專(zhuān)利名稱(chēng)：一種環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于河湖疏浚工程領(lǐng)域，涉及疏浚底泥堆場(chǎng)干化處理技術(shù)，尤其是一種環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，需要環(huán)保疏浚的湖泊往往位于城市的重點(diǎn)地區(qū)，湖泊周邊可以用于疏浚工程的土地越來(lái)越少，導(dǎo)致疏浚后污染底泥堆場(chǎng)征地困難，大幅度增加了湖泊水環(huán)境的治理成本，幾乎所有城市水體的環(huán)保疏浚項(xiàng)目都不同程度受到了堆場(chǎng)問(wèn)題的困擾和制約，如何走出傳統(tǒng)疏浚堆場(chǎng)所帶來(lái)的困境，如何通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)減少堆場(chǎng)占地、縮短疏浚底泥干化時(shí)間，并通過(guò)底泥干化達(dá)到減量的目的，已經(jīng)成為水環(huán)境治理領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。底泥的疏浚絕大多數(shù)采用機(jī)械開(kāi)挖和水力吹填方法施工，所形成的疏浚泥的工程特性很差，主要表現(xiàn)為黏粒含量高、含水率高、壓縮性大、強(qiáng)度低、滲透性能差、排水固結(jié)緩慢，造成疏浚泥工程特性差的根本原因是含水率高。若能將疏浚泥中含水率降低，其壓縮性將明顯降低，同時(shí)強(qiáng)度將顯著提高。因此，改善疏浚泥工程特性最有效的途徑是“減水處理”。目前，我國(guó)進(jìn)行的滇池、巢湖、太湖等大型湖泊的環(huán)保疏浚，底泥大多采用堆場(chǎng)存放，自然干化的方法。沉降性能差的底泥，存放一兩年后，表面雖然干化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍然呈現(xiàn)水性膠狀，無(wú)法達(dá)到運(yùn)輸?shù)囊?，也無(wú)法開(kāi)展有益利用，亟待開(kāi)發(fā)適合我國(guó)內(nèi)陸湖泊疏浚工程需求的疏浚底泥堆場(chǎng)快速脫水技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外堆場(chǎng)疏浚底泥脫水干化技術(shù)是指采用自然風(fēng)干、離心分離或外力擠壓等方法將底泥孔隙中自由水和吸附水部分或全部脫離出來(lái)，使黏土顆粒黏結(jié)成密實(shí)狀態(tài)。堆場(chǎng)底泥脫水干化技術(shù)主要包括自然風(fēng)干脫水、堆載(真空)預(yù)壓排水、土工管袋脫水固化、堆場(chǎng)主動(dòng)排水，以及真空電滲降水及動(dòng)力擠密脫水加固等，下面分別給予描述:
1、自然風(fēng)干脫水就是將底泥攤鋪開(kāi)，通過(guò)蒸發(fā)、滲漓、自然晾曬和溢流等方式實(shí)現(xiàn)脫水。自然風(fēng)干脫水需要征用晾曬場(chǎng)所，脫水速度較慢，且容易影響周?chē)h(huán)境衛(wèi)生，不適合大批量底泥的處理。2、堆載預(yù)壓排水固結(jié)法是巖土工程界常用的一種軟土地基處理方法。該方法的工作原理是，首先向擬填筑場(chǎng)地吹填泥水混合物，泥粒在自重作用下沉積形成軟弱的底泥地基。然后，在底泥地基中設(shè)置砂井、塑料排水板等豎向排水體，并在頂面設(shè)置水平砂墊層。最后，在場(chǎng)地進(jìn)行填土堆載預(yù)壓，使底泥中的孔隙水通過(guò)人為設(shè)置的豎向排水體排出，底泥地基逐漸發(fā)生固結(jié)沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高，地基承載力最后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。若采用真空預(yù)壓法或低位真空預(yù)壓法，其預(yù)壓時(shí)間還可以減少，其中低位真空預(yù)壓法有別于傳統(tǒng)的真空預(yù)壓法，就是利用吹填泥漿取代塑料膜作為真空系統(tǒng)密封層，并將其水平真空管網(wǎng)布置在吹填底泥下部，這種真空預(yù)壓法具有施工簡(jiǎn)便、工期合理(一個(gè)干化周期通常需要90天左右)、固結(jié)效果好、環(huán)保等特點(diǎn)，是一種較好的加固結(jié)高軟土堤防的方法。堆載預(yù)壓排水固結(jié)法適合于大面積吹填底泥場(chǎng)地的處理，往往結(jié)合圍墾造地工程使用。3、堆場(chǎng)主動(dòng)排水是一種經(jīng)濟(jì)有效的污泥干化方法，堆場(chǎng)主動(dòng)排水主要包括表面開(kāi)溝、埋設(shè)暗管等，該法既充分利用蒸發(fā)、滲濾等自然干化的主要途徑，又采取了必要的人工措施，強(qiáng)化、加速這一自然過(guò)程，簡(jiǎn)單易行，成本低兼，適宜于大面積實(shí)施。常規(guī)的堆場(chǎng)主動(dòng)排水法，存在著工期較長(zhǎng)以及處理的底泥減量不足等缺點(diǎn)。4、真空電滲降水及動(dòng)力擠密脫水加固技術(shù)是在嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的一種底泥干化處理技術(shù)，可將底泥快速、清潔、廉價(jià)、高效地轉(zhuǎn)化為可用土資源。目前，國(guó)外對(duì)底泥的脫水加固通常采用外摻劑法，以輕量土為代表，其具有密度小、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但其工程造價(jià)很高、施工周期較長(zhǎng)、易受天氣狀況影響，采用外摻劑時(shí)在攪拌過(guò)程中容易離析，并且與水泥漿體界面黏結(jié)力差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種設(shè)計(jì)科學(xué)合理、高效節(jié)能、處理量大、環(huán)境污染小、脫水效率高，便于清理、循環(huán)使用的環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案是:一種環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)，包括輸入單元、格柵單元、正壓抽濾排水單元、溢流泥漿沉淀單元、余水凈化單元及余水排放單元，上述各個(gè)單元依次連接，在正壓抽濾排水單元的底部均排布有排水管路，該排水管路通過(guò)真空水泵與兩側(cè)的導(dǎo)水槽相連接，抽濾余水與導(dǎo)水槽相連進(jìn)入余水排放單元。而且，所述輸入單元由輸入管路、紊流擾動(dòng)管路及加藥單元構(gòu)成，輸入管路輸送高含水率疏浚泥漿至紊流擾動(dòng)管路，在紊流擾動(dòng)管路上安裝有加藥單元。而且，所述正壓抽濾排水單元的底部平面為梯形設(shè)計(jì)，正壓抽濾排水單元由依次連接的一級(jí)抽濾單元、二級(jí)抽濾單元及三級(jí)抽濾單元構(gòu)成，一級(jí)抽濾單元與二級(jí)抽濾單元之間泥漿進(jìn)口處設(shè)置溢流堰在一級(jí)抽濾單元上還安裝有防擾動(dòng)水泥擋板，三級(jí)抽濾單元也通過(guò)溢流堰與溢流泥漿沉淀單元連通。而且，所述正壓抽濾排水單元底部的排水管路布設(shè)方法是:一級(jí)抽濾單元間隔2m布設(shè)排水管，二級(jí)抽濾單元間隔1.5m布設(shè)排水管，三級(jí)抽濾單元前50m間隔1.5m布設(shè)排水管，中間30m間隔1.2m布設(shè)排水管,后20m間隔Im布設(shè)排水管,排水管路的上方布設(shè)導(dǎo)水帶。而且，所述溢流泥漿沉淀單元底部設(shè)計(jì)呈漏斗形，坡度為120度，溢流泥漿沉淀單元上安裝有防擾動(dòng)水泥擋板，溢流泥漿沉淀單元底部有輸送沉降泥漿到正壓抽濾排水單元的泵及管路，溢流泥漿沉淀單元與余水凈化單元之間有水泥擋板，上清液經(jīng)溢流口進(jìn)入余水凈化單元。而且，所述余水凈化單元內(nèi)從下到上依次鋪設(shè)礫石、粗砂、粉煤灰、土工布過(guò)濾層，底部開(kāi)設(shè)排水口，余水經(jīng)導(dǎo)水槽相連進(jìn)入余水排放單元。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:1、本系統(tǒng)將加藥單元、欄柵單元、脫水單元、溢流泥漿沉淀單元、凈水單元、余水排放單元有機(jī)的組成為一套連續(xù)的處理系統(tǒng)，兼具泥漿的粗處理、化學(xué)及物理處理泥漿的功能，能規(guī)?；幚砟酀{，是一套 大型化、循環(huán)使用的處理裝置。2、本系統(tǒng)可在40天內(nèi)實(shí)現(xiàn)底泥快速干化，干化底泥含水率低于50%，體積可以壓縮至原有的1/Γ1/5，達(dá)到運(yùn)輸要求，大大縮短了疏浚堆場(chǎng)底泥干化時(shí)間，且可循環(huán)利用，不僅降低了工程成本，同時(shí)也克服了堆場(chǎng)底泥脫水占地面積大的不足。3、本系統(tǒng)在對(duì)底泥脫水處理的同時(shí)，還可對(duì)余水進(jìn)行凈化處理，產(chǎn)生的余水可達(dá)標(biāo)排放，余水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)。4、本系統(tǒng)結(jié)合疏浚工程實(shí)際情況和國(guó)內(nèi)外疏浚堆場(chǎng)底泥的干化工藝，集底泥脫水、干化、泥沙分級(jí)、余水處理等一系列的功能于一體，具有處理規(guī)模大、環(huán)境污染小、工期短、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，有效解決傳統(tǒng)疏浚堆場(chǎng)的困境。


圖1為本發(fā)明原位快速脫水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的縱向截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的A部結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖4為圖2的B部結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖5為圖2的C部結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖6為圖2的溢流泥漿沉淀單元的截面放大示意圖；圖7為圖2的D部結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖8為圖2的 導(dǎo)水帶結(jié)構(gòu)放大示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例；需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)，包括輸入單元、格柵單元4、正壓抽濾排水單元、溢流泥漿沉淀單元11、余水凈化單元12及余水排放單元13，上述各個(gè)單元依次連接。下面分別敘述各個(gè)單元的結(jié)構(gòu):1、所述輸入單元由輸入管路1、紊流擾動(dòng)管路2及加藥單元3構(gòu)成，輸入管路輸送高含水率疏浚泥漿至紊流擾動(dòng)管路，在紊流擾動(dòng)管路上安裝有加藥單元，使加藥單元的藥物和與疏浚泥漿在紊流擾動(dòng)管路內(nèi)充分混合，并通過(guò)具有過(guò)濾作用的格柵單元流向正壓抽濾排水單元。2、所述正壓抽濾排水單元由依次連接的一級(jí)抽濾單元5、二級(jí)抽濾單元7及三級(jí)抽濾單元10構(gòu)成，一級(jí)抽濾單元與二級(jí)抽濾單元之間泥漿進(jìn)口處設(shè)置低于墻體高度0.5米的溢流堰17以去除漂浮雜物，在一級(jí)抽濾單元上還安裝有防擾動(dòng)水泥擋板16，參見(jiàn)圖3 ;最尾端的三級(jí)抽濾單元也通過(guò)溢流堰18與溢流泥漿沉淀單元連通。正壓抽濾排水單元的底部平面為梯形設(shè)計(jì)，并具有一定坡度，其與地面的起點(diǎn)高度分別為2.5m,3.5m,4m,以促進(jìn)泥漿快速沉降，有利于底泥快速脫水干化。在三級(jí)抽濾單元的底部均排布有排水管路6、粗砂、土工布，排水管路按照流量需求布設(shè)，一級(jí)抽濾單元間隔2m布設(shè)排水管，二級(jí)抽濾單元間隔1.5m布設(shè)排水管，三級(jí)抽濾單元前50m間隔1.5m布設(shè)排水管，中間30m間隔1.2m布設(shè)排水管,后20m間隔Im布設(shè)排水管。排水管路的上方布設(shè)導(dǎo)水帶14，并且由鋼絲繩固定；導(dǎo)水帶的截面結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖8。正壓抽濾排水單元要具有消能功能，必須抗沖刷，因此采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；一級(jí)抽濾單元的抗沖刷要求最高，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)壁厚30cm，強(qiáng)度標(biāo)號(hào)C30，池壁和池底板要求雙層雙向配筋，同時(shí)具有消能、促沉的作用，絕大部分粒徑在75 μ m以上泥沙顆粒一級(jí)抽濾單元中沉淀下來(lái)。二級(jí)抽濾單元為梯形結(jié)構(gòu)，具有顆粒自動(dòng)梯度沉降分級(jí)的作用，大部分粒徑在40 μ m以上泥沙顆粒在二級(jí)抽濾單元中沉淀下來(lái)。排水管路通過(guò)真空水泵8與兩側(cè)的導(dǎo)水槽9相連接，真空水泵按照底泥處理量設(shè)置，抽濾余水與導(dǎo)水槽相連進(jìn)入余水排放單元。3、所述溢流泥漿沉淀單元底部設(shè)計(jì)呈漏斗形，參見(jiàn)圖6，坡度為120度，可促進(jìn)泥沙快速沉降。溢流泥漿沉淀單元上安裝有防擾動(dòng)水泥擋板20 ;溢流泥漿沉淀單元底部有輸送沉降泥漿19到正壓抽濾排水單元的泵及管路15，溢流泥漿沉淀單元與余水凈化單元之間有水泥擋板21，并且低于墻體高度0.5m，上清液經(jīng)溢流口進(jìn)入余水凈化單元。4、所述余水凈化單元的結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖7，其內(nèi)從下到上依次鋪設(shè)多層過(guò)濾層22，包括礫石、粗砂、粉煤灰、土工布等過(guò)濾層，底部開(kāi)設(shè)排水口，余水經(jīng)導(dǎo)水槽相連進(jìn)入余水排放單元。5、所述余水排放單元底部依次從下到上鋪設(shè)厚度為0.2m礫石層，0.15m粗砂層，
0.05m粉煤灰層，各層之間鋪設(shè)土工布鋪襯，凈化余水可達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明的工作原理是:由輸入管路輸送的泥漿含水率大約85-95%左右，加藥單元通過(guò)紊流管路線性加藥，經(jīng)過(guò)擾動(dòng)紊流管路實(shí)現(xiàn)藥物和泥漿在管路內(nèi)充分混合；經(jīng)過(guò)欄柵單元進(jìn)行初步過(guò)濾和篩選，將大塊的雜物先分離出來(lái)并處理；泥漿進(jìn)入帶有防擾動(dòng)抗沖刷裝置(即防擾動(dòng)水泥擋板)的一級(jí)抽濾單元；隨著泥漿的持續(xù)打入，注滿一級(jí)抽濾單元，溢流泥漿通過(guò)溢流口注入二級(jí)抽濾單元和三級(jí)抽濾 單元；隨著泥漿的持續(xù)注入注滿脫水池，泥漿自然沉降實(shí)現(xiàn)泥水分離，余水溢流至溢流泥漿沉淀池；沉降泥漿經(jīng)抽濾單元中豎直排布的排水板和底部排布的排水管進(jìn)行抽濾排水干化，排水板連接排水管，排水管連接真空水泵，真空水泵的出水管連接導(dǎo)水槽，抽濾的余水經(jīng)導(dǎo)水槽進(jìn)入余水排放單元。溢流泥漿沉淀池的底部設(shè)計(jì)呈漏斗形，具有促沉作用，余水中的泥漿沉淀至底部，經(jīng)泥漿泵送至一級(jí)抽濾單元繼續(xù)進(jìn)行脫水處理；余水繼續(xù)通過(guò)溢流堰進(jìn)入到凈水池，凈水池中鋪設(shè)土工布、粉煤灰、粗砂、礫石等過(guò)濾層，可對(duì)余水進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾余水經(jīng)導(dǎo)水槽進(jìn)入余水排放單元。經(jīng)一定時(shí)期的正壓抽濾排水(約40天)，當(dāng)脫水池中的底泥含水率達(dá)到工程要求(通常低于50%)，采用挖掘機(jī)作業(yè)挖出，外運(yùn)或進(jìn)行有益利用。本發(fā)明設(shè)計(jì)的原位快速脫水系統(tǒng)可循環(huán)使用。本實(shí)施例未詳細(xì)敘述的部件為現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)，其特征在于:包括輸入單元、格柵單元、正壓抽濾排水單元、溢流泥漿沉淀單元、余水凈化單元及余水排放單元，上述各個(gè)單元依次連接，在正壓抽濾排水單元的底部均排布有排水管路，該排水管路通過(guò)真空水泵與兩側(cè)的導(dǎo)水槽相連接，抽濾余水與導(dǎo)水槽相連進(jìn)入余水排放單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)，其特征在于:所述輸入單元由輸入管路、紊流擾動(dòng)管路及加藥單元構(gòu)成，輸入管路輸送高含水率疏浚泥漿至紊流擾動(dòng)管路，在紊流擾動(dòng)管路上安裝有加藥單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)，其特征在于:所述正壓抽濾排水單元的底部平面為梯形設(shè)計(jì)，正壓抽濾排水單元由依次連接的一級(jí)抽濾單元、二級(jí)抽濾單元及三級(jí)抽濾單元構(gòu)成，一級(jí)抽濾單元與二級(jí)抽濾單元之間泥漿進(jìn)口處設(shè)置溢流堰在一級(jí)抽濾單元上還安裝有防擾動(dòng)水泥擋板，三級(jí)抽濾單元也通過(guò)溢流堰與溢流泥漿沉淀單元連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)，其特征在于:所述正壓抽濾排水單元底部的排水管路布設(shè)方法是:一級(jí)抽濾單元間隔2m布設(shè)排水管，二級(jí)抽濾單元間隔1.5m布設(shè)排水管，三級(jí)抽濾單元前50m間隔1.5m布設(shè)排水管，中間30m間隔1.2m布設(shè)排水管，后20m間隔Im布設(shè)排水管，排水管路的上方布設(shè)導(dǎo)水帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)，其特征在于:所述溢流泥漿沉淀單元底部設(shè)計(jì)呈漏斗形，坡度為120度，溢流泥漿沉淀單元上安裝有防擾動(dòng)水泥擋板，溢流泥漿沉淀單元底部有輸送沉降泥漿到正壓抽濾排水單元的泵及管路，溢流泥漿沉淀單元與余水凈化單元之間有水泥擋板，上清液經(jīng)溢流口進(jìn)入余水凈化單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)，其特征在于:所述余水凈化單元內(nèi)從下到上依次鋪設(shè)礫石、粗砂、粉煤灰、土工布過(guò)濾層，底部開(kāi)設(shè)排水口，余水經(jīng)導(dǎo)水槽相連進(jìn)入余水排 放單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)保疏浚堆場(chǎng)底泥原位快速脫水系統(tǒng)，包括輸入單元、格柵單元、正壓抽濾排水單元、溢流泥漿沉淀單元、余水凈化單元及余水排放單元，上述各個(gè)單元依次連接；正壓抽濾排水單元的底部平面為梯形設(shè)計(jì)，在正壓抽濾排水單元的底部均排布有排水管路，該排水管路通過(guò)真空水泵與兩側(cè)的導(dǎo)水槽相連接，抽濾余水與導(dǎo)水槽相連進(jìn)入余水排放單元。本系統(tǒng)結(jié)合疏浚工程實(shí)際情況和國(guó)內(nèi)外疏浚堆場(chǎng)底泥的干化工藝，集底泥脫水、干化、泥沙分級(jí)、余水處理等一系列的功能于一體，具有處理規(guī)模大、環(huán)境污染小、工期短、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，有效解決傳統(tǒng)疏浚堆場(chǎng)的困境。
文檔編號(hào)C02F11/12GK103232149SQ20131012945
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者吳燕, 王曦, 浩婷, 田宇 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)