本發(fā)明涉及工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的安全與環(huán)保處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物是指采選、冶煉、化工、污水處理等工礦業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的細小的顆粒態(tài)的固態(tài)廢棄物質(zhì)，如尾礦、赤泥、粉煤灰、磷石膏、石灰渣等。

目前，對于“工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物”生產(chǎn)企業(yè)主要的處理方法有兩種：“濕排法”與“干排法”。

(1)濕排法

目前，我國工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物(如尾礦)處理多采用濕排法，采用傳統(tǒng)的低成本的水力輸送法(管道泵送)，以漿液的形式，輸送到處置場地(如尾礦庫)中，固體廢棄物顆粒在處置場地上自然分選沉積，以沼澤的狀態(tài)進行存儲。目前，我國僅因尾礦造成的直接污染面積已達百萬畝，而且尾礦庫壩體高度隨著尾礦的大量堆放而增加，不安全隱患日益增大。據(jù)測算，每年因固體廢棄物的污染造成的經(jīng)濟損失在300億元人民幣左右，其中每年要花費10-15億元用于輸送尾礦，15-25億元用于維護尾礦庫。

一方面，漿液固液分離產(chǎn)生的滲濾液可能含有大量污染物質(zhì)(如重金屬、強酸、強堿、氟離子等)，滲透入地下水可能造成處置場地及其周邊地區(qū)環(huán)境污染和生態(tài)破壞，其影響將是持久性的。

另一方面，濕排處置場地生產(chǎn)運行期間始終處于儲水運行狀態(tài)，一旦潰壩，顆粒態(tài)固體廢棄物和滲濾液(一般污染物含量高)組成的高勢能體，成為泥石流危害波及范圍較大，對下游的人員安全與環(huán)境安全造成重點影響。

(2)干排法

干排法是近年來新的工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物(如尾礦)處理技術(shù)，是通過機械壓濾、真空過濾、多段濃密以及沉淀池等工藝將工廠生產(chǎn)的工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物實現(xiàn)干料和水的最大化分離，干料再運輸至堆場儲存，水則可以回工廠利用。

一、干排法的優(yōu)點：

1)節(jié)約大量生產(chǎn)用水，回水利用率高，降低了堆存場地水污染的環(huán)境風(fēng)險，即減少了污水處理費用，也有利于回收廢水中的有價物質(zhì)；

2)干排的工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物(如尾礦)可以二次利用，如建筑材料、填充采空區(qū)等；

3)干排筑壩工程量小，對要求場地要求小，節(jié)約占地面積，可以不建設(shè)常規(guī)的尾礦庫，可以利用現(xiàn)有的尾礦庫，甚至可只建設(shè)簡單的堆場。同等庫容條件下，實際庫容比濕排庫大30％(濕排有很大的水區(qū)、考慮防洪庫容等)；

4)閉庫后的土地復(fù)墾與生態(tài)恢復(fù)周期短，對周圍的環(huán)境的污染和影響小，可以分期恢復(fù)，工作面積小。

5)干排堆存的尾礦庫生產(chǎn)運行期間(暴雨短時積水除外)，大多處于無水運行狀態(tài)，壩體垮塌后影響范圍較小。

二、干排法的缺點：

1)干排法能大幅減少輸送量(只運輸干料)，但在工廠與處置場地之間非長距離、高揚程輸送情況下，干料一般用帶式運輸機或自卸汽車運輸?shù)教幹脠龅?，成?需要二次轉(zhuǎn)運)反而比濕排的水力輸送法高。

2)干排法的前期設(shè)備(如機械過濾設(shè)備)投資相對較高，建設(shè)周期長。

3)干排法不適合在我國南方等多雨地區(qū)使用，干排堆體在大量和長期雨水作用下，顆粒態(tài)固體廢棄物容易流態(tài)化，流態(tài)化后其力學(xué)強度很低，易引起堆場邊坡失穩(wěn)、坍塌、滑坡、泥石流等安全風(fēng)險的問題；且大量的固體廢棄物會隨著雨水，污染下游河流、土地。

另外，針對尾礦干排和濕排的經(jīng)濟性比較如下表1所示：

表1尾礦干排與傳統(tǒng)濕排經(jīng)濟性對比

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)及方法，其綜合了“濕排法”和“干排法”的優(yōu)點，固廢運輸和處置費用較低，廢水大部分可回收，減少對環(huán)境影響，適用于南方等多雨環(huán)境，土工管袋包裹下的膠囊態(tài)固體廢棄物不會像干堆法處置的固體廢棄物一樣在降水的作用下容易重新流態(tài)化，堆放膠囊態(tài)的固體廢棄物的堆場安全穩(wěn)定性高，不易發(fā)生堆場邊坡失穩(wěn)、坍塌、滑坡、泥石流等安全風(fēng)險的問題，即使垮塌后影響范圍也很小，風(fēng)險可控。

本發(fā)明的實施方式提供了一種工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)，其包括：將固廢漿液輸送至處置場地的前端輸送單元；對固廢漿液進行處置的后端處理單元；后端處理單元包括：輸入端接于前端輸送單元的混合管道；脫水堆存場地，其包括：透水堆石壩、設(shè)置于透水堆石壩一側(cè)的土工管袋堆存體、設(shè)置于透水堆石壩另一側(cè)且用于收集來自土工管袋堆存體所滲出的滲濾液的滲濾液收集池，土工管袋堆存體層疊堆放有若干土工管袋，混合管道將固廢漿液輸送至土工管袋堆存體各土工管袋，土工管袋堆存體的底部設(shè)置有滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)綜合了“濕排法”和“干排法”的優(yōu)點，固廢運輸和處置費用較低，廢水大部分可回收，減少對環(huán)境影響，適用于南方等多雨環(huán)境，土工管袋包裹下的膠囊態(tài)固體廢棄物不會像干堆法處置的固體廢棄物一樣在降水的作用下容易重新流態(tài)化，堆放膠囊態(tài)的固體廢棄物的堆場安全穩(wěn)定性高，不易發(fā)生堆場邊坡失穩(wěn)、坍塌、滑坡、泥石流等安全風(fēng)險的問題，即使垮塌后影響范圍也很小，風(fēng)險可控。

進一步，混合管道采用蛇形混合管道。

進一步，滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)下方設(shè)置有防滲層。

建立前述工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)的方法，其包括：

利用水力輸送法將固廢漿液輸送至處置場地；

利用土工管袋裝填固廢漿液；

利用裝填有固廢漿液的土工管袋堆疊構(gòu)成土工管袋堆存體；

利用設(shè)置于土工管袋堆存體底部的滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)將滲濾液導(dǎo)向滲濾液收集池；

其中，土工管袋堆存體與滲濾液收集池之間設(shè)置有可讓滲濾液通過的透水堆石壩。

進一步，水力輸送法中的輸送固廢漿液的管道中添加有脫水藥劑，如絮凝劑、固結(jié)劑、膠結(jié)劑等，需根據(jù)固廢的種類性質(zhì)及輸送漿液的含有的物質(zhì)不同，試驗確定脫水藥劑種類和添加數(shù)量。

進一步，水力輸送法中的輸送管道末端設(shè)置有蛇形混合管道，經(jīng)過水力攪拌，藥劑與固廢漿液中的微小的固體顆粒作用絮凝膠結(jié)成大顆粒。

進一步，土工管袋由土工布編織而成，有效容積2-2000m³,寬條抗拉強度50-100kn/m，工廠縫合強度10-100kn/m，cbr頂破強力1-10kn，等效孔徑0.1-0.5mm。利用袋壁壓力和自重作用，混合溶液中的固廢大顆粒逐漸在土工管袋內(nèi)表面形成反濾層，固體廢棄物被截留在土工管袋中，經(jīng)過自然脫水3～5周，脫水固結(jié)后的呈土工管袋包裹的固體廢棄物，該膠囊態(tài)的固體廢棄物具有良好力學(xué)強度；而大部分的水可通過袋布過濾排出，通過先布置好的濾液收集系統(tǒng)收集后，可回用于生產(chǎn)；或者在加入脫水藥劑的同時，加入污水處理的藥劑(如對于總磷超標的廢水，加入適量的氯化鐵，使得形成磷酸鹽沉淀的形式固結(jié)在土工管袋中；對于重金屬超標的廢水，加入適量的重金屬螯合劑)，使得土工管袋相當(dāng)于水處理的單元，最終實現(xiàn)濾液達標排放。

附圖說明

圖1為工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)工藝流程圖；

圖2為工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)中土工管袋充填與脫水示意圖；

圖3為工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)中土工管袋安全堆存系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明的實施方式提供了一種工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)，參見圖3，其包括前端輸送單元和后端處理單元。將固廢漿液輸送至處置場地的前端輸送單元以固廢漿液的形式輸送至處置場地，例如安裝有輸送泵的輸送管道構(gòu)成的前段輸送單元(圖中未示)。對固廢漿液進行處置的后端處理單元包括：輸入端接于前端輸送單元的混合管道，例如蛇形混合管道；脫水堆存場地，其包括：透水堆石壩2、設(shè)置于透水堆石壩一側(cè)(即圖3的右側(cè))的土工管袋堆存體、設(shè)置于透水堆石壩另一側(cè)(即圖3的左側(cè))且用于收集來自土工管袋堆存體所滲出的滲濾液的滲濾液收集池1，滲濾液收集池的海拔高度要低于土工管袋堆存體所在的工作面，土工管袋堆存體層疊堆放有若干土工管袋3，混合管道將固廢漿液輸送至土工管袋堆存體各土工管袋3，土工管袋堆存體的底部設(shè)置有滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)4。

值得一提的是，對于濾液含有污染物的項目，脫水堆存場地布置時，滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)4下方設(shè)置有防滲層5。

參見圖2，土工管袋采用土工布編織而成，容積為2～2000m³，根據(jù)現(xiàn)場需要進行選擇，而土工管袋為長方體或者圓柱體，從圖2可知，土工管袋具有采用預(yù)制塊構(gòu)成的漿液填充口a，該圖示出了水位線b、固廢顆粒固結(jié)物c。

參見圖1，建立前述工礦業(yè)顆粒態(tài)固體廢棄物的脫水與安全堆存一體化系統(tǒng)的方法，其包括：

步驟1、利用水力輸送法將固廢漿液輸送至處置場地：采用“濕排法”輸送方式，使用成熟的、綜合費用低的水力輸送法(管道泵送方法)，以固廢漿液的形式，管道輸送到處置場地中。

步驟2、利用土工管袋裝填固廢漿液，并利用裝填有固廢漿液的土工管袋堆疊構(gòu)成土工管袋堆存體，并利用設(shè)置于土工管袋堆存體底部的滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)將滲濾液導(dǎo)向滲濾液收集池：固廢漿液充填入土工管袋(由聚丙烯或者聚乙烯類樹脂等為原料的土工布編織而成，有效容積2-2000m³,寬條抗拉強度50-100kn/m，工廠縫合強度10-100kn/m，cbr頂破強力1-10kn，等效孔徑0.1-0.5mm，構(gòu)造如圖2所示)中，利用袋壁壓力和自重作用，混合溶液中的固廢大顆粒逐漸在土工管袋內(nèi)表面形成反濾層，固體廢棄物被截留在土工管袋中，經(jīng)過自然脫水3～5周，脫水固結(jié)后的呈土工管袋包裹的固體廢棄物，該膠囊態(tài)的固體廢棄物具有良好力學(xué)強度；而大部分的水可通過袋布過濾排出，通過先布置好的濾液收集系統(tǒng)收集后，可回用于生產(chǎn)；或者在加入脫水藥劑的同時，加入污水處理的藥劑(如對于總磷超標的廢水，加入適量的氯化鐵，使得形成磷酸鹽沉淀的形式固結(jié)在土工管袋中；對于重金屬超標的廢水，加入適量的重金屬螯合劑)，使得土工管袋相當(dāng)于水處理的單元，最終實現(xiàn)濾液達標排放。

其中，土工管袋堆存體與滲濾液收集池之間設(shè)置有可讓滲濾液通過的透水堆石壩，該透水堆石壩在發(fā)揮透水作用的同時，還能夠?qū)ν凉す艽汛骟w起到支撐作用，防止發(fā)生堆場邊坡失穩(wěn)、坍塌、滑坡、泥石流等安全風(fēng)險的問題。

在步驟2之前還包括如下步驟：水力輸送法中的輸送固廢漿液的管道中添加有脫水藥劑，如絮凝劑、固結(jié)劑、膠結(jié)劑等，需根據(jù)固廢的種類性質(zhì)及輸送漿液的含有的物質(zhì)不同，試驗確定脫水藥劑種類和添加數(shù)量。保持固廢漿液污泥濃度(1％-20％)，缺水需補充水。并且，水力輸送法中的輸送管道末端設(shè)置有蛇形混合管道，經(jīng)過水力攪拌，藥劑與固廢漿液中的微小的固體顆粒作用絮凝膠結(jié)成大顆粒。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實施方式是實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施例，而在實際應(yīng)用中，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。