專利名稱：清淤泥漿脫水固結(jié)一體化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境生態(tài)修復(fù)并將污染廢棄物資源化再生利用領(lǐng)域，具體涉及水利工程領(lǐng)域或環(huán)境工程領(lǐng)域中的河海湖庫清淤泥漿脫水固結(jié)一體化處理方法。

背景技術(shù)：
進入21世紀(jì)，我國水利面臨洪澇災(zāi)害加重、水資源短缺和水生態(tài)環(huán)境惡化這三大問題，河海湖庫泥沙的嚴(yán)重淤積所造成的行洪不暢、水質(zhì)劣化是造成這三大問題的重要原因之一。疏浚河海湖庫，控制并優(yōu)化河海湖庫周邊的環(huán)境質(zhì)量，是促進國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、特別是改善目前水利行業(yè)的被動局面、提高河海湖庫周邊人居生活質(zhì)量的重大措施。目前，全國各地特別是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)疏浚河海湖庫水環(huán)境的綜合整治工作正在刻不容緩地緊迫展開。在其中的清淤過程中產(chǎn)生的淤泥越來越多，為避免造成二次污染，將淤泥變廢為寶，就必須將產(chǎn)生的淤泥進行合理化、資源化、無害化、經(jīng)濟化處理。
傳統(tǒng)的處理淤泥的方法大抵上有如下幾種 1、將淤泥入池，晾曬讓其自然干化。這種處理方法耗時長，占用堆場大，后續(xù)開發(fā)利用價值不大，在很大程度上影響了河海湖庫生態(tài)修復(fù)工程的進展速度； 2、利用淤泥肥田沃土，改良土壤。但對于那些含有有害雜質(zhì)和有毒物質(zhì)的淤泥，是不能直接送到田里的； 3、以泥換土制磚法，僅適用于那些成分和性能較好的淤泥； 4、對于淤泥軟基的處理往往采用灌漿法、樁基法、換土法、排水固結(jié)法、加筋法等。
顯然，上述傳統(tǒng)的處理淤泥的方法基本上沒有什么高技術(shù)可言，實際上是用高經(jīng)濟投入來抵償其技術(shù)的落后性，達到低效益、低水平、低要求的處理目標(biāo)。這些技術(shù)落后、經(jīng)濟效益差的傳統(tǒng)方法當(dāng)前還在全國各地大多數(shù)河海湖庫清淤的地方使用。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種處置清淤泥漿“脫水固結(jié)一體化”的方法，將河海湖庫清淤泥漿處理為可利用的工程土。
一、疏浚淤泥的特征性能及調(diào)理方法 淤泥是一種含有很多細(xì)顆粒(大多含有大量的有機腐植質(zhì))、顏色呈深灰色或暗綠色、有臭味、一般情況下的天然含水量在40％～80％之間、孔隙比＞1.0、滲透性小、觸變性及流變性大的特殊土體；具有強度低、壓縮性大、透水性差的力學(xué)性質(zhì)；具有承載力低、強度增長緩慢、加荷后易變形且不均勻、變形速率大、穩(wěn)定需時長的工程特性。因此，工程上只要碰到有淤泥需要處理時，沒有不倍感為難的。
河海湖庫淤泥來源復(fù)雜，特別是河涌淤泥，裹挾著大量生活垃圾和建筑垃圾，其有機物組分多且有機物總含量比例較高，這對于淤泥中水的存在形態(tài)影響很大。一般情況下，河海湖庫疏浚淤泥除存在難沉淀的膠體態(tài)物質(zhì)外，還存在占淤泥組成比例較大的懸浮細(xì)小顆粒，這些懸浮細(xì)小顆粒包裹著自由水、毛細(xì)水、結(jié)合水等形態(tài)，使得泥漿脫水不易。本發(fā)明通過使用無機的和有機的高分子調(diào)理劑對淤泥進行調(diào)理處置，中和淤泥中膠體和懸浮物顆粒表面電荷，克服膠體和懸浮物顆粒間的靜電排斥力，從而使那些微細(xì)顆粒脫穩(wěn)。膠體顆粒和懸浮顆粒與無機的和有機的高分子化合物的極性基團或帶電荷基團作用，以及橋連網(wǎng)撲作用，形成比淤泥細(xì)小顆粒體積龐大的多的沉淀物。淤泥因顆粒粒徑迅速增大而沉降，從而使淤泥脫水更為容易實現(xiàn)。緊接著再加入固結(jié)劑，使脫水淤泥馬上經(jīng)過復(fù)雜的固結(jié)、水化反應(yīng)，增強形成的土體的物理力學(xué)性能。
二、疏浚淤泥的化學(xué)成分 取自廣州市、江蘇和天津市的河流、湖泊、近海海底的淤泥樣品的化學(xué)成分分析結(jié)果如表1、表2、表3所示。這些數(shù)據(jù)表明，廣州市某河涌淤泥屬于富含鐵鋁氧化物、高含有機質(zhì)、污染較嚴(yán)重的淤泥；江蘇某湖泊淤泥和天津市某填海造地工程疏浚海泥則表現(xiàn)出較為典型的普通淤泥特征。
表1廣州市某河涌疏浚淤泥(樣品編號GZYN02#)化學(xué)成分

表2江蘇某湖泊疏浚淤泥(樣品編號JSYN05#)化學(xué)成分
表3天津市某填海造地工程疏浚海泥(樣品編號TJHN06#)化學(xué)成分
三、疏浚淤泥的顆粒分析 從廣州市、江蘇和天津市的河流、湖泊、近海海底取來的淤泥樣品分別進行物理性能指標(biāo)試驗的結(jié)果列于表4、表5和表6。試驗數(shù)據(jù)表明，三種淤泥樣品的液限分別為19.0％、29.5％和30.1％，塑性指數(shù)均在10以下，屬于低液限、低塑性指數(shù)土類；特別是≤0.075mm粒徑的微粒土分別占31.6％、67.2％和68.2％。按《土的工程分類和特殊土的工程地質(zhì)特征》屬于“有機質(zhì)含砂低液限粘土(CLSO)”，或“有機質(zhì)粉土質(zhì)砂(SMO)”。值得指出的是，淤泥樣品中微粒土占如此大的比例，這正是使用傳統(tǒng)方法時淤泥難于脫水干化的重要原因。


四、FSA泥沙聚沉劑 方案中應(yīng)用的FSA泥沙聚沉劑，系本公司已擁有的國家專利產(chǎn)品(專利號ZL200610166513.5)，F(xiàn)SA泥沙聚沉劑同時也是國家重點新產(chǎn)品(證書編號2008GRD10048)。
FSA為粉末狀固體，是一種針對疏浚泥漿進行調(diào)質(zhì)，使之降低比阻、減小比表面積、改善排水性能的多組分復(fù)合材料。FSA是專門針對環(huán)保清淤、圍海造地、港口水利等工程疏浚淤泥需要進行脫水前的性能調(diào)理而研制的利于泥水分離的產(chǎn)品。其工作原理是在干化高含水淤泥時，通過對淤泥微粒子的電離作用，降低比阻、擴大和延長滲水通道，從而改善淤泥的排水性能。
五、HEC高強高耐水土體固結(jié)劑 方案中應(yīng)用的HEC高強高耐水土體固結(jié)劑為本公司研發(fā)的擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國家重點新產(chǎn)品(證書編號2003ED760040)。
HEC固結(jié)劑是一種無機膠凝材料，其性狀為 (1)灰色粉末狀固體； (2)密度為2.80～2.90g/cm3； (3)細(xì)度為80μm方孔篩篩余不超過4.0％。
本發(fā)明使用的HEC固結(jié)劑膠凝材料是一種水硬性膠凝材料，從武漢路德材料有限責(zé)任公司購得。HEC高強高耐水土體固結(jié)劑的膠凝原理為HEC在常溫下直接對淤泥顆粒進行膠結(jié)，同時HEC的活性組分滲入被膠凝材料的基本單元的相界面上，激發(fā)其活性，利用多組分復(fù)合產(chǎn)生超疊加效應(yīng)，使之形成多晶聚集體。HEC的核心成分大體上可分為兩部分其中一部分為促進材料活化的活化組分；另一部分為具有潛在活性的載體，本身具有膠凝作用，同時對活性組分起稀釋分散作用，使HEC核心成分在作用于材料時分布均勻。
六、一種河海湖庫清淤泥漿脫水固結(jié)一體化處理方法，除淤泥泥漿按體積(m3)計外，其它物質(zhì)按重量百分比計，并按以下步驟進行 1、一種清淤泥漿脫水固結(jié)一體化處理方法，并按以下步驟進行 (1)將河海湖庫的清淤泥經(jīng)疏浚、泥泵及管道輸送至沉淀池，沉淀池的淤泥經(jīng)組合格柵設(shè)備過濾后流入貯漿池； (2)用泵將貯漿池含水率80％的泥漿送至配漿池，泥漿處理時以體積m3計； (3)在每立方泥漿中加入0.01公斤的無機高分子調(diào)理劑進行調(diào)理，所述的無機高分子調(diào)理劑為35％(重量百分比)聚硅硫酸鐵PFSS+65％(重量百分比)聚合氯化鋁PAC，再在每立方泥漿加入0.005公斤的FSA泥沙聚沉劑進行再次調(diào)理； (4)在每立方泥漿加入5-20公斤的HEC高強高耐水土體固結(jié)劑并混合均勻； (5)使用壓濾機將經(jīng)過上述步驟處理過的泥漿壓榨為淤泥固結(jié)土，排放出清水，得到含水率為30％或以下的泥餅用作工程用土。
七、一種河海湖庫清淤泥漿脫水固結(jié)一體化處理工藝技術(shù)系統(tǒng)，由淤泥疏浚儲存系統(tǒng)、淤泥泥漿調(diào)理系統(tǒng)和淤泥脫水固化系統(tǒng)組成，淤泥疏浚儲存系統(tǒng)包含疏浚淤泥、組合格柵、沉淀池和儲泥池四部分；淤泥泥漿調(diào)理系統(tǒng)包含無機高分子調(diào)理劑、FSA泥沙聚沉劑、自動加藥機和調(diào)漿池四部分；淤泥脫水固化系統(tǒng)包含HEC高強高耐水土體固結(jié)劑、調(diào)理泥漿、配漿池、壓濾機、干淤泥泥餅、清水排放六部分。
八、一種河海湖庫清淤泥漿脫水固結(jié)一體化處理方法，其工藝設(shè)備布局為疏浚淤泥、沉淀池、組合格柵、儲泥池、曝氣設(shè)備、立式泵、流量計、貯料罐1、貯料罐2、自動加料裝置、配劑設(shè)備、配漿池、泥漿進料泵、空壓機及儲氣罐、固定端壓板、壓榨法蘭、運料機械、多級壓榨脫水設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)廠房、干淤泥泥餅、液壓設(shè)備系統(tǒng)、壓濾控制系統(tǒng)、清水排放池。
九、一種壓濾核心工藝設(shè)備，包括可移動端壓板、濾框、濾布、濾板、泥漿進口、固定端壓板、清水出口。
十、淤泥固結(jié)土標(biāo)準(zhǔn)擊實(輕型)試驗 將取自廣州市、江蘇、天津市的河流、湖泊、近海海底的淤泥樣品經(jīng)過調(diào)理并脫水固結(jié)形成的淤泥固結(jié)土進行標(biāo)準(zhǔn)擊實(輕型)試驗的結(jié)果列于表7、表8和表9。
表7廣州市某河涌淤泥固結(jié)土標(biāo)準(zhǔn)擊實(輕型)試驗報告
表8江蘇某湖泊淤泥固結(jié)土標(biāo)準(zhǔn)擊實(輕型)試驗報告

表9天津某填海造地工程疏浚海泥固結(jié)土標(biāo)準(zhǔn)擊實(輕型)試驗報告
十一、淤泥固結(jié)土強度試驗 將取自廣州市、江蘇、天津市的河流、湖泊、近海海底的淤泥樣品經(jīng)過調(diào)理并脫水固結(jié)形成的淤泥固結(jié)土進行抗壓強度試驗的結(jié)果列于表7、表8和表9。
表10廣州市某河涌淤泥固結(jié)土抗壓強度試驗報告
表11江蘇某湖泊淤泥固結(jié)土抗壓強度試驗報告

表12天津市某填海造地工程疏浚海泥固結(jié)土抗壓強度試驗報告
十二、本發(fā)明最有價值之處是本淤泥處理方法特別適宜于那些經(jīng)濟發(fā)達的、人居密度大的、無淤泥晾曬場地的、無二次污染耐受時空的大中城市的河流湖泊受污淤泥的疏浚處理。
本發(fā)明對河海湖庫清淤泥漿采用“脫水固結(jié)一體化”處理方法，是目前清淤泥漿處理處置方式方法中最符合國計民生的和最具有可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ奶幹霉に?。淤泥?jīng)脫水固結(jié)后具有一定的自硬能力，形成的固結(jié)土透氣性、承載力、酸堿度都與一般土壤相當(dāng)，具有與一般土壤同等程度或更好的工程性質(zhì)，便于后續(xù)開發(fā)利用。真正地實現(xiàn)了淤泥的合理化、資源化、無害化、經(jīng)濟化處理。

具體實施例方式 表13是本發(fā)明的實施例1～5所用的淤泥及調(diào)理劑、固結(jié)劑的配比， 河海湖庫清淤泥漿脫水固結(jié)將取自廣州市、江蘇、天津市河流、湖泊、近海海底的淤泥樣品經(jīng)過調(diào)理并脫水固結(jié)形成的淤泥固結(jié)土進行標(biāo)準(zhǔn)擊實(輕型)試驗的結(jié)果列于表7、表8和表9。
實施例1～5所用的淤泥及調(diào)理劑、固結(jié)劑的配比。
表13各實施例所用的淤泥及調(diào)理劑、固結(jié)劑的配比 單位kg/m3淤泥
所述的無機高分子調(diào)理劑為35％(重量百分比)聚硅硫酸鐵PFSS+65％(重量百分比)聚合氯化鋁PAC，F(xiàn)SA為FSA泥沙聚沉劑，采用專利號ZL200610166513.5的泥沙聚沉劑，HEC為HEC高強高耐水土體固結(jié)劑，從武漢路德材料有限責(zé)任公司購得。
表14是按表13所示的實施例1～5所用的調(diào)理劑、固結(jié)劑材料及配比對取自武漢東湖淤泥進行處理的結(jié)果。由實施例1～5產(chǎn)出的淤泥固結(jié)土具有粘性自然土、砂性自然土性質(zhì)，并顯現(xiàn)出由粘性自然土向其他自然土性質(zhì)轉(zhuǎn)化的特征。
表14按表13所示的實施例1～5對取自武漢東湖淤泥進行處理的結(jié)果
一種河海湖庫清淤泥漿脫水固結(jié)一體化處理方法，其工藝設(shè)備布局及操作流程為將疏浚淤泥泵入沉淀池，此時淤泥為含水率約80％的泥漿。利用組合格柵將此泥漿過濾剔除生活垃圾和建筑垃圾，如塑料、紗布、樹枝、磚頭、混凝土塊等或直徑大于3cm以上的堅硬塊狀體，然后泥漿進入儲泥池，儲泥池內(nèi)的曝氣設(shè)備是為均混泥漿中的各組分如沙、泥、水與顆粒級配而設(shè)置，再由立式泵將泥漿泵入配漿池，其間泥漿經(jīng)過流量計進行計量，并按配合比先后加入調(diào)理劑、固結(jié)劑，調(diào)理劑儲存在第一貯料罐內(nèi)，固結(jié)劑儲存在第二貯料罐內(nèi)，并由自動加料裝置和配劑設(shè)備控制配合比使泥漿進入配漿池。使用泥漿進料泵將調(diào)理后的泥漿抽入壓榨過濾系統(tǒng)，泥漿經(jīng)過由壓榨法蘭固定的固定端壓板進入多級壓榨脫水設(shè)備被脫水固結(jié)形成干淤泥泥餅，然后由運料機械外送應(yīng)，壓榨過濾系統(tǒng)置于鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)，壓榨過濾系統(tǒng)由壓榨法蘭、固定端壓板、空壓機及儲氣罐、多級壓榨脫水設(shè)備、液壓設(shè)備系統(tǒng)、壓濾控制系統(tǒng)等組成。最后，濾出的清水進入清水排放池。
本發(fā)明在處理河海湖庫清淤泥漿過程中所用的設(shè)備均采用現(xiàn)有成熟的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種清淤泥漿脫水固結(jié)一體化處理方法，并按以下步驟進行
(1)將河海湖庫的清淤泥經(jīng)疏浚、泥泵及管道輸送至沉淀池，沉淀池的淤泥經(jīng)組合格柵設(shè)備過濾后流入貯漿池；
(2)用泵將貯漿池含水率80％的泥漿送至配漿池，泥漿處理時以體積m3計；
(3)在每立方泥漿中加入0.01公斤的無機高分子調(diào)理劑進行調(diào)理，再在每立方泥漿加入0.005公斤的FSA泥沙聚沉劑進行再次調(diào)理，所述的無機高分子調(diào)理劑為35％(重量百分比)聚硅硫酸鐵PFSS+65％(重量百分比)聚合氯化鋁PAC；
(4)在每立方泥漿加入5-20公斤的HEC高強高耐水土體固結(jié)劑并混合均勻；
(5)使用壓濾機將經(jīng)過上述步驟處理過的泥漿壓榨為淤泥固結(jié)土，排放出清水，得到含水率為30％或以下的泥餅用作工程用土。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種清淤泥漿脫水固結(jié)一體化處理方法，將河海湖庫的淤泥經(jīng)疏浚、泥泵及管道輸送至沉淀池，組合格柵設(shè)備過濾后流入貯漿池；用泵將貯漿池含水率80％的泥漿送至配漿池，在每立方泥漿中加入0.01公斤的無機高分子調(diào)理劑(35％聚硅硫酸鐵PFSS+65％聚合氯化鋁PAC)進行調(diào)理，再在每立方泥漿加入0.005公斤的FSA泥沙聚沉劑進行再次調(diào)理；在每立方泥漿加入5-20公斤的HEC高強高耐水土體固結(jié)劑并混合均勻；使用壓濾機將經(jīng)過上述處理過的泥漿壓榨為淤泥固結(jié)土，排放出清水，得到含水率為30％或以下的泥餅用作工程用土。淤泥經(jīng)本發(fā)明脫水固結(jié)后具有一定的自硬能力，形成的固結(jié)土透氣性、承載力、酸堿度都與一般土壤相當(dāng)，真正地實現(xiàn)了淤泥的合理化、資源化、無害化、經(jīng)濟化處理。
文檔編號C02F11/14GK101746942SQ200910273350
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者陳士強, 季光明, 楊國錄, 童忠堯 申請人:武漢路德科技有限責(zé)任公司