CN107814474B - 河道淤泥的处理方法 - Google Patents

河道淤泥的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种河道淤泥的处理方法，该河道淤泥的处理方法先采用抓斗船或者挖泥船，将河底的淤泥抓到或吹填到驳船上、拖船上或岸上堆泥区，然后堆积的淤泥按如下步骤处理：（1）机械脱水，至淤泥的含水量低于15%；（2）向经步骤（1）处理后的淤泥中加入微生物，搅拌反应，鼓风换气，至淤泥的含水量低于5%；（3）取经步骤（2）处理后的淤泥，电渗透脱水至恒重，具有提高脱水率的效果。

Description

河道淤泥的处理方法
技术领域
本发明涉及河道淤泥的处理方法。
背景技术
在静水或缓慢的流水环境中沉积，经物理化学和生物化学作用形成的，未固结的软弱细粒或极细粒土为淤泥。淤泥是一种十分有效的生物资源，其含有丰富的有机物质及N、P等营养元素。但淤泥中含有有毒有害重金属及病原菌等有害物质，如果不加以处理而任意堆放，造成环境污染，因此淤泥的处理较为重要。
申请公布号为CN106836357A、申请公布日为2017年6月13日的中国专利公开了一种河道清淤***，其先清理出河道淤泥，然后将淤泥进行制成泥浆，将泥浆送入后处理***。
由于淤泥中含有相当的水分，若用采集的淤泥直接制浆，则后处理的体系较为庞大，后处理成本较高；为减小处理体系量，一般在后处理前需要对淤泥进行脱水处理，现有技术通常采用机械干燥的方法进行脱水。淤泥内的水分形态主要以间隙水、毛细结合水、弱结合水和强结合水存在；(1)间隙水：主要被淤泥颗粒包围，但不直接与淤泥絮体重的颗粒结合；(2)毛细结合水：包括在毛细压力作用下在固体颗粒的接触面上形成的楔形毛细结合水和在固体本身裂隙中存在的裂隙毛细结合水；(3)弱结合水：受到比表面积大的颗粒的表面张力吸附的水分；(4)强结合水：指的是微生物细胞内部的水。机械处理仅能处理间隙水，对于其他形式的水脱水效果差，因此研发出一种更高脱水率的淤泥处理方法具有一定的生产应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种河道淤泥的处理方法，具有提高脱水率的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种河道淤泥的处理方法，先采用抓斗船或者挖泥船，将河底的淤泥抓到或吹填到驳船上、拖船上或岸上堆泥区，然后堆积的淤泥按如下步骤处理：
(1)机械脱水，至淤泥的含水量低于15％；
(2)向经步骤(1)处理后的淤泥中加入微生物，搅拌反应，鼓风换气，至淤泥的含水量低于5％；
(3)取经步骤(2)处理后的淤泥，电渗透脱水至恒重。
通过机械脱水将淤泥中的全部或绝大多数的重力水和少量的其他水除去，减少重力水对其他脱水过程的影响；在步骤(2)中，淤泥和微生物混合，发酵产热，使淤泥中绝大部分的毛细结合水、弱结合水和强结合水脱离束缚而变成自由水，这些自由水在产热的体系中更易挥发，并同时被鼓风换气带走，大大的降低淤泥中的水分；在步骤(3)中，淤泥中的水分较少，同时在电场中，受到电场力作用，带负电荷的颗粒向阳极运动，在扩散层的带正电荷离子携带水分向阴极运动，形成电渗透现象，而固体颗粒因为粒径较大而被多孔固体滤膜截留，而水分子能通过，达到了固液分离的效果；采用上述技术方案，可大大的提高脱水率。
进一步优选为：步骤(1)中，所述机械脱水包括依次设置的第一沉降脱水、第二沉降脱水和离心脱水；在所述第二沉降脱水前，向淤泥中添加絮凝剂，絮凝剂和淤泥的质量比为2％～5％:1。
采用上述技术方案，刚采集的淤泥中含有相当的水分，采用自然沉降的第一沉降脱水仍能起到较好的固液分离，同时成本较低；而经过第一沉降脱水后的淤泥中水分含量降低，若再采用自然沉降则相比第一沉浸脱水的时间长的多，而采用絮凝剂则可以破坏淤泥的乳化现象而加速分离，大大的加快固液分离效率；沉降脱水主要通过重力进行分离而离心脱水主要通过离心力进行分离，离心脱水在高速下进行，其脱水效率和效果由于沉降脱水的，因此可进一步的降低脱水率；将三种方式采用特定的顺序组合，可在最短时间内达到最佳脱水效果。
进一步优选为：所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺和聚合氯化铝；絮凝剂中，聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的质量比为4～6:1。
采用上述技术方案，在第二沉降脱水时，加快固液分离的速度，同时也提高固液分离的效果。
进一步优选为：所述絮凝剂还包括活性炭；絮凝剂中，活性炭、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的质量比为0.5～0.8:4～6:1。
采用上述技术方案，在第二沉降脱水时，进一步加快固液分离的速度，也进一步提高固液分离的效果，同时将淤泥中的部分杂质吸附，减少水中的杂质而便于水的后处理。
进一步优选为：步骤(2)中，微生物包括硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌；硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌的质量比为1:0.5～1.5:0.5～0.8:0.5～0.8:1.0～1.2:0.2～0.4。
采用上述技术方案，在鼓风的条件下，这些微生物利用易降解的微生物进行好氧呼吸，在满足自身生长繁殖需求的同时释放出大量的生物能，这些能量使得淤泥温度显著提高，采用上述组合的微生物可将淤泥的温度提高至75～80℃，可进一步促进毛细结合水、弱结合水和强结合水的进一步脱离束缚而变成自由水，这些自由水在产热的体系中更易挥发，并同时被鼓风换气带走，大大的降低淤泥中的水分。
进一步优选为：微生物中混有PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物，PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和微生物的质量比为5％～8％:1。
采用上述技术方案，对淤泥和微生物起到分散作用，减少局部脱水差的情况；同时微生物在该条件下仍能保持较优的活性。
进一步优选为：所述PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物选用P123型。
采用上述技术方案，对淤泥和微生物的分散效果更佳。
进一步优选为：步骤(2)的鼓风换气步中，同时鼓入乙醇气体；乙醇气体中，乙醇的含量高于80wt％；步骤(2)结束后，淤泥中乙醇的余量为淤泥总量的2％～4％。
采用上述技术方案，乙醇气体的存在可以加快换气效率，同时乙醇的存在还为后续的电渗透脱水提供加快速度的介质。
进一步优选为：电渗透脱水时，淤泥中添有生石灰，生石灰和淤泥的质量比为5％～8％:1。
采用上述技术方案，进一步提高脱水率。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过机械脱水将淤泥中的全部或绝大多数的重力水和少量的其他水除去，然后利用微生物的发酵产热，使淤泥中绝大部分的毛细结合水、弱结合水和强结合水脱离束缚而变成自由水，这些自由水在产热的体系中更易挥发，并同时被鼓风换气带走，之后在电场中，固体颗粒因为粒径较大而被多孔固体滤膜截留，而水分子能通过，大大的提高了脱水率；本申请的处理方法层层递进，在高脱水率的前提下，还大大的加快脱水速率，降低处理成本。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
实施例1：一种河道淤泥的处理方法，先采用抓斗船或者挖泥船，将河底的淤泥抓到或吹填到驳船上、拖船上或岸上堆泥区，然后堆积的淤泥(含水量为80wt％，取样1吨)按如下步骤处理：
(1)机械脱水
①第一沉降脱水：采用自然沉降脱水，沉降30min后去上清液得到含水量为30wt％的淤泥；
②第二沉降脱水：在第二沉降脱水前，向淤泥中添加絮凝剂，絮凝剂和淤泥的质量比为3％:1；絮凝剂包括活性炭、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝，且絮凝剂中聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的质量比为0.6:5:1；沉降10min后去上清液得到含水量为10wt％的淤泥；
③离心脱水：采用工业高速离心机，以6000～10000r/min的速度离心处理5min后去上清液得到含水量为6wt％的淤泥；
(2)微生物干化
向经步骤(1)处理后的淤泥中加入微生物和PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物，搅拌反应，鼓风换气；鼓风换气步中，同时鼓入乙醇气体；乙醇气体中，乙醇的含量为95wt％，步骤(2)结束后淤泥中乙醇的余量为淤泥总量的3％；
其中，PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物(型号为P123型)和微生物的质量比为6％:1；微生物包括硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌，硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌的质量比为1:1.0:0.6:0.6:1.1:0.3；
微生物干化35min后得到含水量为2wt％的淤泥；
(3)电渗透脱水
电渗试验箱的材质为有机玻璃，电渗透脱水采用现有的方法进行，另在淤泥中添加生石灰，生石灰和淤泥的质量比为6％:1；
30min后得到含水量为0.2wt％的淤泥；
1吨水(精确值为1001kg)的脱水时间为120min；处理前的含水量为80wt％，处理后的含水量为0.2wt％；处理前淤泥中的干重为1001×(1-80％)kg＝200kg，处理后淤泥中的干重为195×(1-0.2％)kg＝195kg。
实施例2：一种河道淤泥的处理方法，先采用抓斗船或者挖泥船，将河底的淤泥抓到或吹填到驳船上、拖船上或岸上堆泥区，然后堆积的淤泥(含水量为85wt％，取样2吨)按如下步骤处理：
(1)机械脱水
①第一沉降脱水：采用自然沉降脱水，沉降30min后去上清液得到含水量为40wt％的淤泥；
②第二沉降脱水：在第二沉降脱水前，向淤泥中添加絮凝剂，絮凝剂和淤泥的质量比为5％:1；絮凝剂包括活性炭、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝，且絮凝剂中聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的质量比为0.8:6:1；沉降10min后去上清液得到含水量为15wt％的淤泥；
③离心脱水：采用工业高速离心机，以6000～10000r/min的速度离心处理5min后去上清液得到含水量为8wt％的淤泥；
(2)微生物干化
向经步骤(1)处理后的淤泥中加入微生物和PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物，搅拌反应，鼓风换气；鼓风换气步中，同时鼓入乙醇气体；乙醇气体中，乙醇的含量为90wt％，步骤(2)结束后淤泥中乙醇的余量为淤泥总量的2％；
其中，PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物(型号为P123型)和微生物的质量比为8％:1；微生物包括硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌，硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌的质量比为1:1.5:0.8:0.8:1.2:0.4；
微生物干化45min后得到含水量为3.5wt％的淤泥；
(3)电渗透脱水
电渗试验箱的材质为有机玻璃，电渗透脱水采用现有的方法进行，另在淤泥中添加生石灰，生石灰和淤泥的质量比为6％:1；
25min后得到含水量为0.4wt％的淤泥；
2吨水(精确值为2005kg)的脱水时间为125min；处理前的含水量为85wt％，处理后的含水量为0.4wt％；处理前淤泥中的干重为2005×(1-85％)kg＝301kg，处理后淤泥中的干重为291×(1-0.4％)kg＝290kg。
实施例3：一种河道淤泥的处理方法，先采用抓斗船或者挖泥船，将河底的淤泥抓到或吹填到驳船上、拖船上或岸上堆泥区，然后堆积的淤泥(含水量为90wt％，取样0.8吨)按如下步骤处理：
(1)机械脱水
①第一沉降脱水：采用自然沉降脱水，沉降30min后去上清液得到含水量为35wt％的淤泥；
②第二沉降脱水：在第二沉降脱水前，向淤泥中添加絮凝剂，絮凝剂和淤泥的质量比为2％:1；絮凝剂包括活性炭、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝，且絮凝剂中聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的质量比为0.5:4:1；沉降10min后去上清液得到含水量为18wt％的淤泥；
③离心脱水：采用工业高速离心机，以6000～10000r/min的速度离心处理5min后去上清液得到含水量为10wt％的淤泥；
(2)微生物干化
向经步骤(1)处理后的淤泥中加入微生物和PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物，搅拌反应，鼓风换气；鼓风换气步中，同时鼓入乙醇气体；乙醇气体中，乙醇的含量为80wt％，步骤(2)结束后淤泥中乙醇的余量为淤泥总量的4％；
其中，PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物(型号为P123型)和微生物的质量比为5％:1；微生物包括硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌，硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌的质量比为1:0.5:0.5:0.5:1.0:0.2；
微生物干化35min后得到含水量为2wt％的淤泥；
(3)电渗透脱水
电渗试验箱的材质为有机玻璃，电渗透脱水采用现有的方法进行，另在淤泥中添加生石灰，生石灰和淤泥的质量比为5％:1；
25min后得到含水量为0.2wt％的淤泥；
0.8吨水(精确值为803kg)的脱水时间为105min；处理前的含水量为90wt％，处理后的含水量为0.2wt％；处理前淤泥中的干重为803×(1-90％)kg＝80kg，处理后淤泥中的干重为75×(1-0.2％)kg＝75kg。
实施例4：一种河道淤泥的处理方法，与实施例1的不同之处在于，第二沉降脱水时，絮凝剂和淤泥的质量比为1％:1；絮凝剂中，活性炭、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的质量比为0.2:2:1；
1吨水(精确值为1001kg)的脱水时间为300min；处理前的含水量为80wt％，处理后的含水量为3wt％；处理前淤泥中的干重为1001×(1-80％)kg＝200kg，处理后淤泥中的干重为157×(1-3％)kg＝152kg。
实施例5：一种河道淤泥的处理方法，与实施例1的不同之处在于，第二沉降脱水时，絮凝剂和淤泥的质量比为8％:1；絮凝剂中，活性炭、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的质量比为1.2:8:1；
1吨水(精确值为1001kg)的脱水时间为350min；处理前的含水量为80wt％，处理后的含水量为4wt％；处理前淤泥中的干重为1001×(1-80％)kg＝200kg，处理后淤泥中的干重为163×(1-4％)kg＝156kg。
实施例6：一种河道淤泥的处理方法，与实施例1的不同之处在于，絮凝剂和淤泥的质量比为6％:1；第二沉降脱水时，絮凝剂中不含活性炭；
1吨水(精确值为1001kg)的脱水时间为405min；处理前的含水量为80wt％，处理后的含水量为5wt％；处理前淤泥中的干重为1001×(1-80％)kg＝200kg，处理后淤泥中的干重为161×(1-5％)kg＝153kg。
实施例7：一种河道淤泥的处理方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中，硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌的质量比为1:0.2:0.2:0.2:0.8:0.1，PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和微生物的质量比为4％:1；
1吨水(精确值为1001kg)的脱水时间为269min；处理前的含水量为80wt％，处理后的含水量为2.1wt％；处理前淤泥中的干重为1001×(1-80％)kg＝200kg，处理后淤泥中的干重为172×(1-2.1％)kg＝168kg。
实施例8：一种河道淤泥的处理方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中，硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌的质量比为1:2:1.0:1.0:1.5:0.5，PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和微生物的质量比为10％:1；
1吨水(精确值为1001kg)的脱水时间为301min；处理前的含水量为80wt％，处理后的含水量为2.8wt％；处理前淤泥中的干重为1001×(1-80％)kg＝200kg，处理后淤泥中的干重为151×(1-2.8％)kg＝147kg。
实施例9：一种河道淤泥的处理方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中，微生物中未混有PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物；
1吨水(精确值为1001kg)的脱水时间为471min；处理前的含水量为80wt％，处理后的含水量为5wt％；处理前淤泥中的干重为1001×(1-80％)kg＝200kg，处理后淤泥中的干重为131×(1-5％)kg＝124kg。
实施例10：一种河道淤泥的处理方法，与实施例1的不同之处在于，步骤(3)中未添加生石灰；
1吨水(精确值为1001kg)的脱水时间为150min；处理前的含水量为80wt％，处理后的含水量为2wt％；处理前淤泥中的干重为1001×(1-80％)kg＝200kg，处理后淤泥中的干重为191×(1-2％)kg＝187kg。

Claims (2)

1.一种河道淤泥的处理方法，其特征在于，先采用抓斗船或者挖泥船，将河底的淤泥抓到或吹填到驳船上、拖船上或岸上堆泥区，然后堆积的淤泥按如下步骤处理：
（1）机械脱水，至淤泥的含水量低于15%；
（2）向经步骤（1）处理后的淤泥中加入微生物，搅拌反应，鼓风换气，至淤泥的含水量低于5%；
（3）取经步骤（2）处理后的淤泥，电渗透脱水至恒重，
步骤（1）中，所述机械脱水包括依次设置的第一沉降脱水、第二沉降脱水和离心脱水；在所述第二沉降脱水前，向淤泥中添加絮凝剂，絮凝剂和淤泥的质量比为2%~5%:1，所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和活性炭；絮凝剂中，活性炭、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝的质量比为0.5~0.8:4~6:1，
步骤（2）的鼓风换气步骤中，同时鼓入乙醇气体；乙醇气体中，乙醇的含量高于80wt%；步骤（2）结束后，淤泥中乙醇的余量为淤泥总量的2%~4%，
步骤（2）中，微生物包括硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌；硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌、芽孢杆菌、光合菌和聚磷菌的质量比为1:0.5~1.5:0.5~0.8:0.5~0.8:1.0~1.2:0.2~0.4，以及微生物中混有PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物，PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物和微生物的质量比为5%~8%:1，
电渗透脱水时，淤泥中添有生石灰，生石灰和淤泥的质量比为5%~8%:1。
2.根据权利要求1所述的河道淤泥的处理方法，其特征在于，所述PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物选用P123型。
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