申请日2018.07.03
公开(公告)日2019.02.12
IPC分类号C02F11/121
摘要
本实用新型公开了一种高含水工程污泥快速资源化装置，包括污泥容器，污泥容器的两侧边均开有排水出口，排水出口均连接有排水管道，排水管道上设置有排水泵，排水管道另一端连通有排水接纳池，污泥容器的底面及四周侧壁分别铺设有底面不透气薄膜和侧面不透气薄膜，底面不透气薄膜上铺设有下无纺土工布层，下无纺土工布层上设置有一集水层，集水层上铺设有上无纺土工布层。本实用新型其设计合理，便于人们的实施和操作，从而能够将高含水工程污泥快速资源化，可以达到除废趋利，污泥变为可资利用的泥土的环保目标，其具有重要的环境保护功能和变废为宝的经济价值，从而具极大的应用前景。
权利要求书
1.一种高含水工程污泥快速资源化装置，其特征在于，包括污泥容器，污泥容器的两侧边均开有排水出口，排水出口均连接有排水管道，排水管道上设置有排水泵，排水管道另一端连通有排水接纳池，污泥容器的底面及四周侧壁分别铺设有底面不透气薄膜和侧面不透气薄膜，底面不透气薄膜上铺设有下无纺土工布层，下无纺土工布层上设置有一集水层，集水层上铺设有上无纺土工布层;污泥容器中加入待处理工程污泥，待处理工程污泥两侧边与污泥容器侧壁的侧面不透气薄膜间隔一定间隙，其待处理工程污泥两侧边与污泥容器侧壁的两侧面不透气薄膜间隔一定间隙的距离至少为5cm，待处理工程污泥上表面覆盖有一金属盖板，金属盖板与待处理工程污泥之间设置有上表面无纺土工布层，金属盖板上设置有振动棒一孔、振动棒二孔和真空管孔;污泥容器的待处理工程污泥内部埋设有真空压力传感器，真空压力传感器连接有外部的真空压力表;从振动棒一孔、振动棒二孔和真空管孔中分别插有垂直振动棒一、垂直振动棒二和真空管，垂直振动棒一和垂直振动棒二插入到待处理工程污泥内部中，真空管高出真空管孔的水平表面，垂直振动棒一和垂直振动棒二的高度相一致，垂直振动棒一、垂直振动棒二和真空管均呈矩阵等间距分布，所述垂直振动棒一上端面与金属盖板的距离小于垂直振动棒二与金属盖板的距离，所述垂直振动棒一和垂直振动棒二均通过连接线相互连接，连接线连接有外部设备的空压机，真空管之间通过管道相互连通，管道与外部设备的真空泵相连接;金属盖板上表面设置大功率振动器，大功率振动器分别与外部设备的空压机和外部设备的真空泵相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高含水工程污泥快速资源化装置，其特征在于，所述下无纺土工布层采用的规格型号为150g/m2;所述上无纺土工布层采用的规格型号是150g/m2针织布;所述上表面无纺土工布层采用的规格型号为150g/m2针织布，其上表面无纺土工布层为一层上表面无纺土工布层或两层上表面无纺土工布层。
3.根据权利要求1所述的一种高含水工程污泥快速资源化装置，其特征在于，所述集水层采用的是含泥量小于3%的中粗砂或卵石层，其集水层的厚度为0.2m。
4.根据权利要求1所述的一种高含水工程污泥快速资源化装置，其特征在于，所述污泥容器安装在地面上形成固定式污泥容器即固定式处理装置。
5.根据权利要求1所述的一种高含水工程污泥快速资源化装置，其特征在于，所述污泥容器安装在移动的自卸车上形成移动式污泥容器即移动式处理装置。
6.根据权利要求1所述的一种高含水工程污泥快速资源化装置，其特征在于，还包括在金属盖板上表面放置静压荷载体，静压荷载体可采用为10千牛的预制砼或液压千斤顶。
说明书
一种高含水工程污泥快速资源化装置
技术领域
本实用新型涉及工程建设中污泥处理技术领域，尤其涉及一种高含水工程污泥快速资源化方法与装置。
背景技术
自上世纪八十年末以来，国内开展了大规模的各类工程建设，在基础施工中会产生大量高含水工程污泥(如钻孔灌注桩和深层搅拌桩成孔、深基坑开挖等等)，这种流态状泥水混合物因原始地层、施工方式的不同而有物质组份、粒度成分、含水量大小、油类污物的不同。这种工程污泥如就地排放会造成施工场地的环境恶化与施工不便。目前在城市施工中为确保城市环境洁净大多数采用泥浆罐车运送到郊外排放或倒入河中或围地集淤，前者会导致河水污染和河道阻塞，后者要占用大量土地而成人畜不能前往的荒地，导致土地闲置。
为了变废为宝，人们对工程污泥进行了众多资源化研究，但大多是采用投放添加剂的方式将高含水污泥粘合固化，或施加粘合剂后机械碾压成土。这类方法虽然效果好，但成本高，且不能现场大量处理工程污泥、工期时间较长等缺点。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种高含水工程污泥快速资源化方法与装置，其实现了可就地处理高含水工程污泥，降低了处理的成本，处理的时间也大大得到缩短，简化了工艺，有利于对现有高含水工程污泥改造，从而具有极大的环保社会效应和经济意义。
为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：
一种高含水工程污泥快速资源化方法，包括如下步骤：
S1、采集待处理工程污泥数据，对待处理工程污泥采集其工程污泥含水率、粒度成分、振动固有频率及工程污泥产出量的数据，根据上述数据来设计快速资源化技术参数与处理装置，高含水工程污泥快速资源化的实施技术参数1)工程污泥含水率W≤200%;2)工程污泥的自振固有频率20Hz→40Hz;3)资源化工期时间t，当工程污泥含水率W为140%～200%区间时，工期时间t为36h～48h，当工程污泥含水率W<140%时，工期时间t为36h;4)振动棒间距为0.6m～0.8m，当工程污泥含水率W与粘粒含量(工程污泥中粘粒的含量)都较高时，振动棒间距采用较小值，反之用大值;5)真空管与振动棒间距0.3m～ 0.4m，当工程污泥含水率W与粘粒含量(工程污泥中粘粒的含量)都较高时用小值，反之用大值;6)静力预压荷载：从10kPa→40kPa(静压荷载10kPa→40kPa);7)污泥容器污泥围压压力(围压是指岩石的周围岩体对它施加的压力)≤40kPa(20kPa～40kPa);8)污泥资源化后泥土含水率：在以粘粒为主时工程污泥含水率W≤48%，在以粉粒为主时工程污泥含水率W≤38%;
S2、安装处理装置，①处理装置为一污泥容器，污泥容器的两侧边均开有排水出口，排水出口均连接有排水管道，排水管道上设置有排水泵，排水管道另一端连通有排水接纳池，污泥容器的底面及四周侧壁分别铺设有底面不透气薄膜和侧面不透气薄膜，底面不透气薄膜上铺设有下无纺土工布层，下无纺土工布层上设置有一集水层，集水层上铺设有上无纺土工布层;②污泥容器中加入待处理工程污泥，待处理工程污泥两侧边与污泥容器侧壁的侧面不透气薄膜间隔一定间隙，其待处理工程污泥两侧边与污泥容器侧壁的两侧面不透气薄膜间隔一定间隙的距离至少为5cm，具体的其间隙距离优选为5cm，通过该间隙能够排出水分，有利于后序的处理促使污泥中的水快速升压并排出，高含水污泥变为低含水泥土，金属盖板的两侧边与污泥容器的内壁间距为0.3mm～0.5mm，待处理工程污泥上表面覆盖有一金属盖板，金属盖板与待处理工程污泥之间设置有上表面无纺土工布层，金属盖板上设置有振动棒一孔、振动棒二孔和真空管孔;③污泥容器的待处理工程污泥内部埋设有真空压力传感器，真空压力传感器连接有外部的真空压力表;④从振动棒一孔、振动棒二孔和真空管孔中分别插有垂直振动棒一、垂直振动棒二和真空管，垂直振动棒一和垂直振动棒二插入到待处理工程污泥内部中，真空管高出真空管孔的水平表面，垂直振动棒一和垂直振动棒二的高度相一致，垂直振动棒一、垂直振动棒二和真空管均呈矩阵等间距分布，所述垂直振动棒一上端面与金属盖板的距离小于垂直振动棒二与金属盖板的距离，所述垂直振动棒一和垂直振动棒二均通过连接线相互连接，连接线连接有外部设备的空压机，真空管之间通过管道相互连通，管道与外部设备的真空泵相连接;⑤金属盖板上表面设置大功率振动器，大功率振动器分别与外部设备的空压机和外部设备的真空泵相连接;
S3、操作处理装置，①在金属盖板上表面放置静压荷载体，直到污泥容器内的污泥围压上升到10kPa～40kPa;②开启大功率振动器;③同时启动空压机和真空泵，垂直振动棒一、垂直振动棒二和真空管对污泥容器内污泥形成正压与负压藕合，泥体内与上部正压振动叠加的振动排水固结，通过开启排水泵把不断上下移动中污泥体内的水抽出到排水接纳池之中;④同时观测真空压力表、排水管道的出水量和金属盖板的下沉变化状况，调整空压机改变振动棒的振动频率使之接近污泥的自振固有频率，形成污泥容器内的污泥产生共振;⑤在排水管道的出水量接近于零或金属盖板的下沉不再下沉时，关闭空压机和真空泵，此时取出泥容器内的污泥进行含水率测定，当含水率测定的指标达到或接近设计值时处理施工结束，当含水率测定的指标未达到设计设计值，则调整大功率振动器、空压机和真空泵，直到泥土含水率达设计值为止。
所述S1步骤中待处理工程污泥快速资源化的各项技术参数按照工程污泥的工程污泥含水率W、污泥的自振固定频率ω0设定，具体为：工程污泥含水率W≤200%，自振固定频率ω0为20Hz→40Hz。
所述S2步骤中待处理工程污泥体内的垂直振动棒一和垂直振动棒二间距为0.6m～0.8m，垂直振动棒一和垂直振动棒二呈正方形分布，垂直振动棒一和垂直振动棒二入待处理工程污泥体内深度1.0m～ 1.3m，所述大功率振动器的功率大于30KW。
所述S3步骤中静压荷载体可采用为10千牛(kN)的预制砼或液压千斤顶，通过增加多个预制砼来调节金属盖板上静压荷载，通过调节液压千斤顶来调节金属盖板上静压荷载，从而有利于先对污泥施加静力荷载加压使含于其中的水产生高孔压，便于后续的共振手续的产生。
本实用新型的有益效果：通过本实用新型能够将含水量多在150%以上的高含水工程污泥进行可资利用，大大实现了资源的可重复利用，且高含水工程污泥中含有粘粒、粉粒、砂粒、混有油污、机质、重金属或排放的有害物质，若任意排放掉就会造成严重的环境污染，不利于现代提倡的绿色发展需求，也不利于现在提倡的人与自然和谐相处的发展理念。
在本实用新型的步骤S3操作处理装置中，本实用新型采用先在金属盖板上增加静压荷载体，通过对污泥施加静力荷载加压使含于其中的水产生高孔压，然后开启大功率振动器，再同时启动空压机和真空泵，使其对污泥的内外振动产生波动场，接下来进行调整大功率振动器、空压机和真空泵，使得振动频率达到或接近污泥的固有频率导致共振，同时真空泵通过的真空管对污泥体真空抽气，在真空管周围产生负压场，从而对污泥形成静动叠加和正压负压藕合的特种静动排水固结模式，促使污泥中的水快速升压并排出，高含水污泥变为低含水泥土。
本实用新型中在真空管周围产生负压场，从而对污泥形成静动叠加和正压负压藕合的特种静动排水固结模式，其污泥藕合振动排水固结机理：通过在泥面和污泥体内建立人工振动源波动场，将一定频率 (达到或接近污泥的固有频率)的机械波动传至某一设计深度范围的土体，使之产生共振现象。由于土体按不同间距和深度布设了多个振动源，共振时产生多个相重叠交接的振动环，使污泥产生大量微裂隙，并使受静压的孔隙水在真空负压场的作用下沿微裂隙快速渗流转化为自由水，并由真空管吸出，反复的上下振动和交替振动并与真空负压有机藕合可快速升高孔隙水压力梯度，并沿不断加大的裂隙中渗流，通过真空泵的真空管吸出，或者受压后自由水下渗到底部集水层经排水管道排出，达到污泥快速失水固化。本实用新型的高含水工程污泥快速资源化技术可在28h～48h内完成，时间极短，大大提高了效率，节约时间成本，从而减少成本的投入。
一种高含水工程污泥快速资源化装置，包括污泥容器，污泥容器的两侧边均开有排水出口，排水出口均连接有排水管道，排水管道上设置有排水泵，排水管道另一端连通有排水接纳池，污泥容器的底面及四周侧壁分别铺设有底面不透气薄膜和侧面不透气薄膜，底面不透气薄膜上铺设有下无纺土工布层，下无纺土工布层上设置有一集水层，集水层上铺设有上无纺土工布层;污泥容器中加入待处理工程污泥，待处理工程污泥两侧边与污泥容器侧壁的侧面不透气薄膜间隔一定间隙，其待处理工程污泥两侧边与污泥容器侧壁的两侧面不透气薄膜间隔一定间隙的距离至少为5cm，具体的其间隙距离优选为5cm，金属盖板的两侧边与污泥容器的内壁间距为0.3mm～0.5mm，待处理工程污泥上表面覆盖有一金属盖板，金属盖板与待处理工程污泥之间设置有上表面无纺土工布层，金属盖板上设置有振动棒一孔、振动棒二孔和真空管孔;污泥容器的待处理工程污泥内部埋设有真空压力传感器，真空压力传感器连接有外部的真空压力表;从振动棒一孔、振动棒二孔和真空管孔中分别插有垂直振动棒一、垂直振动棒二和真空管，垂直振动棒一和垂直振动棒二插入到待处理工程污泥内部中，真空管高出真空管孔的水平表面，垂直振动棒一和垂直振动棒二的高度相一致，垂直振动棒一、垂直振动棒二和真空管均呈矩阵等间距分布，所述垂直振动棒一上端面与金属盖板的距离小于垂直振动棒二与金属盖板的距离，所述垂直振动棒一和垂直振动棒二均通过连接线相互连接，连接线连接有外部设备的空压机，真空管之间通过管道相互连通，管道与外部设备的真空泵相连接;金属盖板上表面设置大功率振动器，大功率振动器分别与外部设备的空压机和外部设备的真空泵相连接。
所述下无纺土工布层采用的规格型号为150g/m2;所述上无纺土工布层采用的规格型号是150g/m2针织布;所述上表面无纺土工布层采用的规格型号为150g/m2针织布，其上表面无纺土工布层为一层上表面无纺土工布层或两层上表面无纺土工布层。
所述集水层采用的是含泥量小于3%的中粗砂或卵石层，其集水层的厚度为0.2m。
所述污泥容器安装在地面上形成固定式污泥容器即固定式处理装置，其固定式污泥容器即固定式处理装置其侧壁是通过木质件或金属件围堰而成的墙体，在地面上开挖有一基坑(尺寸为3m*3m，4m*4m、 5m*5m正方形)，其包括坑底及坑四壁密封膜与坑底的下层无纺土工布、集水层(厚度0.2m，可为砂石或其他带孔材料，但砂石层含泥量应小于3%)、上层无纺土工布、金属盖板(金属盖板上设置有孔，孔分别为插振动棒和真空管用)、振动棒、真空管、大功率振动器、真空压力表、静压荷载体、空压机、真空泵和排水出口，固定式污泥容器即固定式处理装置一般设计施工制作在为污泥产出现场地或泥土堆放场地。
所述污泥容器安装在移动的自卸车上形成移动式污泥容器即移动式处理装置，本实用新型采用自卸车上安装污泥容器，自卸车由车头和固定设备组成。
还包括在金属盖板上表面放置静压荷载体，静压荷载体可采用为10千牛的预制砼或液压千斤顶。
本实用新型的有益效果：本实用新型其设计合理，便于人们的实施和操作，从而能够将高含水工程污泥快速资源化，可以达到除废趋利，污泥变为可资利用的泥土的环保目标，其具有重要的环境保护功能和变废为宝的经济价值，从而具极大的应用前景;所述污泥容器安装在地面上形成固定式污泥容器即固定式处理装置，所述污泥容器安装在移动的自卸车上形成移动式污泥容器即移动式处理装置，其可按场地条件及环保要求选择固定式污泥容器即固定式处理装置(施工现场或固定地点)或移动式污泥容器即移动式处理装置，其可工厂系列化和集约化生产，更加能够满足现代的发展和使用需求。
本实用新型中的污泥容器的大小与多少取决于拟处理工程污泥的产出量与总量。考虑到振动棒的振动能量及处理后泥土的挖运，污泥容器的深度宜不深于2.0m，振动棒(垂直振动棒一、垂直振动棒二)的长度为1.0～1.3m，因工程污泥的粘滞度很高，振动棒间距不大于0.8m，真空管与振动棒间距不大于0.4m，真空管长度不应插入污泥容器底的集水层内，为防止对污泥静压时流泥涌出，其上表面无纺土工布层为一层上表面无纺土工布层或两层上表面无纺土工布层，金属盖板应焊接起吊环、振动棒一孔、振动棒二孔和真空管孔，孔间距为0.4m，真空管孔的孔径为30mm(插真空管用)，振动棒一孔和振动棒二孔的孔径为50mm(插振动棒用)，金属盖板尺寸应稍小于污泥容器表面尺寸，金属盖板的两侧边与污泥容器的内壁间距为0.3 mm～0.5mm。
