CN115124204A - 一种实现疏浚泥浆快速泥水分离的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现疏浚泥浆快速泥水分离的处理方法，包括以下步骤：S1、调节疏浚泥浆的pH至5‑8.5后，向其中加入单过硫酸氢钾进行预氧化处理，得到氧化泥浆；S2、向所述氧化泥浆中加入混凝剂，然后变速搅拌，得到絮凝泥浆；S3、将絮凝泥浆静止沉淀，即可实现水泥分离，得到上清液和浓缩泥浆。本方法利用单过硫酸氢钾氧化破解疏浚泥浆的胞外聚合物，释放泥浆中的空隙水和结合水，改善泥浆的泥水分离特性；同时采用单过硫酸氢钾预氧化与混凝联合快速实现疏浚泥浆泥水分离；操作简便，反应条件温和。

Description

一种实现疏浚泥浆快速泥水分离的处理方法
技术领域
本发明涉及疏浚泥浆处理技术领域，具体是一种实现疏浚泥浆快速泥水分离的处理方法。
背景技术
水运工程、水利工程中的疏浚清淤是航道畅通和河流湖泊水质维持的重要保障。疏浚清淤工程通常采用绞和泵吸的方式将淤泥扰动成泥浆状态，再用泵输送或吹填到抛泥区，根据疏浚工艺的不同，施工中产生的疏浚泥浆含水率从75％到95％不等，属于高含水率的固体废物。近年来，疏浚泥浆中细颗粒的有机物含量不断增高，颗粒较小，结构松散，拥有较大的比表面积，并且通常表面带有负电荷，所以淤泥颗粒之间互相排斥，不能聚集，维持在悬浮状态。在疏浚船疏浚过程中，泥浆被搅拌打碎，强化了污染物的释放，使疏浚余水中富含污染物质。这些物质大部分附着在细颗粒上、悬浮在泥浆中，很难沉降，增大了抛泥区面积和疏浚余水排放难度，造成土地长时间被占用，给疏浚工作带来极大困难；在疏浚过程中所需泥水分离设施容积增大，对周边环境也将产生不利影响和破坏。
疏浚泥浆含水率高，体积庞大，若经过浓缩和泥水分离，可以大大减少污泥体积，方便运输、减少堆放占地。如何实现快速泥水分离，使疏浚泥浆中的含水率快速下降，减少泥浆体积，节约土地资源，降低工程造价，不仅是一个迫切需要解决的疏浚工程实际问题，也是一个土地资源利用及环境问题。
国内外疏浚泥浆泥水分离的方法主要有以下几种：自然泥水分离法、主动开沟排水泥水分离法、底部排水法、预压法、土工管袋法、电渗析法、投加絮凝剂法。由于投加絮凝剂使疏浚泥浆泥水分离的方法简单、经济，且适用范围广，故目前投加絮凝剂法在国内外应用较为广泛，但是，单独投加絮凝剂时所需投药量大，易造成二次污染。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种实现疏浚泥浆快速泥水分离的处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题，通过单过硫酸氢钾预氧化与混凝联合实现疏浚泥浆的快速泥水分离，可以在短时间内大大缩减疏浚泥浆体积，减少泥浆堆放占地，节约土地资源，降低工程造价，同时，有利于实现疏浚泥浆的资源化利用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种实现疏浚泥浆快速泥水分离的处理方法，包括以下步骤：
S1、调节疏浚泥浆的pH至5-8.5后，向其中加入单过硫酸氢钾进行预氧化处理，得到氧化泥浆；需要特别说明的是，预氧化处理的时间很短，加入单过硫酸氢钾后，紧接着即可加入混凝剂。
S2、向所述氧化泥浆中加入混凝剂，然后变速搅拌，得到絮凝泥浆；其中，变速搅拌包括：
快速搅拌阶段：其G值80-120s-1，GT值为2800-3200；
中速搅拌阶段：其G值为35-50s-1，GT值为4500-5500；
慢速搅拌阶段；其G值为5-25s-1，GT值为2500-3500；
S3、将絮凝泥浆静止沉淀，即可实现水泥分离，得到上清液和浓缩泥浆。
其中，单过硫酸氢钾是一种无机过氧化物，溶于水后在酸性条件下会释放活性氧并产生各种新生态原子氧、氧自由基、羟基自由基(标准氧化还原电位2.8eV)、硫酸自由基(标准氧化还原电位2.5-3.1eV)等多种活性成分。我们采用单过硫酸氢钾与混凝联合处理疏浚泥浆，实现了疏浚泥浆的快速泥水分离。
作为本发明进一步的方案：所述单过硫酸氢钾的投加量为0.2-8g/L，优选0.25-7.5g/L。
作为本发明进一步的方案：所述混凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁、氧化钙中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：当选用氧化钙作为混凝剂时，其投加量为0.05-1.0g/L，优选0.1-0.4g/L。
作为本发明进一步的方案：当选用聚合氯化铝铁作为混凝剂时，其投加量为20-200mg/L，优选75mg/L。
作为本发明进一步的方案：所述快速搅拌阶段的G值优选95-105s-1，GT值优选2900-3100。
作为本发明进一步的方案：所述中速搅拌阶段的G值优选40-45s-1，GT值优选5200-5300。
作为本发明进一步的方案：所述慢速搅拌阶段的G值优选8-15s-1，GT值优选2900-3100。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明可以根据疏浚泥浆的含水率调节药剂的投加量和絮凝剂种类，以及搅拌G值和GT值，随时改变反应条件，操作简单方便；采用快速搅拌、中速搅拌和慢速搅拌三阶段搅拌方式，快速搅拌可使单过硫酸氢钾与泥浆快速混合，絮凝药剂快速分散于泥浆中以利于絮凝药剂的快速水解、聚合；中速搅拌促使单过硫酸氢钾、混凝药剂与泥浆充分接触，同时反应形成絮凝体，最后慢速搅拌是保持了絮凝体的稳定，保证最佳的絮凝效果。
(2)利用单过硫酸氢钾溶于水产生的活性氧、新生态原子氧、氧自由基、羟基自由基、硫酸自由基等多种活性成分氧化破解疏浚泥浆的胞外聚合物，释放泥浆中的空隙水和结合水，改善泥浆的泥水分离特性。
(3)反应条件不涉及高压和高能耗，反应条件温和。
(4)药剂配置、投加的装置结构简单，操作简便。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
在以下的实施例和对比例中，疏浚泥浆的来源相同，含水率为90％。变速搅拌采用桨叶式机械搅拌装置，设置快速、中速、慢速的搅拌强度和搅拌时间；在搅拌的不同时间记录淤泥的体积以及上清液的浊度，计算疏浚泥浆的体积缩减率和上清液的比例，根据浊度和悬浮物间的相关关系计算上清液的悬浮物浓度。
实施例1
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与氧化钙混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为5，投加单过硫酸氢钾(剂量为0.25g/L)，再投加氧化钙(剂量为0.1g/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值分别为100s-1、44s-1和10s-1，GT值分别为3000、5280和3000。在静置沉淀时间为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟时，泥浆体积削减率分别为11％、17％、20％、26％、38％、48％、51％、53％。在静置沉淀时间为60分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为30NTU和68mg/L。
实施例2
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与氧化钙混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为5，投加单过硫酸氢钾(剂量为0.5g/L)，再投加氧化钙(剂量为0.2g/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值、GT值同实施例1。在静置沉淀时间为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟时，泥浆体积削减率分别为11％、17％、20％、27％、39％、50％、52％、57％。在静置沉淀时间为60分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为44NTU和99mg/L。
实施例3
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与氧化钙混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为5，投加单过硫酸氢钾(剂量为1.25g/L)，再投加氧化钙(剂量为0.4g/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值、GT值同实施例1。在静置沉淀时间为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟时，泥浆体积削减率分别为12％、17％、21％、26％、35％、43％、53％、59％。在静置沉淀时间为60分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为40NTU和88mg/L。
实施例4
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与氧化钙混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为6，投加单过硫酸氢钾(剂量为0.25g/L)，再投加氧化钙(剂量为0.2g/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值、搅拌的GT值同实施例1。在静置沉淀时间为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟时，泥浆体积削减率分别为9％、13％、22％、30％、42％、50％、54％、57％。在静置沉淀时间为60分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为78NTU和171mg/L。
实施例5
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与氧化钙混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为6，投加单过硫酸氢钾(剂量为0.5g/L)，再投加氧化钙(剂量为0.4g/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值、搅拌的GT值同实施例1。在静置沉淀时间为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟时，泥浆体积削减率分别为10％、15％、23％、29％、43％、50％、53％、57％。在静置沉淀时间为60分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为19NTU和45mg/L。
实施例6
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与氧化钙混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为6，投加单过硫酸氢钾(剂量为1.25g/L)，再投加氧化钙(剂量为0.1g/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值、搅拌的GT值同实施例1。在静置沉淀时间为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟时，泥浆体积削减率分别为12％、13％、20％、25％、36％、46％、51％、55％。在静置沉淀时间为60分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为19NTU和44mg/L。
实施例7
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与氧化钙混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为7，投加单过硫酸氢钾(剂量为0.25g/L)，再投加氧化钙(剂量为0.4g/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值、搅拌的GT值同实施例1。在静置沉淀时间为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟时，泥浆体积削减率分别为8％、13％、17％、25％、40％、47％、51％、55％。在静置沉淀时间为60分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为24NTU和54mg/L。
实施例8
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与氧化钙混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为7，投加单过硫酸氢钾(剂量为0.5g/L)，再投加氧化钙(剂量为0.1g/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值、搅拌的GT值同实施例1。在静置沉淀时间为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟时，泥浆体积削减率分别为10％、15％、23％、27％、41％、51％、56％、58％。在静置沉淀时间为60分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为37NTU和83mg/L。
实施例9
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与氧化钙混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为7，投加单过硫酸氢钾(剂量为1.25g/L)，再投加氧化钙(剂量为0.2g/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值、搅拌的GT值同实施例1。在静置沉淀时间为5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟时，泥浆体积削减率分别为10％、16％、19％、25％、37％、46％、54％、55％。在静置沉淀时间为60分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为35NTU和78mg/L。
实施例10
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与聚合氯化铝铁混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为8，投加单过硫酸氢钾(剂量为2.5g/L)，再投加聚合氯化铝铁(剂量为75mg/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值分别为100s-1、44s-1和10s-1，搅拌的GT值分别为3000、5280和3000。在静置沉淀时间为3分钟、6分钟、9分钟、12分钟、15分钟时，泥浆体积削减率分别为19％、29％、37％、44％、53％。在静置沉淀时间为15分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为60NTU和133mg/L。
实施例11
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与聚合氯化铝铁混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为8，投加单过硫酸氢钾(剂量为5g/L)，再投加聚合氯化铝铁(剂量为75mg/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值分别为100s-1、44s-1和10s-1，搅拌的GT值分别为3000、5280和3000。在静置沉淀时间为3分钟、6分钟、9分钟、12分钟、15分钟时，泥浆体积削减率分别为14％、21％、26％、38％、45％。在静置沉淀时间为15分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为58NTU和128mg/L。
实施例12
将含水率90％的疏浚泥浆采用单过硫酸氢钾预氧化与聚合氯化铝铁混凝联合处理。首先，调节疏浚泥浆的pH为8，投加单过硫酸氢钾(剂量为7.5g/L)，再投加聚合氯化铝铁(剂量为75mg/L)，快速、中速和慢速搅拌时搅拌装置的G值分别为100s-1、44s-1和10s-1，搅拌的GT值分别为3000、5280和3000。在静置沉淀时间为3分钟、6分钟、9分钟、12分钟、15分钟时，泥浆体积削减率分别为12％、22％、25％、34％、42％。在静置沉淀时间为15分钟时，处理后泥浆上清液的浊度值和悬浮物浓度分别为81NTU和179mg/L。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种实现疏浚泥浆快速泥水分离的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、调节疏浚泥浆的pH至5-8.5后，向其中加入单过硫酸氢钾进行预氧化处理，得到氧化泥浆；
S2、向所述氧化泥浆中加入混凝剂，然后变速搅拌，得到絮凝泥浆；其中，变速搅拌包括：
快速搅拌阶段：其G值80-120s-1，GT值为2800-3200；
中速搅拌阶段：其G值为35-50s-1，GT值为4500-5500；
慢速搅拌阶段；其G值为5-25s-1，GT值为2500-3500；
S3、将絮凝泥浆静止沉淀，即可实现水泥分离，得到上清液和浓缩泥浆。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述单过硫酸氢钾的投加量为0.2-8g/L。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述混凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁、氧化钙中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，当选用氧化钙作为混凝剂时，其投加量为0.05-1.0g/L。
5.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，当选用聚合氯化铝铁作为混凝剂时，其投加量为20-200mg/L。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述快速搅拌阶段的G值为95-105s-1，GT值为2900-3100。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述中速搅拌阶段的G值为40-45s-1，GT值为5200-5300。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述慢速搅拌阶段的G值为8-15s-1，GT值为2900-3100。
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