CN115466027B - 一种废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废弃泥浆真空‑絮凝‑固化一体机装置及使用方法,这种装置包括外支撑桁架、真空桶壁、絮凝搅拌系统和旋喷固化系统;这种装置的使用方法包括步骤:平整场地并安装支撑桁架和真空桶壁;组装絮凝搅拌装置并吊装到真空桶壁顶部;检查气密性;加入APAM絮凝剂,启动絮凝搅拌装置和真空泵;启动空压机;固化土从出土口挤出。本发明的有益效果是:废弃泥浆的絮凝、真空排水、固化和排土多环节连续进行;通过旋喷技术使固化剂与固结土充分混合,提升了固化土的强度;利用真空泵,对废弃泥浆进行挤压,加速了废弃泥浆脱水;桶壁排水面积大,脱水效率进一步提升;装配化程度高,易于拆卸和重新组装,可重复利用。
Description
技术领域
本发明属于废弃泥浆固化处理技术领域,尤其涉及一种废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置及使用方法。
背景技术
在我国城市化进程不断加快的过程中,不断开展的基础建设工程往往会产生大量的工程废弃泥浆,成为城市环境治理的难题。
目前,废弃泥浆处理一般外运至堆场或者蒸发池进行处理,泥浆量巨大,运输费用高昂。废弃泥浆现场处理可采用真空过滤法和离心分离法,通过对泥浆施加真空负压或者离心力实现固液分离,但处理效率较低,且处理后的废弃泥浆通常含水率仍较高。另外还有板框压滤法,虽然能够大幅度降低废弃泥浆的含水率,但处理效率低,处理成本高。真空过滤法、离心分离法和板框压滤法受限于处理效率和成本,均难以满足大批量处理要求。
真空预压法适合高含水率淤泥的大批量处理,国内外有许多学者对此进行研究,但由于废弃泥浆沉淀后渗透系数很小,单向排水固结速度慢,无法满足废弃泥浆快速脱水减量的要求;现场处理废弃泥浆体量大,耗时长,若絮凝沉淀、真空排水、固结、排土等环节单独工作,会耗费大量的时间与物力,经济性差;且由于施工现场单次处理废弃泥浆体量大,一次性外加固化剂无法做到固结土与固化剂的充分混合,固化效果差,固化土强度低。
综上所述,保证废弃泥浆絮凝-真空-固化-排土多环节连续进行,形成整体的流水线式工作,且各环节在同一装置内完成是目前亟待解决的问题,若能解决上述问题,那么将大大提升废弃泥浆脱水固化处理的工作效率,同时大幅度降低处理成本,将带来巨大的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置及使用方法。
这种废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置,包括外支撑桁架、真空桶壁、絮凝搅拌系统和旋喷固化系统;
真空桶壁外连接外支撑桁架,外支撑桁架底部通过地锚固定底面;真空桶壁外层为外铝板,外铝板内侧设有铝架,两层滤网中间夹有土工布形成过滤结构,该过滤结构通过铝架设于外铝板内侧;真空桶壁从上到下依次为桶壁一、桶壁二、桶壁三和桶壁四;真空桶壁设有真空泵连接口,外铝板设有排水口;桶壁四下侧部设有出土口,出土口连接传送带;真空桶壁顶部设有带密封开关的灌浆口和絮凝剂灌入口,桶壁四底部为底部铝板;
絮凝搅拌系统的顶端铝板与真空桶壁顶部连接,顶端铝板依次通过螺栓连接垫块和搅拌动力头,搅拌动力头连接搅拌杆的一端,搅拌杆的另一端延伸至桶壁二,搅拌杆上通过铝制连接件连接数层搅拌叶片;
桶壁三通过内支撑桁架连接旋喷固化系统的螺旋动力头保护盒,螺旋动力头保护盒内设有螺旋动力头,螺旋动力头连接旋喷杆,旋喷杆穿过螺旋动力头保护盒伸至桶壁四内,真空桶壁、螺旋动力头保护盒和旋喷杆表面均设有固化剂通入口、气体通入口和清水通入口,管道分别通过上述通入口连入旋喷杆上的数个旋喷出口;旋喷杆上还环绕有螺旋叶片。
作为优选:真空泵连接口通过管道连接真空泵;固化剂通入口通过管道连接高压固化剂泵,高压固化剂泵连接固化剂药桶,高压固化剂泵和固化剂药桶之间设有阀门;气体通入口通过管道连接空压机;清水通入口通过管道连接高压清水泵,高压清水泵连接水桶,高压清水泵和水桶之间也设有阀门。
作为优选:所述搅拌叶片沿竖直方向布置有三层,每层在水平面上设有三个搅拌叶片,同一层中相邻的搅拌叶片水平夹角为120°,各层搅拌叶片的纵向间距为0.3~0.5m。
作为优选:所述旋喷固化装置中各旋喷出口纵向间距为0.3~0.4m,旋喷出口与螺旋叶片错落分布。
作为优选:桶壁四呈倒圆台形,从上到下内径不断缩小。
这种废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置的使用方法,包括以下步骤:
S1、平整场地并安装支撑桁架和真空桶壁;
S2、在真空桶壁内固定内支撑桁架和螺旋动力头保护盒,并安装旋喷固化系统,将固化剂通入口、气体通入口和清水通入口连接旋喷杆的旋喷出口;组装絮凝搅拌装置并吊装到真空桶壁顶部;
S3、检查废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机气密性;
S4、从灌浆口灌入废弃泥浆直至指定高度,从絮凝剂灌入口加入APAM絮凝剂,关闭灌浆口和絮凝剂灌入口后启动絮凝搅拌装置和真空泵;废弃泥浆与APAM絮凝剂充分混合后关闭絮凝搅拌装置,废弃泥浆絮凝沉淀至旋喷固化装置段,废水从排水口排出;
S5、旋喷固化装置内沉淀的固结土达到一定高度后,启动空压机,旋喷出口送风,打开高压固化剂泵的阀门并启动,固化剂从旋喷出口喷出后启动旋喷固化装置,固化土中的废水从排水口排出;
S6、固化土从出土口挤出,通过传送带排放到指定区域;所有固化土挤出后,打开阀门,启动高压清水泵,通过旋喷出口喷射出高压水,清洗孔洞以及装置内壁。
作为优选,步骤S1中:真空桶壁与外支撑桁架刚接;真空桶壁连接高压固化剂泵、空压机、高压清水泵和真空泵;在真空桶壁底部开设出土口并安装传送带。
作为优选,步骤S3具体为:关闭真空桶壁的所有通孔,启动真空泵,如果真空桶壁内能达到且保持-85kPa以上的负压,则证明废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机的气密性符合要求。
作为优选:如果真空桶壁内排水不畅,则对真空桶壁中的土工布进行更换。
本发明的有益效果是:
1)本发明的一体机装置中废弃泥浆的絮凝、真空排水、固化和排土多环节连续进行,形成整体的流水线式工作,且各环节在同一装置内完成,极大提升了废弃泥浆处理的效率,同时大幅度降低处理成本,经济效益好。
2)通过旋喷技术,多方位喷射固化剂干粉的同时利用高压空气切割固结土,使固化剂与固结土充分混合,极大地提升了固化土的强度;该旋喷装置装有螺旋叶片,在离心力以及紧密螺旋叶片的挤压作用下,加速了废弃泥浆脱水效率;旋喷固化装置段真空桶壁呈倒圆锥形,不断缩小颈段直径,从而对废弃泥浆起到挤压作用,加快排水速率。
3)利用真空泵,使真空桶壁处于真空负压状态,大气压以及废弃泥浆自身重力对废弃泥浆进行挤压,加速了废弃泥浆脱水;且桶壁四周均可排水,排水面积大,脱水效率进一步提升,满足快速脱水的需求。
4)本发明的装配化程度高,装置简单便捷,装置整体为倒台体的桶型,真空桶壁、絮凝搅拌装置和旋喷固化装置易于拆卸和重新组装,可重复利用。
附图说明
图1是废弃泥浆真空-絮凝-固化装置剖面示意图;
图2是倒台体桶型示意图;
图3是顶端铝板上安装絮凝搅拌装置的搅拌动力头的示意图;
图4是顶端铝板下安装絮凝搅拌装置主体的轴测图;
图5是旋喷固化装置示意图;
图6是真空桶壁俯视图;
图7是外铝板连接铝架的示意图;
图8是内支撑桁架连接螺旋动力头保护盒的轴测图;
图9是外支撑桁架轴测图。
附图标记说明:搅拌动力头1、顶端铝板2、搅拌叶片3、搅拌杆4、垫块5、铝制连接件6、螺栓7、外铝板8、铝架9、土工布10、滤网11、絮凝搅拌装置12、外支撑桁架13、内支撑桁架14、旋喷固化装置15、真空桶壁16、传送带17、管道18、固化剂药桶19、高压固化剂泵20、空压机21、水桶22、高压清水泵23、螺旋动力头24、旋喷出口25、螺旋叶片26、旋喷杆27、螺旋动力头保护盒28、固化剂通入口29、气体通入口30、清水通入口31、真空泵32、真空泵连接口33、地锚34、桶壁一35、桶壁二36、桶壁三37、桶壁四38、灌浆口 39、阀门40、出土口41、絮凝剂灌入口42、底部铝板43。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出,对于本技术领域的普通人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
作为一种实施例,如图1至图9所示,这种废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置,由外支撑桁架13、真空桶壁16、絮凝搅拌装置12和旋喷固化装置15四部分组成;
如图2、图6和图7所示,真空桶壁16是密封空腔,高5m,最大内直径为2m,真空桶壁16从上往下依次为桶壁一35、桶壁二36、桶壁三37和桶壁四38,真空桶壁16底部连接有底部铝板43;真空桶壁16包括外铝板8、铝架9、滤网11和土工布10,其中两层滤网11 中间夹单层土工布10形成过滤结构,过滤结构铺设在铝架9上并通过螺栓7固定,铝架9通过焊接固定于外铝板8。
如图1所示,桶壁一35和桶壁三37外形呈圆柱体,桶壁二36和桶壁四38呈倒台体,真空桶壁16向外通过真空泵连接口33与真空泵32连接,真空桶壁16底部开设出土口41,出土口41向外连接传送带17;外铝板8设有排水口,用于向外排出废水;
如图3和图4所示,絮凝搅拌12由搅拌动力头1、顶端铝板2、搅拌叶片3和搅拌杆4组成,搅拌叶片3通过铝制连接件6刚接固定在搅拌杆4上,所述搅拌叶片3沿竖直方向共布置有3层,每层在水平方向上分别布置3个搅拌叶片3,各搅拌叶片3水平夹角为120°,各层搅拌叶片3纵向间距为0.3~0.5m。搅拌杆4从下往上依次透过垫块5、顶端铝板2与搅拌动力头1连接,垫块5、顶端铝板2和搅拌动力头1通过螺栓7固定在一起。
如图1、图5和图8所示,旋喷固化装置15由传送带17、内支撑桁架14、固化剂药桶19、高压固化剂泵20、空压机21、水桶22、高压清水泵23、螺旋动力头24、螺旋叶片26、旋喷杆27和螺旋动力头保护盒28组成,;螺旋动力头保护盒28通过焊接固定在内支撑桁架14上部,内支撑桁架14通过焊接固定在桶壁三37,螺旋动力头24通过螺栓连接固定在螺旋动力头保护盒28内部,旋喷杆27透过螺旋动力头保护盒28与螺旋动力头24完成连接,旋喷杆27上沿竖向开设旋喷出口25,旋喷杆27分别通过管道18、固化剂通入口29、气体通入口30和清水通入口31与高压固化剂泵20、空压机21和高压清水泵23连接,其中高压固化剂泵20与固化剂药桶19连接,高压清水泵23与水桶22连接,并且在连接管道上安装阀门40;管道18接通旋喷杆27上的旋喷出口25;环绕旋喷杆27安装螺旋叶片26。所述旋喷固化装置15中各旋喷出口25纵向间距应为0.3~0.4m,与螺旋叶片26错落分布。
所述絮凝搅拌装置12、内支撑桁架14、旋喷固化装置15和真空桶壁16均做防腐防锈处理。
如图1和图9所示,外支撑桁架13由铝管通过焊接和螺栓固定两种方式组装完成,用于支撑真空桶壁16,外支撑桁架13底部通过地锚34固定。
实施例二
根据实施例一,本实施例中提出了这种废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置的使用方法,具体包含以下步骤:
步骤1、平整场地,组装外支撑桁架13,通过地锚34将外支撑桁架13固定在土地上;通过螺栓拼接各预制好的外铝板8,将铝架9焊接在外铝板8的指定位置,铝架9上铺设两层滤网11中间夹单层土工布10形成的过滤结构,并通过螺栓固定,形成真空桶壁16,通过焊接将真空桶壁16与外支撑桁架13刚接;
步骤2、在真空桶壁16开设固化剂通入口29、气体通入口30、清水通入口31和真空泵连接口33,其中固化剂通入口29与高压固化剂泵20连接,高压固化剂泵20通过管道连接固化剂药桶19并在管道上设置阀门40;气体通入口30与空压机21连接;清水通入口31与高压清水泵23连接,高压清水泵23通过管道连接水桶22并在管道上设置阀门40;真空泵连接口33与真空泵32连接;在真空桶壁16底部开设出土口41,出土口41处通过螺栓向外安装传送带17;在真空桶壁16内表面通过焊接完成与内支撑桁架14的固定,接着在内支撑桁架14上焊接螺旋动力头保护盒28;使用吊机将螺旋动力头24吊装至螺旋动力头保护盒28 内部,旋喷杆27透过螺旋动力头保护盒28与螺旋动力头24连接固定,旋喷杆27上沿竖向开设旋喷出口25,旋喷出口25直径为0.1m,各旋喷出口25纵向间距为0.3m,环绕旋喷杆 27安装预制好的螺旋叶片26,旋喷出口25与螺旋叶片26错落分布,该步骤所有构件连接都用螺栓固定;组装搅拌动力头1与搅拌杆4,通过铝制连接件6从上往下依次完成搅拌杆4上对搅拌叶片3的安装,搅拌叶片3沿竖直方向共布置有3层,每层在水平方向上分别布置3 个搅拌叶片3,各搅拌叶片3水平夹角为120°,各层搅拌叶片3纵向间距为0.5m。接着用螺栓7完成垫块5、顶端铝板2和搅拌动力头1的连接,最终形成絮凝搅拌装置12,通过吊机将絮凝搅拌装置12吊装到真空桶壁16的顶部,并通过螺栓完成两者的连接;将旋喷杆27 内部管道一端与固化剂通入口29、气体通入口30、清水通入口31连接,另一端与旋喷出口 25接通。
步骤3、检查废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机气密性,启动真空泵,若真空桶壁内能达到且保持-85kpa以上的负压,则证明该装置气密性良好;
步骤4、将废弃泥浆通过灌浆口39灌入废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机内,至废弃泥浆液面到达指定高度,停止灌浆,灌浆的同时通过絮凝剂灌入口42加入APAM絮凝剂;关闭灌浆口39和絮凝剂灌入口42,启动絮凝搅拌装置12和真空泵32,搅拌叶片26顺时针旋转搅动,废弃泥浆与APAM絮凝剂充分混合;3~5min后,关闭絮凝搅拌装置12;静置5~10min,废弃泥浆絮凝沉淀,在真空的作用下,废弃泥浆向四周挤压排水,废水从排水口排出;
步骤5、待旋喷固化装置15内沉淀的固结土灌满旋喷固化装置15,启动空压机21,通过旋喷出口25送风,待运转正常后,打开阀门40,启动高压固化剂泵20,待固化剂从旋喷出口25正常喷出后,启动旋喷固化装置15,固化剂与固结土充分混合,真空状态下,在螺旋叶片26和桶壁四38挤压作用下,固化土向四周挤压排水,废水从排水口排出;
步骤6、固化土从出土口41挤出,通过传送带排放到指定区域;待所有固化土从废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机挤出后,打开阀门40,启动高压清水泵23,通过旋喷出口25喷射出高压水,清洗孔洞以及装置内壁。
若真空桶壁16内出现排水不畅,则拆除真空桶壁16的滤网11和土工布10,更换新的土工布10,并重新通过螺栓固定;
进行下一次废弃泥浆的处理时,重复步骤1至步骤6。
Claims (9)
1.一种废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置,其特征在于,包括:外支撑桁架(13)、真空桶壁(16)、絮凝搅拌装置(12)和旋喷固化装置(15);
真空桶壁(16)外连接外支撑桁架(13),外支撑桁架(13)底部通过地锚(34)固定底面;真空桶壁(16)外层为外铝板(8),外铝板(8)内侧设有铝架(9),两层滤网(11)中间夹有土工布(10)形成过滤结构,该过滤结构通过铝架(9)设于外铝板(8)内侧;真空桶壁(16)从上到下依次为桶壁一(35)、桶壁二(36)、桶壁三(37)和桶壁四(38);真空桶壁(16)设有真空泵连接口(33),外铝板(8)设有排水口;桶壁四(38)下侧部设有出土口(41),出土口(41)连接传送带(17);真空桶壁(16)顶部设有带密封开关的灌浆口(39)和絮凝剂灌入口(42),桶壁四(38)底部为底部铝板(43);
絮凝搅拌装置(12)的顶端铝板(2)与真空桶壁(16)顶部连接,顶端铝板(2)上表面通过螺栓(7)连接搅拌动力头(1),顶端铝板(2)下表面通过螺栓(7)连接垫块(5);搅拌杆(4)一端连接搅拌动力头(1),另一端贯穿顶端铝板(2)和连接垫块(5)延伸至桶壁二(36),搅拌杆(4)上通过铝制连接件(6)连接数层搅拌叶片(3);
桶壁三(37)通过内支撑桁架(14)连接旋喷固化装置(15)的螺旋动力头保护盒(28),螺旋动力头保护盒(28)内设有螺旋动力头(24),螺旋动力头(24)连接旋喷杆(27),旋喷杆(27)穿过螺旋动力头保护盒(28)伸至桶壁四(38)内,真空桶壁(16)、螺旋动力头保护盒(28)和旋喷杆(27)表面均设有固化剂通入口(29)、气体通入口(30)和清水通入口(31),管道(18)分别通过上述通入口连入旋喷杆(27)上的数个旋喷出口(25);旋喷杆(27)上还环绕有螺旋叶片(26)。
2.根据权利要求1所述的废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置,其特征在于:真空泵连接口(33)通过管道(18)连接真空泵(32);固化剂通入口(29)通过管道(18)连接高压固化剂泵(20),高压固化剂泵(20)连接固化剂药桶(19),高压固化剂泵(20)和固化剂药桶(19)之间设有阀门(40);气体通入口(30)通过管道(18)连接空压机(21);清水通入口(31)通过管道(18)连接高压清水泵(23),高压清水泵(23)连接水桶(22),高压清水泵(23)和水桶(22)之间也设有阀门(40)。
3.根据权利要求1所述的废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置,其特征在于:所述搅拌叶片(3)沿竖直方向布置有三层,每层在水平面上设有三个搅拌叶片(3),同一层中相邻的搅拌叶片(3)水平夹角为120°,各层搅拌叶片(3)的纵向间距为0.3~0.5m。
4.根据权利要求1所述的废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置,其特征在于:所述旋喷固化装置(15)中各旋喷出口(25)纵向间距为0.3~0.4m,旋喷出口(25)与螺旋叶片(26)错落分布。
5.根据权利要求1所述的废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置,其特征在于:桶壁四(38)呈倒圆台形,桶壁四(38)的内径从上到下逐渐缩小。
6.如权利要求2所述的废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、平整场地并安装外支撑桁架(13)和真空桶壁(16);
S2、在真空桶壁(16)内固定内支撑桁架(14)和螺旋动力头保护盒(28),并安装旋喷固化装置(15),将固化剂通入口(29)、气体通入口(30)和清水通入口(31)连接旋喷杆(27)的旋喷出口(25);组装絮凝搅拌装置(12)并吊装到真空桶壁(16)顶部;
S3、检查废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机气密性;
S4、从灌浆口(39)灌入废弃泥浆直至指定高度,从絮凝剂灌入口(42)加入APAM絮凝剂,关闭灌浆口(39)和絮凝剂灌入口(42)后启动絮凝搅拌装置(12)和真空泵(32);废弃泥浆与APAM絮凝剂充分混合后关闭絮凝搅拌装置(12),废弃泥浆絮凝沉淀至旋喷固化装置(15)段,废水从外铝板(8)的排水口排出;
S5、旋喷固化装置(15)内沉淀的固结土达到一定高度后,启动空压机(21),旋喷出口(25)送风,打开高压固化剂泵(20)的阀门(40)并启动,固化剂从旋喷出口(25)喷出后启动旋喷固化装置(15),固化土中的废水从排水口排出;
S6、固化土从出土口(41)挤出,通过传送带排放到指定区域;所有固化土挤出后,打开阀门(40),启动高压清水泵(23),通过旋喷出口(25)喷射出高压水,清洗孔洞以及装置内壁。
7.根据权利要求6所述的废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置的使用方法,其特征在于,步骤S1中:真空桶壁(16)与外支撑桁架(13)刚接;真空桶壁(16)连接高压固化剂泵(20)、空压机(21)、高压清水泵(23)和真空泵(32);在真空桶壁(16)底部开设出土口(41)并安装传送带(17)。
8.根据权利要求6所述的废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置的使用方法,其特征在于,步骤S3具体为:关闭真空桶壁(16)的所有通孔,启动真空泵(32),如果真空桶壁内能达到且保持-85kPa以上的负压,则证明废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机的气密性符合要求。
9.根据权利要求6所述的废弃泥浆真空-絮凝-固化一体机装置的使用方法,其特征在于:如果真空桶壁(16)内排水不畅,则对真空桶壁(16)中的土工布(10)进行更换。
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