管道和扰流体，所述扰流体设置在所述加料管道内部，所述加料管道的一端设置有进水口，另一端设置有出水口，所述加料管道的侧壁上靠近所述进水口一端设置有加料口。

优选的，所述压滤系统为离心机、板框压滤机或带式压滤机中一种。

一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统的工艺，包括以下步骤：

(1)河湖清淤底泥经清淤船抽吸进入双层筛进行初步筛分，筛分出的粗骨料存放至粗骨料收集装置中被转移运走；

(2)将调理剂加入加料仓中，通过开关阀控制调理剂的添加量，在调理剂受潮时通过开启加料仓底部的振动器进行辅助加料，调理剂经一号管道混合器的加料口进入到一号管道混合器中，双层筛分离后的泥浆则通过一号管道混合器的进水口进入，两者在一号管道混合器内通过扰流体充分混合反应后，再通过一号管道混合器出水口泵送至泥水快速分离器中进行分离浓缩；

(3)泥水快速分离器分离出的细颗粒泥沙经底流口进入脱水筛中进行脱水，得到可资源化利用的细骨料，通过细骨料收集装置进行收集；

(4)泥水快速分离器分离后的剩余泥浆通过二号管道混合器进水口进入到二号管道混合器中，水处理剂以与调理剂添加的同样方式进入二号管道混合器中与泥浆进行充分混合，再泵送至离子气浮机中；

(5)泥浆在离子气浮机中析出的浮泥进入三号管道混合器中，剩余尾水则达标排放；

(6)浮泥在三号管道混合器中与添加的助滤剂充分混合，再泵送至压滤系统中进行脱水；

(7)经压滤系统压滤得到的土壤运走进行资源化利用，尾水则通过管道进入到离子气浮机中进行再次沉淀，并与上述第(4)、第(5)步骤组成循环。

因此，本发明采用上述结构的一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺，具备以下有益效果：

(1)通过对清淤底泥进行筛分、调理、助滤、脱水，实现了清淤底泥的资源化回收利用，在取得经济效益的同时，又降低了尾水中悬浮物、氮磷以及碳污染源含量，实现了尾水重金属钝化，使得尾水能够原位排放，解决了当前清淤底泥处理过程中存在的大量底泥污染问题；

(2)通过高效脱水减容技术，降低了进入压滤设备的泥浆含水率，使压滤设备压滤室体积利用率基本高于80％，压滤设备能够满负荷、高产出运行，既提高了设备的使用效率，而且能够有效的降低系统占用土地面积，进一步降低了清淤底泥的处理成本。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统的工艺流程图；

图2为本发明一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺实施例的管道混合器组的结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例

图1为本发明一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统的工艺流程图，图2为本发明一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺实施例的管道混合器组的结构示意图。如图所示，本发明提供了一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统，包括双层筛1、管道混合器组、泥水快速分离器2、离子气浮机3、助滤剂加料装置4和压滤系统5，压滤系统5的尾水出口与离子气浮机3连接，压滤系统5上连接有土壤出口6；管道混合器组包括一号管道混合器7、二号管道混合器8和三号管道混合器9，三号管道混合器9的出口与压滤系统5连接，三号管道混合器9的进口与助滤剂加料装置4及离子气浮机3连接，离子气浮机3设置在二号管道混合器8的出口处，二号管道混合器8的进口处设1置有水处理剂加料装置10，其中使用的水处理剂具有较高的离子交换和选择性吸附能力，易于金属阳离子或阴离子生成表面配位络合物，可有效降低尾水中悬浮物、碳污染源以及氮磷。二号管道混合器8设置在泥水快速分离器2的溢流口处，泥水快速分离器2的底流口处设置有脱水筛11，脱水筛11上连接有细骨料收集装置12；泥水快速分离器2设置在一号管道混合器7的出口处，一号管道混合器7上连接有调理剂加料装置13，其中添加的调理剂是以沸石、硅藻土为主的多种矿物质复合而成，能够促进泥水快速絮凝分离和吸附阻止臭味外溢。同时络合捕捉重金属，形成稳定矿化物，降低底泥中重金属的迁移性和生物有效性。一号管道混合器7设置在双层筛1的出口处，双层筛1上连接有粗骨料收集装置14。双层筛1的筛孔大于2mm，用于筛分出大于8mm和2-8mm粒径的粗骨料。调理剂加料装置13、水处理剂加料装置10和助滤剂加料装置4均由加料仓、设置在加料仓上的开关阀和振动器组成，振动器设置在加料仓的底部，使用的助滤剂是以海泡石骨架材料、稀土酶活性材料为主的多种矿物质复合而成，骨架材料易形成支撑，减少水阻，压滤时不逃逸，有助于压滤脱水，酶活性材料可激活土中有益厌氧菌或兼性菌，使得脱水后的土松软透气、生物活性高。

一号管道混合器7、二号管道混合器8和三号管道混合器9均包括加料管道71和扰流体72，扰流体72设置在加料管道71内部，加料管道71的一端设置有进水口73，另一端设置有出水口74，加料管道71的侧壁上靠近进水口73一端设置有加料口75。

压滤系统5为离心机、板框压滤机或带式压滤机中一种。

一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统的工艺，包括以下步骤：(1)河湖清淤底泥经清淤船抽吸进入双层筛进行初步筛分，筛分出的粗骨料存放至粗骨料收集装置中被转移运走；

(2)将调理剂加入加料仓中，通过开关阀控制调理剂的添加量，在调理剂受潮时通过开启加料仓底部的振动器进行辅助加料，调理剂经一号管道混合器的加料口进入到一号管道混合器中，双层筛分离后的泥浆则通过一号管道混合器的进水口进入，两者在一号管道混合器内通过扰流体充分混合反应后，再通过一号管道混合器出水口泵送至泥水快速分离器中进行分离浓缩；

(3)泥水快速分离器分离出的细颗粒泥沙经底流口进入脱水筛中进行脱水，得到可资源化利用的细骨料，通过细骨料收集装置进行收集，实现了初步脱水减容；

(4)泥水快速分离器分离后的剩余泥浆通过二号管道混合器进水口进入到二号管道混合器中，水处理剂以与调理剂添加的同样方式进入二号管道混合器中与泥浆进行充分混合，再泵送至离子气浮机中；

(5)泥浆在离子气浮机中析出的浮泥进入三号管道混合器中，剩余尾水则达标排放，实现了进一步的脱水减容；

(6)浮泥在三号管道混合器中与添加的助滤剂充分混合，再泵送至压滤系统中进行脱水；

(7)经压滤系统压滤得到的土壤运走进行资源化利用，尾水则通过管道进入到离子气浮机中进行再次沉淀，并与上述第(4)、第(5)步骤组成循环，从而进一步降低了底泥含水率。

清淤船抽吸的底泥含水率在90％以上，经调理浓缩对泥浆减容70-85％，进入助滤脱水系统的泥浆含固量在20-30％，仅需脱水减容8-25％，压滤设备压滤室体积利用率基本高于80％，使压滤设备满负荷、高产出运行，减少设备投入和能耗，并最终使底泥含水率降至50％以下。清淤底泥中粒径2mm以上的粗颗粒或垃圾将转运到它地进行焚烧或填埋，通过压滤设备脱水后的土壤可用于农业或建筑填方材料，实现底泥的资源化利用。

因此，本发明采用上述一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统及工艺，通过对清淤底泥进行逐次减容助滤以及重金属钝化的方式，大幅降低后续机械脱水处理量、提高设备工效，来实现泥浆高效快速脱水，最终使泥浆含水率降至50％以下，以实现清淤底泥资源化利用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统，其特征在于：

包括双层筛、管道混合器组、泥水快速分离器、离子气浮机、助滤剂加料装置和压滤系统，所述压滤系统的尾水出口与所述离子气浮机连接，所述压滤系统上连接有土壤出口；

所述管道混合器组包括一号管道混合器、二号管道混合器和三号管道混合器，所述三号管道混合器的出口与所述压滤系统连接，所述三号管道混合器的进口与所述助滤剂加料装置及所述离子气浮机连接，所述离子气浮机设置在所述二号管道混合器的出口处，所述二号管道混合器的进口处设置有水处理剂加料装置，所述二号管道混合器设置在所述泥水快速分离器的溢流口处，所述泥水快速分离器的底流口处设置有脱水筛，所述脱水筛上连接有细骨料收集装置；

所述泥水快速分离器设置在所述一号管道混合器的出口处，所述一号管道混合器上连接有调理剂加料装置，所述一号管道混合器设置在所述双层筛的出口处，所述双层筛上连接有粗骨料收集装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统，其特征在于：所述双层筛的筛孔大于2mm。

3.根据权利要求2所述的一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统，其特征在于：所述调理剂加料装置、所述水处理剂加料装置和所述助滤剂加料装置均由加料仓、设置在所述加料仓上的开关阀和振动器组成，所述振动器设置在所述加料仓的底部。

4.根据权利要求3所述的一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统，其特征在于：所述一号管道混合器、所述二号管道混合器和所述三号管道混合器均包括加料管道和扰流体，所述扰流体设置在所述加料管道内部，所述加料管道的一端设置有进水口，另一端设置有出水口，所述加料管道的侧壁上靠近所述进水口一端设置有加料口。

5.根据权利要求4所述的一种基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统，其特征在于：所述压滤系统为离心机、板框压滤机或带式压滤机中一种。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的基于资源化利用的清淤底泥高效脱水减容系统的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)河湖清淤底泥经清淤船抽吸进入双层筛进行初步筛分，筛分出的粗骨料存放至粗骨料收集装置中被转移运走；

(2)将调理剂加入加料仓中，通过开关阀控制调理剂的添加量，在调理剂受潮时通过开启加料仓底部的振动器进行辅助加料，调理剂经一号管道混合器的加料口进入到一号管道混合器中，双层筛分离后的泥浆则通过一号管道混合器的进水口进入，两者在一号管道混合器内通过扰流体充分混合反应后，再通过一号管道混合器出水口泵送至泥水快速分离器中进行分离浓缩；

(3)泥水快速分离器分离出的细颗粒泥沙经底流口进入脱水筛中进行脱水，得到可资源化利用的细骨料，通过细骨料收集装置进行收集；

(4)泥水快速分离器分离后的剩余泥浆通过二号管道混合器进水口进入到二号管道混合器中，水处理剂以与调理剂添加的同样方式进入二号管道混合器中与泥浆进行充分混合，再泵送至离子气浮机中；

(5)泥浆在离子气浮机中析出的浮泥进入三号管道混合器中，剩余尾水则达标排放；

(6)浮泥在三号管道混合器中与添加的助滤剂充分混合，再泵送至压滤系统中进行脱水；

(7)经压滤系统压滤得到的土壤运走进行资源化利用，尾水则通过管道进入到离子气浮机中进行再次沉淀，并与上述第(4)、第(5)步骤组成循环。

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