CN113858385B - 一种脱水清淤底泥的低成本干化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱水清淤底泥的低成本干化方法，包括以下步骤：先将脱水清淤底泥制成黏土砖砖坯并固定在网状稳定盒内，进而将固定有黏土砖砖坯的网状稳定盒堆积成通风墙体进行风干，完成对脱水清淤底泥的干化处理。本发明低成本干化方法，将脱水清淤底泥制成黏土砖砖坯并固定在网状稳定盒内，在能够有效避免脱砖坯粉碎的前提下也能确保砖坯与外界的充分接触，能够加速砖坯中的水分蒸发，在极短的时间内实现高效风干，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、干化速度快、干化效果好等优点，在无需辅助加热的条件下，也能够实现对脱水清淤底泥的快速干化，对于实现脱水清淤底泥的减量化、资源化具有十分重要的意义，同时也具有重大的经济与社会价值。

Description

一种脱水清淤底泥的低成本干化方法

技术领域

本发明涉及一种清淤底泥处置的方法，具体是涉及到一种脱水清淤底泥的低成本干化方法。

背景技术

河流、湖泊、水库等水体在漫长的演化过程中，由于雨水冲刷沿岸、大气沉降等自然现象，形成了底部沉积物。沉积物分为有机颗粒与无机颗粒，由于沉淀、吸附、累积的富集效应，水体中沉积物的浓度往往高于其上覆水体。底泥与上覆水体之间存在着一种吸收与释放的动态平衡，当水体中的污染物质浓度增大时，底泥对污染物的吸收量就变大；当水体中的污染物质浓度减小时，底泥会向水体中释放污染物，以维持动态平衡。另外，若底泥上覆水体的流速、温度、pH值等条件发生变化，底泥中的污染物质极易重新释放进入水体，造成二次污染，所以底泥是水体中不可忽略的内源污染。

控制内源污染的方法，一般采取原位处理与异位处理。原位处理技术是指将受污染底泥留在水体中，切断其与上覆水体的污染物质交换，如原位覆盖技术，将受污染的底泥表面覆盖一层或多层清洁的覆盖物，隔绝底泥与上覆水体的污染物质交换，阻止底泥中的污染物质向水体释放。异位处理是将受污染的底泥通过机械的方法，将其从水体中取出后再加以处理，如清淤。清淤是迄今为止最彻底的去除湖库内源污染的方式。清淤旨在去除湖库水体中的污染底泥，降低污染负荷，并为河流、湖泊水生生态系统的恢复创造条件。但清淤会产生大量的清淤底泥需要进行安全处置及资源化利用。

近些年，我国每年产生的清淤底泥数量巨大，且呈现出逐年增加的趋势。清淤底泥含水率高，含有大量重金属、氮、磷、有机物、病毒等各种污染物质。疏浚泥浆的土质成分一般以细颗粒粉质粘土居多，在自然条件下不易脱水干化，如遇降水较多的气候，则5-10年后疏浚土都无法达到承载力要求，疏浚堆场无法重复利用，堆场土地被长期占用，导致疏浚工程占地压力较大，严重影响大规模疏浚工程的开展。如何将环保疏浚底泥减量化，即进行快速脱水干化，已成为制约底泥环保疏浚工程广泛开展的关键因素。

目前，大规模应用的清淤底泥脱水技术主要是机械脱水(包括离心脱水、板框压滤脱水、带式压滤脱水、螺旋压滤脱水等)和土工管袋脱水技术，然而，这两类技术脱水后得到的脱水清淤底泥的含水率仍然高达50～70％，仍然需要进一步降低其含水率，才能有利于实现清淤底泥的减量化和资源化利用。另外，现有干化方法主要有自然堆积风干法和辅助加热烘干法，但这两种方法均存在明显缺陷：自然堆积风干法，所需时间长达数月乃至数年，堆场土地被长期占用，导致疏浚工程占地压力较大，严重影响大规模疏浚工程的开展，同时其渗流出的污水污染严重，处理成本极高，且容易造成二次污染；辅助加热烘干法，需要消耗大量能源，成本高昂。因此，如何获得一种干化速度快、干化效果好的脱水清淤底泥的低成本干化技术，对于实现脱水清淤定的减量化、资源化具有十分重要的意义，同时也具有重大的经济与社会价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种干化速度快、干化效果好的脱水清淤底泥的低成本干化方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种脱水清淤底泥的低成本干化方法，包括以下步骤：

S1、将脱水清淤底泥压制成型，得到黏土砖砖坯；

S2、将步骤S1中得到的黏土砖砖坯固定在网状稳定盒内；

S3、将步骤S2中固定有黏土砖砖坯的网状稳定盒堆积成通风墙体进行风干，完成对脱水清淤底泥的干化处理。

上述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，进一步改进的，步骤S2中，所述黏土砖砖坯和网状稳定盒的形状相同，所述黏土砖砖坯的体积与网状稳定盒的容积相等。

上述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，进一步改进的，步骤S2中，所述网状稳定盒为矩形网盒；所述矩形网盒由四个侧面和底面构成；所述矩形网盒的四个侧面和底面上均分布有孔洞；所述孔洞的孔径为0.1mm～1.0mm。

上述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，进一步改进的，所述网状稳定盒的材质为金属或硬质塑；所述金属为铁或不锈钢。

上述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，进一步改进的，步骤S1中，所述压制成型过程中还包括往脱水清淤底泥中加入秸秆；所述秸秆的加入量为脱水清淤底泥质量的1％。

上述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，进一步改进的，所述秸秆为小麦秸秆和/或稻草秸秆。

上述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，进一步改进的，步骤S1中，所述压制成型的方式为机械压制或人工压制；所述机械压制为利用黏土砖成型机或制砖机将脱水清淤底泥挤压成黏土砖砖坯；所述人工压制为利用人工将装入到砖坯模具中的脱水清淤底泥挤压成黏土砖砖坯。

上述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，进一步改进的，步骤S1中，所述黏土砖砖坯的形状为实心结构、空心结构或多孔结构。

上述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，进一步改进的，步骤S3中，所述通风墙体由固定有黏土砖砖坯的网状稳定盒依次堆叠而成；所述通风墙体为长条形，高度为0.5m～1.5m，宽度与黏土砖砖坯长度相等；所述通风墙体中分布有通风缝；所述通风缝的宽度为黏土砖砖坯厚度的1/6～1/3。

上述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，进一步改进的，步骤S3中，所述风干在自然条件下进行；所述风干的时间为3天～15天。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明中提供了一种脱水清淤底泥的低成本干化方法，先将脱水清淤底泥制成黏土砖砖坯并固定在网状稳定盒内，进而将固定有黏土砖砖坯的网状稳定盒堆积成通风墙体进行风干，完成对脱水清淤底泥的干化处理。本发明中，将脱水清淤底泥制成黏土砖砖坯并固定在网状稳定盒内，在能够有效避免脱水清淤底泥因含沙量大而导致砖坯粉碎的前提下也能确保黏土砖砖坯与外界的充分接触，因而在将固定有黏土砖砖坯的网状稳定盒堆积成通风墙体进行风干时，能够确保黏土砖砖坯与外界空气充分接触，从而在自然风条件下成倍(乃至上百倍)的加速黏土砖砖坯中的水分蒸发，进而能够在极短的时间内实现对清淤底泥的高效风干，如风干时间可由数月乃至数年缩短到3-15天，含水率可降至25％以下，甚至可以降低至15％以下；同时，风干后，将脱水清淤底泥转化成砖块，也能够大大降低存储脱水清淤底泥所需的占地面积。本发明脱水清淤底泥的低成本干化方法，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、干化速度快、干化效果好等优点，在无需辅助加热的条件下，也能够实现对脱水清淤底泥的快速干化，对于实现脱水清淤底泥的减量化、资源化具有十分重要的意义，同时也具有重大的经济与社会价值。

(2)本发明中，在压制成型过程中还包括往脱水清淤底泥中加入秸秆，且秸秆的加入量为脱水清淤底泥质量的1％，通过在脱水清淤底泥中加入秸秆能够加强砖坯的抗压或固结强度，防止砖坯在转运或干化的过程中粉碎。然而，若秸秆加入量过大，会增加成本及难以挤压定型；同时，若秸秆加入量过小，会造成砖坯的抗压或固结强度不够，难以解决砖坯在转运或干化的过程中易粉碎的缺陷。

(3)本发明中，采用的网状稳定盒，其形状与黏土砖砖坯相同，且容积与黏土砖砖坯的体积相等，黏土砖砖坯为长方体，采用矩形网盒对黏土砖砖坯进行固定，这有利于实现对黏土砖砖坯的有效固定；与此同时，能有效避免砖坯粉碎、脱落，且在砖坯挤压成型及干化后，方便取出。

(4)本发明中，采用的网状稳定盒表面分布有孔洞，且孔洞的孔径为0.1mm～1.0mm，通过优化网状稳定盒表面孔洞的孔径，在有效避免黏土砖砖坯粉碎、脱落的前提下也能够进一步增加黏土砖砖坯与外界的接触面积，从而更加快速、彻底的实现对脱水清淤底泥的干化。

(5)本发明中，将脱水清淤底泥制成空心砖坯或多孔砖坯，能够进一步增加脱水清淤底泥与外界空气的接触面积，从而增加了脱水清淤底泥水分蒸发的表面积，同时加速了空气的流动，也能够进一步促进提高黏土砖砖坯的干化效果，如干化时间更短，含水率更低。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下实施例中所采用的原料和仪器均为市售；所采用的设备和制备工艺若无特别说明均为常规设备和常规工艺。

实施例1

一种脱水清淤底泥的低成本干化方法，包括以下步骤：

S1、采用人工压制的方式将脱水清淤底泥压制成型，具体为：将脱水清淤底泥装入到相应的砖坯模具中，人工压制成实心结构、空心结构(即为中空结构，砖坯中含有一个大孔)和多孔结构(砖坯中含有多个空心孔)的黏土砖砖坯，即依次为实心砖坯、空心砖坯、多孔砖坯。该步骤中，采用的脱水清淤底泥的含水率为60％，由某湖泊清淤底泥经板框压滤机脱水制得。该步骤中，在压制成型过程中还包括往脱水清淤底泥中加入稻草秸秆，其中稻草秸秆的脱水清淤底泥(以一个砖坯的质量计)质量的1％，通过加入稻草秸秆，加强砖坯的抗压或固结强度，避免砖坯在转移或转运过程中发生粉碎或脱落。

S2、将步骤S1中得到的实心砖坯、空心砖坯、多孔砖坯，转移并固定在网状稳定盒(矩形网盒，其形状与砖坯相同，容积与砖坯的体积相等)内，其中采用的网状稳定盒为矩形网盒，该矩形网盒由四个侧面和底面构成，且四个侧面和底面上均分布有孔洞，孔洞的孔径为0.5mm；采用的网状稳定盒由铁丝网构成，即矩形网盒的四个侧面和底面均为铁丝网。

S3、将步骤S2中固定有实心砖坯、空心砖坯、多孔砖坯的网状稳定盒分别堆积成通风墙体进行风干，具体是：按照砖坯的不同结构，将相同结构的多个网状稳定盒堆叠成墙，且通风墙体为长条形(单层墙体)；实心砖坯、空心砖坯、多孔砖坯对应的通风墙体的高度依次为1.4m、0.8m、0.8m，宽度与黏土砖砖坯长度相等，上述的通风墙体中分布有通风缝(连通墙体两侧)，且通风缝的宽度为黏土砖砖坯厚度的1/4；待通风墙体筑成后，在湿冷气候的自然条件下进行风干12天，完成对脱水清淤底泥的干化处理。

对照组：将步骤S1中的脱水清淤底泥堆积成厚度为2m的堆体，在相同的条件下进行风干。

对各个形状的黏土砖砖坯的含水率进行测试，结果如表1所示。

表1本发明实施例1中各个形状的黏土砖砖坯的含水率测定结果

实施例1	含水率
		实心砖坯	18％
空心砖坯	16％
		多孔砖坯	16％
对照组	60％

由表1可知，本发明中，通过将脱水清淤底泥制成不同形状的砖坯并固定在网状稳定合中，进而将这些不同形状的砖坯堆积成通风墙体，在湿冷气候条件下自然风干12天后能够有效降低砖坯的含水率，从而能够实现脱水清淤底泥的有效干化，然而，对照组中，经过12天自然风干，含水率无变化，难以实现脱水清淤底泥的有效干化。通过对比可知，本发明采用的脱水清淤底泥的低温干化方法，能够在湿冷气候条件下实现对脱水清淤底泥的快速干化。

实施例2

一种脱水清淤底泥的低成本干化方法，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例2中，通风墙体在高温干燥气候条件下进行风干，且风干的时间为3天。对各个形状的黏土砖砖坯的含水率进行测试，结果如表2所示。

表2本发明实施例2中各个形状的黏土砖砖坯的含水率测定结果

实施例2	含水率
		实心砖砖坯	12％
空心砖砖坯	11％
		多孔砖砖坯	10％
对照组	58％

由表2可知，本发明中，通过将脱水清淤底泥制成不同形状的砖坯并固定在网状稳定合中，进而将这些不同形状的砖坯堆积成通风墙体，在高温干燥气候条件下自然风干3天后能够有效降低砖坯的含水率，从而能够实现脱水清淤底泥的有效干化，然而，对照组中，经过3天自然风干，含水率无明细变化，难以实现脱水清淤底泥的有效干化。通过对比可知，本发明采用的脱水清淤底泥的低温干化方法，能够在高温干燥气候条件下实现对脱水清淤底泥的快速干化。

实施例3

一种脱水清淤底泥的低成本干化方法，与实施例1基本相同，区别仅在于：实施例3中，将多孔砖坯固定在具有不同孔径孔洞的网状稳定盒中，如表3所示。完成干化处理后，对不同孔径孔洞的网状稳定盒中多孔砖坯的含水率进行测试，结果如表3所示。

表3本发明实施例3中不同孔径孔洞的网状稳定盒中多孔砖坯的含水率测定结果

编号	孔洞孔径	含水率
			1	0.05mm	37％
2	0.1mm	22％
			3	1.0mm	15％
4	2.0mm	干化过程中砖坯粉碎

由表3可知，通过优化网状稳定盒表面孔洞的孔径(0.1mm～1.0mm)，在有效避免黏土砖砖坯粉碎、脱落的前提下也能够进一步增加黏土砖砖坯与外界的接触面积，从而更加快速、彻底的实现对脱水清淤底泥的干化。同时，由表3可知，当网状稳定盒表面孔洞的孔径较小时，仍然存在难以有效降低脱水清淤底泥的含水率，如孔洞的孔径为0.05mm时，经风干处理后，多孔砖坯的含水率仍然高达37％；另外，当网状稳定盒表面孔洞的孔径较大时，即便是采用了网状稳定盒对黏土砖砖坯进行固定，但在实际的处理过程中，由于孔洞孔径过大，压制成型后的脱水清淤底泥仍然可以通过孔洞向外流动，进而导致固定在网状稳定盒内黏土砖砖坯粉碎，即风干过程中黏土砖砖坯粉碎、脱落，也难以有效降低脱水清淤底泥的含水率。

综上可知，本发明脱水清淤底泥的低成本干化方法中，先将脱水清淤底泥制成黏土砖砖坯并固定在网状稳定盒内，进而将固定有黏土砖砖坯的网状稳定盒堆积成通风墙体进行风干，完成对脱水清淤底泥的干化处理。本发明中，将脱水清淤底泥制成黏土砖砖坯并固定在网状稳定盒内，在能够有效避免脱水清淤底泥因含沙量大而导致砖坯粉碎的前提下也能确保黏土砖砖坯与外界的充分接触，因而在将固定有黏土砖砖坯的网状稳定盒堆积成通风墙体进行风干时，能够确保黏土砖砖坯与外界空气充分接触，从而在自然风条件下成倍(乃至上百倍)的加速黏土砖砖坯中的水分蒸发，进而能够在极短的时间内实现对清淤底泥的高效风干，如风干时间可由数月乃至数年缩短到3-15天，含水率可降至25％以下，甚至可以降低至15％以下；同时，风干后，将脱水清淤底泥转化成砖块，也能够大大降低存储脱水清淤底泥所需的占地面积。本发明脱水清淤底泥的低成本干化方法，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、干化速度快、干化效果好等优点，在无需辅助加热的条件下，也能够实现对脱水清淤底泥的快速干化，对于实现脱水清淤底泥的减量化、资源化具有十分重要的意义，同时也具有重大的经济与社会价值。

以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种脱水清淤底泥的低成本干化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将脱水清淤底泥压制成型，得到黏土砖砖坯；

S2、将步骤S1中得到的黏土砖砖坯固定在网状稳定盒内；所述网状稳定盒为矩形网盒；所述矩形网盒由四个侧面和底面构成；所述矩形网盒的四个侧面和底面上均分布有孔洞；所述孔洞的孔径为0.1mm～1.0mm；

S3、在自然条件下，将步骤S2中固定有黏土砖砖坯的网状稳定盒堆积成通风墙体进行风干，完成对脱水清淤底泥的干化处理。

2.根据权利要求1所述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，其特征在于，步骤S2中，所述黏土砖砖坯和网状稳定盒的形状相同，所述黏土砖砖坯的体积与网状稳定盒的容积相等。

3.根据权利要求2所述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，其特征在于，所述网状稳定盒的材质为金属或硬质塑；所述金属为铁或不锈钢。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，其特征在于，步骤S1中，所述压制成型过程中还包括往脱水清淤底泥中加入秸秆；所述秸秆的加入量为脱水清淤底泥质量的1％。

5.根据权利要求4所述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，其特征在于，所述秸秆为小麦秸秆和/或稻草秸秆。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，其特征在于，步骤S1中，所述压制成型的方式为机械压制或人工压制；所述机械压制为利用黏土砖成型机或制砖机将脱水清淤底泥挤压成黏土砖砖坯；所述人工压制为利用人工将装入到砖坯模具中的脱水清淤底泥挤压成黏土砖砖坯。

7.根据权利要求6所述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，其特征在于，步骤S1中，所述黏土砖砖坯的形状为实心结构、空心结构或多孔结构。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，其特征在于，步骤S3中，所述通风墙体由固定有黏土砖砖坯的网状稳定盒依次堆叠而成；所述通风墙体为长条形，高度为0.5m～1.5m，宽度与黏土砖砖坯长度相等；所述通风墙体中分布有通风缝；所述通风缝的宽度为黏土砖砖坯厚度的1/6～1/3。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的脱水清淤底泥的低成本干化方法，其特征在于，步骤S3中，所述风干的时间为3天～15天。