CN115925060A - 一种基于电絮凝的建筑泥水处理装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于电絮凝的建筑泥水处理装置及处理方法，包括：电解储存槽、稀释槽和真空脱水机；设置在电解储存槽和稀释槽之间的第一压力泵用于将稀释槽中稀释后的建筑泥水抽吸至电解储存槽；电解储存槽内包括至少一电极对，电极对由阳极和阴极组成；阳极和阴极之间施加有直流电压用于对稀释后的建筑泥水进行凝聚处理；电解储存槽内设置网状的第一刚性过滤器，用于对凝聚处理后的建筑泥水进行过滤处理；电解储存槽上设置有第一排出口，用于将过滤处理后的水排至电解储存槽外；真空脱水机用于对过滤处理后的湿润泥土进行脱水处理。本发明通过电解处理使泥水中的悬浮微粒形成凝结颗粒，并通过过滤处理快速实现建筑泥水的固液分离。
Description
技术领域
本发明设计建筑泥水处理技术领域，具体涉及一种基于电絮凝的建筑泥水处理装置及处理方法。
背景技术
随着城市快速发展，工程建设变得十分频繁，这就产生了大量的建筑淤泥污水，以往这些建筑泥水都是未经相关处理直接排放，这造成环境破环以及资源浪费。为了保护自然环境及有效利用建筑渣土，就需要对建筑工程中产生的建筑泥水进行恰当的处理。
建筑泥水是一种悬浮液，其主要成分有土壤微粒，各种重金属微粒以及水组成，在一般情况下采取的处理方法是对其进行固液分离。查询相关资料，发现现有的固液分离方法主要有机械分离法、加热法、物理化学分离法。
机械分离法是利用机械力(重力、压力)使水与泥土进行分离的方法，如利用沉淀浓缩，过滤，重力脱水和离心脱水等。该方法虽然可以直接获得固体泥土，但是分离建筑泥水时，所得到泥土和水中一般含有污染物，不利于回收利用，还需后续无害化处理。
加热法是利用热能使水汽化而与泥土分离的方法，如干燥。但是在处理大量的样品时，所耗费的能量是巨大的。
物理化学分离法分为三种，一是利用吸水性化学品，如石灰来吸收泥土水分达到脱水目的；二是利用促进凝聚的化学品使泥土中的土壤微粒形成凝结颗粒，在过滤分离的得到固体的方法；三是利用电解、电泳现象来收集泥水悬浮物。
对于物理化学分离法而言，无论是在泥水加入吸水性化学品还是加入促进凝聚的化学品，其获取成本较高，所以整个泥水处理的过程成本也较高而且在排放分离后的水或处理分离的泥土时(化学品融入其中)会对环境产生污染。利用电解或电泳现象可以在一定程度上收集悬浮的土颗粒，达到分离泥水目的，目前研究前景较为广阔。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种基于电絮凝的建筑泥水处理装置及处理方法，在建筑泥水中加入电极对，并对其施加适当的直流电压使泥水中的悬浮微粒形成凝结颗粒，一定时间后变大的凝结颗粒就降沉到底部，再进行过滤处理及脱水处理快速实现建筑泥水的固液分离处理，获得含水量少的建筑用土和清水。
一方面，一种基于电絮凝的建筑泥水处理装置，包括：电解储存槽、稀释槽和真空脱水机；设置在所述电解储存槽和稀释槽之间的第一压力泵用于将稀释槽中稀释后的建筑泥水抽吸至电解储存槽；所述电解储存槽内包括至少一电极对，所述电极对由阳极和阴极组成；所述阳极和阴极之间施加有直流电压用于对稀释后的建筑泥水进行凝聚处理；所述电解储存槽内设置第一刚性过滤器，用于对凝聚处理后的建筑泥水进行过滤处理；所述电解储存槽上设置有第一排出口，用于将过滤处理后的水排至电解储存槽外；所述真空脱水机用于对过滤处理后的湿润泥土进行脱水处理。
优选的，所述直流电压大于等于30V且小于等于90V；所述直流电压的施加时间为15～45分钟。
优选的，所述第一刚性过滤器沿着电解储存槽的内侧壁平行地配置或所述第一刚性过滤器平行地配置在电解储存槽的底部。
优选的，所述第一刚性过滤器为金属网。
优选的，所述阳极的材质为耐用的金属材料或碳材料；所述阳极和阴极的形状包括平板状、圆柱状或网状。
优选的，所述电解储存槽的第一排出口通过第一管流道将过滤处理后的水排至稀释槽。
优选的，所述真空脱水机包括上部容器、下部容器和波纹状的第二刚性过滤器；所述第二刚性过滤器安装在上部容器的底部；所述上部容器用于收纳过滤处理后的湿润泥土；所述下部容器，用于通过真空泵对过滤处理后的湿润泥土进行真空抽吸及储存抽吸后的分离水。
优选的，所述下部容器底部设置有清水排放口和第二排出口；所述清水排放口用于将抽吸后的分离水排至电解储存槽外；所述第二排出口通过第二管流道将抽吸后的分离水排至稀释槽。
优选的，所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置，还包括临时储存槽；设置在临时储存槽和稀释槽之间的第二压力泵用于将存储在临时储存槽中的待处理建筑泥水抽吸至稀释槽。
第二方面，一种基于电絮凝的建筑泥水处理方法，包括：
将待处理建筑泥水送到临时储存槽，通过第二压力泵把临时储存槽内待处理的建筑泥水抽吸到稀释槽，对其进行一定的稀释；
通过第一压力泵把稀释后的建筑泥水抽吸到电解储存槽中；电解储存槽中设置包括阳极和阴极的电极对，对电极对通电使之对电解储存槽中的泥水施加30V以上的直流电压；经过15～45分钟的电化学处理后，建筑泥水中的微粒聚集起来，待形成土壤沉淀物后，用刚性过滤器对其进行初步的固液分离得到过滤处理后的水和湿润泥土；
打开阀门将过滤处理后的水通过第一排出口排放到自然环境中，或者依次通过第一排出口和第一管流道将过滤处理后的水排至稀释槽；
把初步的固液分离得到的湿润泥土从电解储存槽中取出，送到真空脱水机进行二次分离，最终得到含水比小于30％的建筑用土和水。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明对路面挖掘及地基改良工程中所产生的建筑泥水施加一定的电压产生电化学反应，使泥水中的金属发生反应产生阳离子絮凝剂促进土壤微粒形成凝结颗粒，并通过过滤处理和脱水处理在短时间内实现建筑泥水固液分离，大大提高作业效率，降低分离成本，分离处理后的泥土可作为建设用土继续回收利用，用于各种施工场所，节约了土壤资源。
附图说明
图1为本发明实施例的基于电絮凝的建筑泥水处理装置结构示意图；
图2为本发明实施例的基于电絮凝的建筑泥水处理装置应用于现场泥水处理的示意图；
图3为本发明实施例的包括第一刚性过滤器的电解储存槽的第一结构示意图；
图4为本发明实施例的包括第一刚性过滤器的电解储存槽的第二结构示意图；
图5为本发明实施例的真空脱水机的结构示意图；
图6为本发明实施例的基于电絮凝的建筑泥水处理的流程图；
符号说明：1、建筑泥水处理装置；2、电解储存槽；3、电极对；A、阳极；K、阴极；4、稀释槽；5、直流电源；6、第一刚性过滤器；7、第一排出口；8、真空脱水机；81、上部容器；82、下部容器；83、第二刚性过滤器；9、临时储存槽；10、第一管流道；11、第二管流道；12、第一压力泵；13、第二排出口；14、第二压力泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本方面作进一步说明。
参见图1和图2所示，一种基于电絮凝的建筑泥水处理装置1，包括：电解储存槽2、稀释槽4和真空脱水机8；设置在所述电解储存槽2和稀释槽4之间的第一压力泵12用于将稀释槽4中稀释后的建筑泥水抽吸至电解储存槽2；所述电解储存槽2内包括至少一电极对3，所述电极对3由阳极A和阴极K组成；所述阳极A和阴极K之间施加有直流电压用于对稀释后的建筑泥水进行凝聚处理；所述电解储存槽2内设置第一刚性过滤器6，用于对凝聚处理后的建筑泥水进行过滤处理；所述电解储存槽2上设置有第一排出口7，用于将过滤处理后的水排至电解储存槽2外；所述真空脱水机8用于对过滤处理后的湿润泥土进行脱水处理。
在本发明中建筑泥水是指在路面挖掘、地基工程或土木工程中产生的泥水，建筑泥水主要成分有泥沙、土壤微粒、各种微量的重金属微粒以及水。其中土壤微粒和各种微量的重金属微粒稳定分散在悬浮液中，不能直接排放到环境中，也不易进行固液分离，所以需要进行分离处理。
具体的，在阳极A和阴极K之间施加的直流电压大于等于30V且小于等于90V；所述直流电压的施加时间为15～45分钟。
对建筑泥水施加30V以上的直流电压，这会使建筑泥水中的土壤微粒和重金属微粒稳定地聚集起来，形成类似絮凝状的凝聚颗粒。实验发现，施加的直流电压越大凝聚效果越好，但是在装置设计上还需考虑设备大小、成本以及人员安全，因此本实施例的最大电压为90V。
凝聚颗粒形成原理如下：在建筑泥水中施加30V以上的电压时，其中的水会被电解，阳极A产生氢离子，变成酸性，阴极K产生氢氧化物离子，变成碱性。此时，在阳极A周围泥水中金属微粒与氢离子反应变成金属离子，向阴极K侧移动。金属离子在阴极K与氢氧化物离子反应，形成氢氧化物，氢氧化物具有沉淀的作用。随着氢氧化物的增加，土壤微粒开始聚集起来，一段时间后凝聚颗粒的尺寸(重量)变得足够大，就自然的降沉到底部。
实验发现，对建筑泥水施加15～45分钟的直流电压可以很好获得粒径足够大且不易散开的土壤聚集体。虽然延长通电时间也能继续提升聚集效果，但凝聚的速度会逐渐减慢，效果提升不明显。考虑能源消耗，故通电时间最好小于1小时。
在本方法中可以根据建筑泥水的浓度，在处理前到稀释槽4进行稀释处理，具体为在电解储存槽2的前段设置稀释槽4，用于向电解储存槽2提供稀释的建筑泥水。当泥水粘度过大时，其流动性差，不易进行固液分离，所以需要稀释槽4将泥水调整为易于颗粒聚集的粘度，从而有效地进行后续处理，稀释后的泥水粘度低，流动性好，提高微粒的聚集速度。
当土壤聚集体足够大的时候可以通过自重方式(没有外部加压或减压)进行过滤分离，得到含水比较小的泥土和含泥量小的水。利用自重过滤可以避免过滤器的堵塞，也可以防止泥土密度增加，有利于进一步的真空脱水处理，真空脱水后能得到含水比30％以下的建筑用土。该土壤可以再次利用，用于路面回填和地基改良等。
本实施例中，电解储存槽2的材料和形状等不受限制，它只要能储存待处理的泥水即可。电解储存槽2的材质可以由一种或多种材质组合而成，其形状只要能避免应力集中且耐压性能好即可，本发明选用圆柱状。
进一步的，所述第一刚性过滤器6沿着电解储存槽2的内侧壁平行地配置或所述第一刚性过滤器6平行地配置在电解储存槽2的底部。
具体的，电解储存槽2里面设置了网状的第一刚性过滤器6，对凝聚处理后的泥水进行过滤处理，还设置了第一排出口7，可以使水排到槽外，或者，通过第一管流道10将过滤处理后的水排至稀释槽4。为了不让高压水枪清洗附着在第一刚性过滤器6上的泥土时，对其造成破坏，第一刚性过滤器6要有较好的刚性，其结构可以有很多种，本例采用的是具有良好刚性的金属网。
参见图3和图4所示，第一刚性过滤器6在电解储存槽2内可以有两种配置方式，一种是平行地配置在储存槽的底部(图3)；一种是沿着电解储存槽2的内侧壁平行地配置(图4)。本实施例中，优选第二种配置方式，因为建筑泥水在凝聚处理后形成的土壤聚集体会下沉到电解储存槽2的底部，容易导致堵塞，影响水的过滤效率，而沿着内侧壁平行地配置增大了过滤的面积，缩减了过滤时间。本实施例中，内侧壁平行地配置的第一刚性过滤器6包括两个。
进一步的，电极对3由阳极A和阴极K组成。虽然在图1中仅示出配置一个电极对3的情况，但是当处理的建筑泥水数量足够多时，可以使用多个电极对3围绕中间的电极对3的配置来加快凝聚的速率。
电极对3的作用是对电解储存槽2内的建筑泥水施加设定的直流电压。在电解时阳极A容易被腐蚀，因此要选择耐用的金属材料或是价格便宜实惠的碳材料等。其形状可以是平板状、圆柱状和网状等。
直流电源5的作用是对电极对3施加一定的直流电压。由于建筑泥水性质不同时，所需要的电压也不尽相同，本实施例优选可调节电压的电源。
参见图5所示，所述真空脱水机8包括上部容器81、下部容器82和波纹状的第二刚性过滤器83；所述第二刚性过滤器83安装在上部容器81的底部；所述上部容器81用于收纳过滤处理后的湿润泥土；所述下部容器82，用于通过真空泵对过滤处理后的湿润泥土进行真空抽吸及储存抽吸后的分离水。
所述下部容器82底部设置有清水排放口和第二排出口13；所述清水排放口用于将抽吸后的分离水排至电解储存槽2外；所述第二排出口13通过第二管流道12将抽吸后的分离水排至稀释槽4。
本实施例中，在自重过滤后，再用真空脱水机8对残留在第一刚性过滤器6上的泥土进行脱水处理，最终获得含水比低于30％的建筑用土，该土可进行回收利用。真空脱水机8的结构参见图5所示，其原理是利用抽吸的方式来除去泥土中的水分。
图5所示的真空脱水机8由上下两部分组成，上部容器81用于收纳初次自重过滤得到的较为湿润的泥土；下部容器82用于对湿润的泥土进行真空抽吸和储存抽吸后分离水。具有较好刚性的波纹状的第二刚性过滤器83安装在上部容器81的底部，它可以承受脱水时的较大压力，也可以增大有效过滤面积，有利于脱水效率的提升。底部容器中设置的真空泵用于真空抽吸，抽吸得到的水被收集起来，而湿润的泥土脱去了水分，变成含水率比较低的泥土，最终从上部容器81排出。
本实施例中，参见图2所示，所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置1，还包括临时储存槽9；设置在临时储存槽9和稀释槽4之间的第二压力泵14用于将存储在临时储存槽9中的待处理建筑泥水抽吸至稀释槽4。
如下将根据图2具体说明本发明应用于正在进行路面挖掘或地基改良的施工现场泥水处理的情况。
图2表示出了本发明的建筑泥水处理装置1以及使用本装置处理泥水的过程。首先将大量待处理的建筑泥水送到刚性的临时储存槽9中(处理量小则不设置临时储存槽9)，然后用第二压力泵14把该临时储存槽9内待处理的建筑泥水抽吸到稀释槽4，对其进行一定的稀释，保证其有较好的流动性。
再者，用第一压力泵12把稀释后的建筑泥水抽吸到电解储存槽2中。电解储存槽2中设置成对的电极对3，对电极对3通电使之对电解储存槽2中的泥水施加30V以上的直流电压。经过电化学处理后，建筑泥水中的微粒聚集起来，形成土壤沉淀物，此时用第一刚性过滤器6对其进行初步的固液分离。
接着，打开阀门将初次分离获得的水通过第一排出口7排放出去，再通过普通的净水处理就可以直接排放到自然环境中。此外考虑到有稀释槽4的存在，安装了第一管流道10，使水可以流向稀释槽4，达到循环利用的效果。
最后，把初次分离得到的湿润的泥土从电解储存槽2中取出，送到真空脱水机8进行二次分离，最终得到含水比小于30％的建筑用土和水。所得水可以和初次分离的水进行相同的处理。
本发明的基于电絮凝的建筑泥水处理装置1结构简单，可以在施工现场快速的处理建筑泥水使之固液分离，最终获得含水比较小的建筑用土和清水。该建筑用土可以多种用途，如用于路面回填、地基改良等。此外，分离得到的清水可以循环利用。因此，本发明在处理建筑泥水及实现废弃资源循环利用是有利的。
参见图6所示，本发明一种基于电絮凝的建筑泥水处理方法，包括：
S601，将待处理建筑泥水送到临时储存槽，通过第二压力泵把临时储存槽内待处理的建筑泥水抽吸到稀释槽，对其进行一定的稀释；
S602，通过第一压力泵把稀释后的建筑泥水抽吸到电解储存槽中；电解储存槽中设置包括阳极和阴极的电极对，对电极对通电使之对电解储存槽中的泥水施加30V以上的直流电压；经过15～45分钟的电化学处理后，建筑泥水中的微粒聚集起来，待形成土壤沉淀物后，用刚性过滤器对其进行初步的固液分离得到过滤处理后的水和湿润泥土；
S603，打开阀门将过滤处理后的水通过第一排出口排放到自然环境中，或者依次通过第一排出口和第一管流道将过滤处理后的水排至稀释槽；
S604，把初步的固液分离得到的湿润泥土从电解储存槽中取出，送到真空脱水机进行二次分离，最终得到含水比小于30％的建筑用土和水。
一种基于电絮凝的建筑泥水处理方法的具体实现同一种基于电絮凝的建筑泥水处理装置，本实施例不再重复说明。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于电絮凝的建筑泥水处理装置，其特征在于，包括：电解储存槽、稀释槽和真空脱水机；设置在所述电解储存槽和稀释槽之间的第一压力泵用于将稀释槽中稀释后的建筑泥水抽吸至电解储存槽；所述电解储存槽内包括至少一电极对，所述电极对由阳极和阴极组成；所述阳极和阴极之间施加有直流电压用于对稀释后的建筑泥水进行凝聚处理；所述电解储存槽内设置网状的第一刚性过滤器，用于对凝聚处理后的建筑泥水进行过滤处理；所述电解储存槽上设置有第一排出口，用于将过滤处理后的水排至电解储存槽外；所述真空脱水机用于对过滤处理后的湿润泥土进行脱水处理。
2.根据权利要求1所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置，其特征在于，所述直流电压大于等于30V且小于等于90V；所述直流电压的施加时间为15～45分钟。
3.根据权利要求1所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置，其特征在于，所述第一刚性过滤器沿着电解储存槽的内侧壁平行地配置或所述第一刚性过滤器平行地配置在电解储存槽的底部。
4.根据权利要求1所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置，其特征在于，所述第一刚性过滤器为金属网。
5.根据权利要求1所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置，其特征在于，所述阳极的材质为耐用的金属材料或碳材料；所述阳极和阴极的形状包括平板状、圆柱状或网状。
6.根据权利要求1所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置，其特征在于，所述电解储存槽的第一排出口通过第一管流道将过滤处理后的水排至稀释槽。
7.根据权利要求1所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置，其特征在于，所述真空脱水机包括上部容器、下部容器和波纹状的第二刚性过滤器；所述第二刚性过滤器安装在上部容器的底部；所述上部容器用于收纳过滤处理后的湿润泥土；所述下部容器，用于通过真空泵对过滤处理后的湿润泥土进行真空抽吸及储存抽吸后的分离水。
8.根据权利要求7所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置，其特征在于，所述下部容器底部设置有清水排放口和第二排出口；所述清水排放口用于将抽吸后的分离水排至电解储存槽外；所述第二排出口通过第二管流道将抽吸后的分离水排至稀释槽。
9.根据权利要求1所述的基于电絮凝的建筑泥水处理装置，其特征在于，还包括临时储存槽；设置在临时储存槽和稀释槽之间的第二压力泵用于将存储在临时储存槽中的待处理建筑泥水抽吸至稀释槽。
10.一种基于电絮凝的建筑泥水处理方法，其特征在于，包括：
将待处理建筑泥水送到临时储存槽，通过第二压力泵把临时储存槽内待处理的建筑泥水抽吸到稀释槽，对其进行一定的稀释；
通过第一压力泵把稀释后的建筑泥水抽吸到电解储存槽中；电解储存槽中设置包括阳极和阴极的电极对，对电极对通电使之对电解储存槽中的泥水施加30V以上的直流电压；经过15～45分钟的电化学处理后，建筑泥水中的微粒聚集起来，待形成土壤沉淀物后，用刚性过滤器对其进行初步的固液分离得到过滤处理后的水和湿润泥土；
打开阀门将过滤处理后的水通过第一排出口排放到自然环境中，或者依次通过第一排出口和第一管流道将过滤处理后的水排至稀释槽；
把初步的固液分离得到的湿润泥土从电解储存槽中取出，送到真空脱水机进行二次分离，最终得到含水比小于30％的建筑用土和水。
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