CN114477710A - 一种自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动优化絮凝‑大孔抗堵再生滤质的脱水***及方法,包括絮凝及脉冲输送装置、絮凝效果检测***、絮凝调节优化***以及大孔秸秆介质抽滤装置;絮凝及脉冲输送装置将絮凝剂与泥浆絮凝输送给絮凝效果检测***,絮凝效果检测***检测絮凝效果并输出絮凝优化信号;絮凝调节优化***调节絮凝剂掺量,通过大孔秸秆介质抽滤装置对泥浆进行过滤脱水,通过絮凝效果检测装置实时检测絮凝效果;通过自动优化絮凝的方式,使工程中性质多变的泥浆时刻处于最优的絮凝状态,同时采用了废弃秸秆制成的大孔过滤介质替代了常规的小孔过滤介质,配合前序最优絮凝状态的泥浆,极大程度的减轻了过滤介质的堵塞,实现了废弃泥浆的高效脱水减量化。
Description
技术领域
本发明涉及工程废弃泥浆减量化脱水技术领域,尤其是一种自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***及方法。
背景技术
随着我国城市化进程的推进,各类工程例如顶管、盾构以及污染底泥的疏浚工程数量越来越多,而每年通过这些工程产生的高含水率废弃泥浆达70亿方以上,这些高含水率废弃泥浆含有大量的粘粒、污染物,存在难以脱水沉降、处理成本高等大量问题。
絮凝预处理配合真空抽滤技术处理工程废弃泥浆是近些年提出的一种新型的针对高含水率废弃泥浆进行减量脱水化处理的技术,其技术原理是利用絮凝剂对废弃泥浆进行预处理后,使泥浆内细颗粒团聚成絮团,再通过真空负压对絮团-泥浆混合物进行抽滤处理,从而高效完成对高含水率泥浆的固液分离。这种技术成本低廉,占地较小,单位时间处理量高。
然而在实际工程中废弃泥浆通常性质多变,例如顶管废弃泥浆产生的废弃泥浆,其泥浆含水率、泥浆的粗细颗粒级配、黏土矿物成分等经常随着掘进地层的变化而产生变化,这使小试试验得到的泥浆最优絮凝剂添加量并不能满足实际工程的需求,从而达不到最优絮凝的结果,影响了工程后续抽滤脱水效果及成本。例如,通过小试试验得到的最优絮凝量C,在工程中由于泥浆含水率突变变低,导致絮凝剂添加量C不足,泥浆絮凝效果差,致使过滤介质堵塞,脱水效率低下;若工程中泥浆含水率突变变高,又使得絮凝剂添加量C过多,泥浆过于絮凝,增大了施工成本。如何使性质多变的泥浆始终处于最优絮凝状态尚缺少方法。
另一方面,泥浆中的小颗粒成为堵塞过滤介质的“元凶”,为使尾水中不出现过多未经分离的颗粒,现有的过滤介质孔径均设置较小,若采用较大孔径的过滤介质则会发生尾水浑浊,泥水分离效果差的问题,对于小孔的过滤介质在过滤过程容易被小颗粒堵塞,导致过滤脱水效率降低,如何解决小孔过滤介质堵塞的问题也需要研究。
已发表的相关知识产权主要分为两类:一类提到了利用絮凝与真空抽滤结合进行脱水,但未在专利中提到如何实时自动优化絮凝效果;另一类使用了常规小孔径的过滤介质进行脱水,并提到了使用各类如冲洗、刮除等方案解决堵塞过滤介质的方法。
例如申请号为CN201510291789.2的中国发明公开专利《一种基于泥皮透水的疏浚泥浆脱水方法》,利用絮凝后真空抽滤形成的高渗透性泥皮,可实现真空抽滤作业的持续性运作。但该方法存在以下缺陷:
1.不能实时调整絮凝状态以防止絮凝不充分的情况出现。絮凝药剂的添加量由前期小试实验确定,不能根据工程废弃泥浆实际情况实时调整,随着泥浆性质的改变,必定会产生投放絮凝药剂过量或者过小的问题,进一步带来药量的浪费或絮凝不充分的问题。
2.采用的常规小孔过滤介质,易发生堵塞。该专利使用的过滤介质为常规的土工布,孔径较小,为70-200μm。当出现絮凝不充分情况后,大量未充分絮凝的细小泥浆颗粒将堵塞过滤介质,极大降低了脱水效率,影响工艺的持续性。
对于利用冲洗和刮除方式处理过滤介质堵塞问题的专利。例如申请号为CN201410028938.4的中国发明专利公开《一种建筑泥浆快速深度脱水及资源化***与工艺》提到当絮凝不充分导致的细粒泥浆通过过滤介质时,会极大的降低过滤介质的渗透性,从而导致过滤介质堵塞。该专利通过调整真空抽滤泥浆流向阀,对过滤介质进行反冲洗和干燥处理,但对堵塞过滤介质清洗效果有限,过滤介质仍容易堵塞;同类专利例如申请号为CN201210217079.1的中国发明专利公开《一种用于泥浆快速浓缩的浓缩***》通过把过滤介质设计成螺旋环状最大限度的提供泥浆进行渗滤的有效面积,但也设计使用反清洗工艺对堵塞过滤介质进行清洗,清洗效果有限,难以大规模推广利用。
综上所述,传统的“絮凝联合真空抽滤”技术存在絮凝效果较差导致的脱水效率低,对于突变泥浆性质无法做到实时优化絮凝;并且其采用的小孔过滤介质极易堵塞,而常规的过滤介质清洗方法又效率低下。因此工程上亟需一种能够时刻使泥浆处于最优絮凝状态的方法,同时也需要一种抗堵塞的过滤介质,使泥浆可以高效的真空抽滤,进而实现脱水分离。基于此本发明提出一种自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***及方法。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例,在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明所要解决的技术问题是传统的“絮凝联合真空抽滤”技术存在絮凝效果较差导致的脱水效率低,对于突变泥浆性质无法做到实时优化絮凝;并且其采用的小孔过滤介质极易堵塞,而常规的过滤介质清洗方法又效率低下。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***,包括,絮凝及脉冲输送装置、絮凝效果检测***、絮凝调节优化***以及大孔秸秆介质抽滤装置;
所述絮凝及脉冲输送装置将絮凝剂与泥浆絮凝搅拌均匀并脉冲输送给絮凝效果检测***,通过絮凝效果检测***检测泥浆絮凝效果并输出絮凝优化信号;通过絮凝调节优化***调节絮凝剂掺量,始终使泥浆处于最优絮凝状态;通过大孔秸秆介质抽滤装置对达到最优絮凝状态的泥浆进行过滤脱水。
作为本发明所述自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***的一种优选方案,其中:所述絮凝及脉冲输送装置包括物料池、泥浆泵、泥浆输送管道;所述泥浆泵一端与物料池相连,一端与泥浆输送管道相连。
作为本发明所述自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***的一种优选方案,其中:所述絮凝效果检测***包括玻璃管道,所述玻璃管道为泥浆输送管道的一部分,玻璃管道为与泥浆输送管道同等尺寸的正方形截面管道,所述玻璃管道内纵向的一侧由上至下均匀排列设置有第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器以及第五传感器;还包括信号传输器,信号传输器与所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器以及第五传感器连接。
作为本发明所述自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***的一种优选方案,其中:所述泥浆输送管道表面设置有加药装置,所述泥浆泵连接有脉冲器用于控制泵送的频率;
所述絮凝效果检测***还包括开关控制器、开关,开关控制器控制开关的开合;
所述絮凝调节优化***包括回流管道、絮凝剂调节器、信号接收器,所述回流管道一端通过开关与玻璃管道相连,一端与物料池相连,絮凝剂调节器与信号接收器相连设置于回流管道表面;絮凝剂调节器根据信号接收器接收的信号控制加药装置的药剂输出量。
作为本发明所述自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***的一种优选方案,其中:所述大孔秸秆介质抽滤装置包括改性秸秆过滤介质、可拆卸抽滤盒以及抽滤泵,所述秸秆过滤介质表观开孔孔径约为200~1000μm之间;所述可拆卸抽滤盒与秸秆过滤介质相连,可拆卸抽滤盒两侧均设置秸秆过滤介质;所述抽滤泵与可拆卸抽滤盒相连。
作为本发明所述自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***的一种优选方案,其中:所述絮凝及脉冲输送装置还包括搅拌器、泥浆输送口,所述搅拌器悬于物料池上方,所述泥浆泵一端通过泥浆输送口与物料池相连。
作为本发明所述自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水方法的一种优选方案,其中:包括以下步骤,
S1:需要处理的废弃泥浆首先在絮凝及脉冲输送装置中进行搅拌絮凝,其絮凝剂的初始添加量为c=c0+cn,其中c0=0.05%为絮凝剂的初始添加量,cn为絮凝优化后的絮凝剂添加量补偿值,絮凝后的泥浆脉冲式输送进入泥浆输送管道;
S2:第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器以及第五传感器测试孔压分别标记为P10、P20、P30、P40、P50,絮凝效果检测***对泥浆输送管道的泥浆进行检测,并输出信号及具体数值P10、P20、P30、P40、P50;
S3:若输出信号为P10或P20或P30,絮凝调节优化***开始工作,泥浆经过回流管道返回物料池,并且絮凝及脉冲输送装置进行优化絮凝,絮凝剂的优化后的补偿值为cn,优化絮凝后重复回到步骤S2;若信号传输器显示的信号为P40或P50时,泥浆将进入大孔秸秆介质抽滤装置进行抽滤脱水,其中对于输出信号为P50时,絮凝调节优化***开始工作,后续泥浆在絮凝及脉冲输送装置进行优化絮凝,絮凝剂优化后的补偿值为cn,优化絮凝后回到步骤S2;
S4:大孔秸秆介质抽滤装置每工作60min停止一次,更换可拆卸抽滤盒,并将用过的秸秆过滤介质弃于脱水后泥土中;抽滤尾水经由相关尾水处理,达标后排放。
作为本发明所述自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水方法的一种优选方案,其中:所述S2中,所述第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器以及第五传感器分别为玻璃管道高度的1/6、2/6、3/6、4/6、5/6处,泥浆泵启动后每隔5s检测1次,读数为1s内孔压的均值;信号传输器输出信号及具体数值P10或P20或P30或P50,具体的输出方式如下:
当输出信号为P10或P20或P30时,开关控制器控制开关闭合,泥浆流向回流管道,泥浆回到物料池中;当输出信号为P50时,开关控制器控制开关开合,泥浆经泥浆输送管道进入大孔秸秆介质抽滤装置。
作为本发明所述自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水方法的一种优选方案,其中:絮凝调节器根据信号接收器接收的P10或P20或P30或P50调节絮凝优化后的补偿值cn,cn=Xcn,X的取值为2、0.8、0.2、和-0.2,以此控制加药装置的药剂输出量;具体调节方式为:
当信号接收器接受的信号为P10时,调节絮凝优化后的补偿值c1=2c0;
当信号接收器接受的信号为P20时,调节絮凝优化后的补偿值c2=0.8c0;
当信号接收器接受的信号为P30时,调节絮凝优化后的补偿值c3=0.2c0;
当信号接收器接受的信号为P50时,调节絮凝优化后的补偿值c5=-0.2c0。
作为本发明所述自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水方法的一种优选方案,其中:所述抽滤泵提供负压,秸秆过滤介质作为抽滤面,将泥浆中粒径d≥200μm的泥浆颗粒截留,将抽滤液排出;抽滤泵上设置阀门,每60min停止一次,将可拆卸抽滤盒取出并清理泥皮。
本发明的有益效果:1.通过絮凝效果检测装置实时检测絮凝效果,通过5种情况将所有出现的情况分析处理,与泥浆回流调节絮凝装置配合,根据公式cn=Xc0,计算絮凝剂的补偿值或减少值,X的取值为2、0.8、0.2、和-0.2,有效避免了絮凝不充分和絮凝剂过量的情况,实现了絮凝效果最优化。
2.大孔过滤介质抽滤装置采用200~1000μm的大孔径过滤介质,在联合前序优化絮凝的基础上,既可以让少部分可能由于水流冲刷或抽滤负压造成的小颗粒通过,又可以对大颗粒截留与过滤介质表面,同时不会造成淤堵的现象,可以最大程度的提高此***的工作效率。
3.大孔过滤介质抽滤装置的过滤介质是由废弃秸秆加工得来,一方面属于废物利用,另一方面当秸秆介质堵塞时,可直接丢弃并更换新秸秆介质,堵塞秸秆与脱水泥土同时进行后续的运输或利用,对脱水泥土不会造成任何污染,同时起到加筋作用,提升了泥土的强度。此外可拆卸抽滤盒具有可拆卸性,为保证***的连续工作,可设置多个抽滤盒共同使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为本发明提供的一种实施例所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***的结构示意图;
图2为本发明提供的一种实施例所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***中絮凝效果检测装置示意图;
图3为本发明提供的一种实施例所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***中大孔过滤介质抽滤装置示意图;
图4为本发明提供的一种实施例所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水方法中基座的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施例时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
再其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1~3,本实施例提供了一种自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***及方法,包括絮凝及脉冲输送装置100、絮凝效果检测***200、絮凝调节优化***300以及大孔秸秆介质抽滤装置400;其中,各***或装置之间通过泥浆输送管道连接。絮凝及脉冲输送装置100的功能是将泥浆进行搅拌絮凝以及脉冲泵送;絮凝效果检测***200功能是检测泥浆絮凝效果并给出反馈信号;絮凝调节优化***300功能是根据絮凝效果检测装置检测絮凝的结果对现有的絮凝进行优化;大孔秸秆介质抽滤装置400功能是将废弃秸秆再利用所制成的大孔过滤介质对泥浆进行过滤脱水。
其中,通过絮凝及脉冲输送装置将絮凝剂与泥浆絮凝搅拌均匀并脉冲输送;通过絮凝效果检测***检测泥浆絮凝效果并输出絮凝优化信号;通过絮凝调节优化***调节絮凝剂掺量,始终使泥浆处于最优絮凝状态;通过大孔秸秆介质抽滤装置对达到最优絮凝状态的泥浆进行过滤脱水。本发明的实施可通过自动优化絮凝的方式,使工程中性质多变的泥浆时刻处于最优的絮凝状态;同时本发明采用了废弃秸秆制成的大孔过滤介质替代了常规的小孔过滤介质,配合前序最优絮凝状态的泥浆,极大程度的减轻了过滤介质的堵塞,实现了废弃泥浆的高效脱水减量化。
具体的,絮凝及脉冲输送装置100包括物料池101、泥浆泵102、泥浆输送管道103;泥浆泵102一端与物料池101相连,一端与泥浆输送管道103相连;絮凝效果检测***200包括玻璃管道201,玻璃管道201为泥浆输送管道103的一部分,玻璃管道201为与泥浆输送管道103同等尺寸的正方形截面管道,高度为H,玻璃管道201内纵向的一侧由上至下均匀排列设置有第一传感器202、第二传感器203、第三传感器204、第四传感器205以及第五传感器206;还包括信号传输器207,信号传输器207与第一传感器202、第二传感器203、第三传感器204、第四传感器205以及第五传感器206连接。第一传感器202、第二传感器203、第三传感器204、第四传感器205以及第五传感器206均孔压传感器,设置于玻璃管道纵向的一侧,由上至下排列,具***置分别为玻璃管道高度的1/6、2/6、3/6、4/6、5/6处,其对应的测试孔压分别标记为P10、P20、P30、P40、P50。孔压在泥浆泵102启动后每隔5s检测1次,读数为1s内孔压的均值。信号传输器207与第一至第五传感器相连,输出信号及具体数值P10或P20或P30或P50。
进一步的,泥浆输送管道103表面设置有加药装置104,泥浆泵102连接有脉冲器105用于控制泵送的频率,每隔5s时间中断泥浆泵送运输1s;絮凝效果检测***200还包括开关控制器208、开关209,开关控制器208控制开关209的开合。
絮凝调节优化***300包括回流管道301、絮凝剂调节器302、信号接收器303,回流管道301一端通过开关209与玻璃管道201相连,一端与物料池101相连,开关控制器208控制开关209的开合;絮凝剂调节器302与信号接收器303相连设置于回流管道301表面;絮凝剂调节器302根据信号接收器303接收的信号控制加药装置104的药剂输出量。
大孔秸秆介质抽滤装置400包括改性秸秆过滤介质401、可拆卸抽滤盒402以及抽滤泵403,秸秆过滤介质401表观开孔孔径约为200~1000μm之间;可拆卸抽滤盒402与秸秆过滤介质401相连,可拆卸抽滤盒402两侧均设置秸秆过滤介质401;抽滤泵403与可拆卸抽滤盒402相连。大孔过滤介质可使泥浆中极少部分粒径小于200μm颗粒穿过,截留住绝大多数粒径大于200μm的颗粒,秸秆过滤介质401由废弃秸秆热熔压缩获得,可拆卸抽滤盒402为密封装置且具有可拆卸性,两侧均设置秸秆过滤介质401。抽滤泵403提供负压,秸秆过滤介质401作为抽滤面,将泥浆中粒径d≥200μm的泥浆颗粒截留,将抽滤液排出。抽滤泵403上设置阀门,每60min停止一次,将可拆卸抽滤盒402取出并清理泥皮,因为过滤介质的材料为废弃秸秆且不会对泥皮起到任何污染作用故可将泥皮与过滤介质一起清理,并且秸秆对脱水后的土体起到加筋作用,增强了土体的力学性能。为保证***的连续性可设置多个可拆卸抽滤盒402交替使用,泥皮可堆放置预设场地。
进一步的,絮凝及脉冲输送装置100还包括搅拌器106、泥浆输送口107,搅拌器106悬于物料池101上方,负责将泥浆与絮凝剂搅拌均匀,絮凝剂选用高分子的聚丙烯酰胺,絮凝剂的添加量为c=c0+cn,其中c0=0.05%为絮凝剂的初始添加量,cn为絮凝优化后的絮凝剂添加量补偿值;泥浆泵102一端通过泥浆输送口107与物料池101相连,一端与泥浆输送管道103相连。
实施例2
参照图4,为本发明第二个实施例,该实施例基于上一个实施例,且与上一个实施例不同的是:本实施例提供一种基于自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***的方法。
其中包括:
S1:需要处理的废弃泥浆首先在絮凝及脉冲输送装置中进行搅拌絮凝,其絮凝剂的初始添加量为c=c0+cn,其中c0=0.05%为絮凝剂的初始添加量,cn为絮凝优化后的絮凝剂添加量补偿值,絮凝后的泥浆脉冲式输送进入泥浆输送管道103;
S2:第一传感器202、第二传感器203、第三传感器204、第四传感器205以及第五传感器206测试孔压分别标记为P10、P20、P30、P40、P50,絮凝效果检测***200对泥浆输送管道103的泥浆进行检测,并输出信号及具体数值P10、P20、P30、P40、P50;
S3:若输出信号为P10或P20或P30,絮凝调节优化***300开始工作,泥浆经过回流管道301返回物料池101,并且絮凝及脉冲输送装置100进行优化絮凝,絮凝剂的优化后的补偿值为cn,优化絮凝后重复回到步骤S2;若信号传输器显示的信号为P40或P50时,泥浆将进入大孔秸秆介质抽滤装置400进行抽滤脱水,其中对于输出信号为P50时,絮凝调节优化***300开始工作,后续泥浆在絮凝及脉冲输送装置100进行优化絮凝,絮凝剂优化后的补偿值为cn,优化絮凝后回到步骤S2;
S4:大孔秸秆介质抽滤装置400每工作60min停止一次,更换可拆卸抽滤盒402,并将用过的秸秆过滤介质弃于脱水后泥土中;抽滤尾水经由相关尾水处理,达标后排放。
应当说明的是,第一传感器202、第二传感器203、第三传感器204、第四传感器205以及第五传感器206分别为玻璃管道201高度的1/6、2/6、3/6、4/6、5/6处,泥浆泵102启动后每隔5s检测1次,读数为1s内孔压的均值;信号传输器207输出信号及具体数值P10或P20或P30或P50,具体的输出方式如下,其中若泥浆经过絮凝后,絮凝效果好,会在间歇泵送的管道中沉降,发生泥水分层,上层为上清液,类似为水,下层为浓缩的泥浆。因此检测不同高度点位的孔压,根据对应点位以上的平均密度,即可知道泥浆沉降分层的程度。如果泥浆没有絮凝得当,那么没怎么分层,密度远大于水的密度;若絮凝得当,泥浆分层,上清液的密度接近于水,但有的时候上清液中仍然混有少量土颗粒,因此密度不等于水,略大于水,但此时已经可以认为絮凝效果较好,所以要+0.01的富余值:
当输出信号为P10或P20或P30时,开关控制器208控制开关209闭合,泥浆流向回流管道301,泥浆回到物料池101中;当输出信号为P50时,开关控制器208控制开关209开合,泥浆经泥浆输送管道103进入大孔秸秆介质抽滤装置400。
絮凝调节器302根据信号接收器303接收的P10或P20或P30或P50调节絮凝优化后的补偿值cn,cn=Xcn,X的取值为2、0.8、0.2、和-0.2,以此控制加药装置104的药剂输出量;其中,X的取值是根据实验室的经验值确定的。具体调节方式为:
当信号接收器303接受的信号为P10时,调节絮凝优化后的补偿值c1=2c0;
当信号接收器303接受的信号为P20时,调节絮凝优化后的补偿值c2=0.8c0;
当信号接收器303接受的信号为P30时,调节絮凝优化后的补偿值c3=0.2c0;
当信号接收器303接受的信号为P50时,调节絮凝优化后的补偿值c5=-0.2c0
抽滤泵403提供负压,秸秆过滤介质401作为抽滤面,将泥浆中粒径d≥200μm的泥浆颗粒截留,将抽滤液排出;抽滤泵403上设置阀门,每60min停止一次,将可拆卸抽滤盒402取出并清理泥皮。
本实施例在具体应用时:
某顶管废弃泥浆处理工程已开挖至黏土地层,经前期检测产生的废弃泥浆中值粒径15μm、含水率为300%。工人进场安装本***,调试完成后开始运行。
顶管工程产生的废弃泥浆通过泵送进入物料池101后,对其添加絮凝剂并搅拌,再由物料池101经过泥浆输送管道103,通过脉冲将泥浆泵送至絮凝效果检测***2,物料池101中絮凝剂初始添加量c0=0.05%;
泥浆通过絮凝效果检测***中玻璃管道201(H=30cm),并由第一~第五传感器实时监测通过泥浆的孔压。此时第一传感器202测得P10=49.49Pa,信号传输器207通过电信号的形式将P10=49.49Pa传递至信号接收器303。此时***判断泥浆未充分絮凝,随后开关控制器208控制开关209闭合。泥浆流向回流管道301,回到物料池101中重新絮凝并搅拌;
总***判断接受到的信号为P10,当泥浆回到物料池101后,对泥浆进行絮凝优化处理,调整后絮凝加药量c=c0+c1=0.05%+0.1%=0.15%。泥浆在物料池101中经过二次絮凝并搅拌后,重新由物料池101通过泥浆输送管道103,通过脉冲将泥浆泵送至絮凝效果检测***200;
泥浆通过絮凝效果检测***200中玻璃管道201(H=30cm),此时第三孔压传感器204测得P30=148.47Pa,信号传输器207通过电信号的形式将P30传递至信号接收器303。***判断此时泥浆未充分絮凝,随后开关控制器208控制开关209闭合,泥浆流向回流管道301,回到物料池101中重新絮凝并搅拌;
总***判断接受到的信号为P30,当泥浆回到物料101池后,对泥浆进行二次絮凝优化处理,调整后的絮凝加药量c=0.15%+0.03%=0.18%。泥浆在物料池101中经过三次絮凝并搅拌后,重新由物料池101通过泥浆输送管道103,通过脉冲将泥浆泵送至絮凝效果检测***200;
泥浆通过絮凝效果检测***200中玻璃管道201(H=30cm),此时第四孔压传感器206测得P40=197.96Pa,此时***判断泥浆已充分絮凝,开关控制器208控制开关209开合,泥浆经泥浆输送管道103进入大孔秸秆介质抽滤装置400;
通过大孔秸秆介质抽滤装置400后,泥浆中粒径d≥200μm的泥浆颗粒被大孔秸秆介质截留在抽滤面,将抽滤液排出。持续运行60min后,抽滤泵403停止,将可拆卸抽滤盒402取出更换。将取出的可拆卸抽滤盒402上的泥皮与秸秆过滤介质401一起取出,放置于施工现场干土堆放区。泥皮与秸秆共同堆放,加强了泥土的力学性质,且无二次污染。
持续运行至该顶管工程废弃泥浆处理工程项目完工。
实施例3
某顶管废弃泥浆处理工程已开挖至黏土夹杂沙性土地层,工人进场安装本***,调试完成后开始运行。
顶管工程产生的废弃泥浆通过泵送进入物料池101后,对其添加絮凝剂并搅拌,再由物料池101经过泥浆输送管道103,通过脉冲将泥浆泵送至絮凝效果检测***200,物料池中絮凝剂初始添加量c0=0.05%;
泥浆通过絮凝效果检测***200中玻璃管道201(H=30cm),并由第一~第五传感器(202~206)实时监测通过泥浆的孔压,此时第四传感器206测得P40=197.96Pa,。此时***判断泥浆已充分絮凝,开关控制器208控制开关209开合,泥浆经泥浆输送管道103进入大孔秸秆介质抽滤装置400;
通过大孔秸秆介质抽滤装置400后,泥浆中粒径d≥200μm的泥浆颗粒被大孔秸秆介质截留在抽滤面,将抽滤液排出。持续运行60min后,抽滤泵403停止,将可拆卸抽滤盒402取出更换。将取出的可拆卸抽滤盒402上的泥皮与秸秆过滤介质401一起取出,放置于施工现场干土堆放区。
持续运行一段时间后,该废弃泥浆处理工程开挖至黏土地层。
此时顶管工程产生的废弃泥浆通过泵送进入物料池101后,对其添加絮凝剂并搅拌,再由物料池101经过泥浆输送管道103,通过脉冲将泥浆泵送至絮凝效果检测***200,物料池中絮凝剂初始添加量c0=0.05%;
浆通过絮凝效果检测***200中玻璃管道201(H=30cm),并由第二~第四传感器(202~205)实时监测通过泥浆的孔压。此时第二传感器203测得P20=98.98Pa,信号传输器207通过电信号的形式将P20=98.98Pa传递至信号接收器303。此时***判断泥浆未充分絮凝,开关控制器208控制开关209闭合,泥浆流向回流管道301,回到物料池101中重新絮凝并搅拌;
总***判断接受到的信号为P20,当泥浆回到物料池101后,对泥浆进行絮凝优化处理,调整后絮凝加药量c=0.05%+0.04%=0.09%。泥浆在物料池101中经过二次絮凝并搅拌后,重新由物料池101通过泥浆输送管道103,通过脉冲将泥浆泵送至絮凝效果检测***200;
泥浆通过絮凝效果检测***200中玻璃管道201(H=30cm),此时第四传感器测206得P40=197.96Pa,此时***判断絮凝剂添加适量,开关控制器208控制开关209开合,泥浆经泥浆输送管道103进入大孔秸秆介质抽滤装置400;
通过大孔秸秆介质抽滤装置400后,泥浆中粒径d≥200μm的泥浆颗粒被大孔秸秆介质截留在抽滤面,将抽滤液排出。持续运行60min后,抽滤泵403停止,将可拆卸抽滤盒402取出更换。将取出的可拆卸抽滤盒402上的泥皮与秸秆过滤介质401一起取出,放置于施工现场干土堆放区。泥皮与秸秆共同堆放,加强了泥土的力学性质,且无二次污染。
持续运行至该顶管工程废弃泥浆处理工程项目完工。
实施例4
某顶管废弃泥浆处理工程已开挖至黏土夹杂沙性土地层,工人进场安装本***,调试完成后开始运行。
顶管工程产生的废弃泥浆通过泵送进入物料池101后,对其添加絮凝剂并搅拌,再由物料池101经过泥浆输送管道103,通过脉冲将泥浆泵送至絮凝效果检测***200,物料池101中絮凝剂初始添加量c0=0.05%;
泥浆通过絮凝效果检测***200中玻璃管道201(H=30cm),并由第一~第五传感器实时监测通过泥浆的孔压。此时第四孔压传感器205测得P40=197.96Pa,此时***判断泥浆已充分絮凝,开关控制器208控制开关209开合,泥浆经泥浆输送管道103进入大孔秸秆介质抽滤装置400;
通过大孔秸秆介质抽滤装置400后,泥浆中粒径d≥200μm的泥浆颗粒被大孔秸秆介质截留在抽滤面,将抽滤液排出。持续运行60min后,抽滤泵403停止,将可拆卸抽滤盒402取出更换。将取出的可拆卸抽滤盒402上的泥皮与秸秆过滤介质401一起取出,放置于施工现场干土堆放区。泥皮与秸秆共同堆放,加强了泥土的力学性质,且无二次污染。
持续运行至该顶管工程废弃泥浆处理工程项目完工。
实施例5
某疏浚工程泥浆处理工程,经前期检测产生的废弃泥浆中值粒径15μm、含水率为900%。工人进场安装本***,调试完成后开始运行。
疏浚工程废弃泥浆通过泵送进入物料池101后,对其添加絮凝剂并搅拌,再由物料池101经过泥浆输送管道103,通过脉冲将泥浆泵送至絮凝效果检测***200,物料池中絮凝剂初始添加量c0=0.05%;
泥浆通过絮凝效果检测***200中玻璃管道201(H=30cm),并由第一~第五传感器实时监测通过泥浆的孔压。此时第五孔压传感器205测得P50=247.45Pa,信号传输器207通过电信号的形式将P50=247.45Pa传递至信号接收器303。此时***判断絮凝剂产量过多,开关控制器208控制开关209开合,泥浆经泥浆输送管道103进入大孔秸秆介质抽滤装置400;
总***判断接受到的信号为P50,絮凝剂调节器对后续泥浆的絮凝剂掺量进行调节,调整后絮凝加药量c=0.05%-0.01%=0.04%。后续泥浆在物料池101中添加0.04%药量的絮凝剂,絮凝搅拌均匀后,重新由物料池101通过泥浆输送管道103,通过脉冲将泥浆泵送至絮凝效果检测***200;
泥浆通过絮凝效果检测***200中玻璃管道201(H=30cm),并由第一~第五传感器实时监测通过泥浆的孔压。此时第四孔压传感器205测得P40=197.96Pa,此时***判断泥浆已充分絮凝,开关控制器208控制开关209开合,泥浆经泥浆输送管道103进入大孔秸秆介质抽滤装置400;
通过大孔秸秆介质抽滤装置后,泥浆中粒径d≥200μm的泥浆颗粒被大孔秸秆介质截留在抽滤面,将抽滤液排出。持续运行60min后,抽滤泵停止,将可拆卸抽滤盒取出更换。将取出的可拆卸抽滤盒上的泥皮与秸秆过滤介质一起取出,放置于施工现场干土堆放区。泥皮与秸秆共同堆放,加强了泥土的力学性质,且无二次污染。
持续运行至该顶管工程废弃泥浆处理工程项目完工。
对比例1
某疏浚工程泥浆处理工程使用工艺为“絮凝预处理联合真空抽滤”,经前期检测产生的废弃泥浆中值粒径15μm、含水率为900%,确定絮凝剂添加量为0.15%。
实际施工时,工人进场按照0.15%的絮凝剂添加量对泥浆进行预处理,随后再对泥浆进行真空抽滤处理。初始抽滤时(30min内),抽滤效果较好,在抽滤面形成一层高渗透性泥皮,处理速度较快。
继续抽滤1h后,进样泥浆含水率降低,泥浆产生不充分絮凝的情况,絮凝效果变差,过滤介质堵塞,工人关闭抽滤***,对堵塞的过滤介质进行冲洗,脱水停滞。
冲洗完成后,工人重启抽滤***继续进行抽滤,由于含水率降低,不充分絮凝的情况仍然存在,抽滤20min后,过滤介质再一次堵塞,工人对堵塞的过滤进行冲洗,脱水停滞。
本工程经过多次过滤介质堵塞的情况后工期延迟,且耗费了大量人力以及水力资源。
对比例2
某疏浚工程泥浆处理工程使用工艺为“絮凝预处理联合真空抽滤”,经前期检测产生的废弃泥浆中值粒径15μm、含水率为900%,确定絮凝剂添加量为0.15%。
实际施工时,工人进场按照0.4%的絮凝剂添加量对泥浆进行预处理,随后再对泥浆进行真空抽滤处理。由于絮凝剂添加较多,抽滤效果较好,在抽滤面形成一层高渗透性泥皮,处理速度很快。
抽滤2h后,工人将抽滤面泥皮与土工布过滤介质一起取出,更换过滤介质后继续抽滤。重复上述操作直至泥浆处理工程完成。
本工程抽滤速度较快,如期交付任务,但絮凝剂用量超过类似项目近一倍,大大加大了本项目成本,压缩了本项目利润率。
对比例3
某疏浚工程泥浆处理工程使用工艺为“絮凝预处理联合真空抽滤”经前期检测产生的废弃泥浆中值粒径15μm、含水率为900%。
实际施工时,企业选用的过滤介质为100μm孔径的土工布过滤介质,抽滤30min后,絮凝不充分的情况发生,泥浆内少部分细颗粒堵塞过滤介质,导致过滤效果降低。
当过滤介质堵塞后,工人关闭抽滤***,对滤布进行冲洗,冲洗完成后重启抽滤***继续抽滤。继续抽滤20min后,土工布过滤介质再次堵塞,由于多次冲洗难以清洗干净堵塞过滤介质,因此更换新的滤布。重复上述操作后,泥浆处理工程完成。
本工程抽使用传统小孔径(100μm)土工布过滤介质,极易堵塞,且因为土工布难以清洗干净,只能对堵塞土工布过滤介质进行更换处理。因此本工程不仅延误了工期,还大大增加了土工布的用量压缩了本工程的利润率。
重要的是,应注意,在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案,但参阅此公开内容的人员应容易理解,在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下,许多改型是可能的(例如,各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如,温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如,示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成,元件的位置可被倒置或以其它方式改变,并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此,所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中,任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构,且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下,可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此,本发明不限制于特定的实施方案,而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外,为了提供示例性实施方案的简练描述,可以不描述实际实施方案的所有特征(即,与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征,或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是,在任何实际实施方式的开发过程中,如在任何工程或设计项目中,可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的,但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说,不需要过多实验,所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***,其特征在于:包括,絮凝及脉冲输送装置(100)、絮凝效果检测***(200)、絮凝调节优化***(300)以及大孔秸秆介质抽滤装置(400);
所述絮凝及脉冲输送装置(100)将絮凝剂与泥浆絮凝搅拌均匀并脉冲输送给絮凝效果检测***(200),通过絮凝效果检测***(200)检测泥浆絮凝效果并输出絮凝优化信号;通过絮凝调节优化***(300)调节絮凝剂掺量,始终使泥浆处于最优絮凝状态;通过大孔秸秆介质抽滤装置(400)对达到最优絮凝状态的泥浆进行过滤脱水。
2.根据权利要求1所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***,其特征在于:所述絮凝及脉冲输送装置(100)包括物料池(101)、泥浆泵(102)、泥浆输送管道(103);所述泥浆泵(102)一端与物料池(101)相连,一端与泥浆输送管道(103)相连。
3.根据权利要求2所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***,其特征在于:所述絮凝效果检测***(200)包括玻璃管道(201),所述玻璃管道(201)为泥浆输送管道(103)的一部分,玻璃管道(201)为与泥浆输送管道(103)同等尺寸的正方形截面管道,所述玻璃管道(201)内纵向的一侧由上至下均匀排列设置有第一传感器(202)、第二传感器(203)、第三传感器(204)、第四传感器(205)以及第五传感器(206);还包括信号传输器(207),信号传输器(207)与所述第一传感器(202)、第二传感器(203)、第三传感器(204)、第四传感器(205)以及第五传感器(206)连接。
4.根据权利要求3所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***,其特征在于:所述泥浆输送管道(103)表面设置有加药装置(104),所述泥浆泵(102)连接有脉冲器(105)用于控制泵送的频率;
所述絮凝效果检测***(200)还包括开关控制器(208)、开关(209),开关控制器(208)控制开关(209)的开合;
所述絮凝调节优化***(300)包括回流管道(301)、絮凝剂调节器(302)、信号接收器(303),所述回流管道(301)一端通过开关(209)与玻璃管道(201)相连,一端与物料池(101)相连,絮凝剂调节器(302)与信号接收器(303)相连设置于回流管道(301)表面;絮凝剂调节器(302)根据信号接收器(303)接收的信号控制加药装置(104)的药剂输出量。
5.根据权利要求4所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***,其特征在于:所述大孔秸秆介质抽滤装置(400)包括改性秸秆过滤介质(401)、可拆卸抽滤盒(402)以及抽滤泵(403),所述秸秆过滤介质(401)表观开孔孔径约为200~1000μm之间;所述可拆卸抽滤盒(402)与秸秆过滤介质(401)相连,可拆卸抽滤盒(402)两侧均设置秸秆过滤介质(401);所述抽滤泵(403)与可拆卸抽滤盒(402)相连。
6.根据权利要求5所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水***,其特征在于:所述絮凝及脉冲输送装置(100)还包括搅拌器(106)、泥浆输送口(107),所述搅拌器(106)悬于物料池(101)上方,所述泥浆泵(102)一端通过泥浆输送口(107)与物料池(101)相连。
7.一种根据权利要求6所述***的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水方法,其特征在于:包括以下步骤,
S1:需要处理的废弃泥浆首先在絮凝及脉冲输送装置中进行搅拌絮凝,其絮凝剂的初始添加量为c=c0+cn,其中c0=0.05%为絮凝剂的初始添加量,cn为絮凝优化后的絮凝剂添加量补偿值,絮凝后的泥浆脉冲式输送进入泥浆输送管道(103);
S2:第一传感器(202)、第二传感器(203)、第三传感器(204)、第四传感器(205)以及第五传感器(206)测试孔压分别标记为P10、P20、P30、P40、P50,絮凝效果检测***(200)对泥浆输送管道(103)的泥浆进行检测,并输出信号及具体数值P10、P20、P30、P40、P50;
S3:若输出信号为P10或P20或P30,絮凝调节优化***(300)开始工作,泥浆经过回流管道(301)返回物料池(101),并且絮凝及脉冲输送装置(100)进行优化絮凝,絮凝剂的优化后的补偿值为cn,优化絮凝后重复回到步骤S2;若信号传输器显示的信号为P40或P50时,泥浆将进入大孔秸秆介质抽滤装置(400)进行抽滤脱水,其中对于输出信号为P50时,絮凝调节优化***(300)开始工作,后续泥浆在絮凝及脉冲输送装置(100)进行优化絮凝,絮凝剂优化后的补偿值为cn,优化絮凝后回到步骤S2;
S4:大孔秸秆介质抽滤装置(400)每工作60min停止一次,更换可拆卸抽滤盒(402),并将用过的秸秆过滤介质弃于脱水后泥土中;抽滤尾水经由相关尾水处理,达标后排放。
8.根据权利要求7所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水方法,其特征在于:所述S2中,所述第一传感器(202)、第二传感器(203)、第三传感器(204)、第四传感器(205)以及第五传感器(206)分别为玻璃管道(201)高度的1/6、2/6、3/6、4/6、5/6处,泥浆泵(102)启动后每隔5s检测1次,读数为1s内孔压的均值;信号传输器(207)输出信号及具体数值P10或P20或P30或P50,具体的输出方式如下:
当输出信号为P10或P20或P30时,开关控制器(208)控制开关(209)闭合,泥浆流向回流管道(301),泥浆回到物料池(101)中;当输出信号为P50时,开关控制器(208)控制开关(209)开合,泥浆经泥浆输送管道(103)进入大孔秸秆介质抽滤装置(400)。
9.根据权利要求8所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水方法,其特征在于:絮凝调节器(302)根据信号接收器(303)接收的P10或P20或P30或P50调节絮凝优化后的补偿值cn,cn=Xcn,X的取值为2、0.8、0.2、和-0.2,以此控制加药装置(104)的药剂输出量;具体调节方式为:
当信号接收器(303)接受的信号为P10时,调节絮凝优化后的补偿值c1=2c0;
当信号接收器(303)接受的信号为P20时,调节絮凝优化后的补偿值c2=0.8c0;
当信号接收器(303)接受的信号为P30时,调节絮凝优化后的补偿值c3=0.2c0;
当信号接收器(303)接受的信号为P50时,调节絮凝优化后的补偿值c5=-0.2c0。
10.根据权利要求9所述的自动优化絮凝-大孔抗堵再生滤质的脱水方法,其特征在于:所述抽滤泵(403)提供负压,秸秆过滤介质(401)作为抽滤面,将泥浆中粒径d≥200μm的泥浆颗粒截留,将抽滤液排出;抽滤泵(403)上设置阀门,每60min停止一次,将可拆卸抽滤盒(402)取出并清理泥皮。
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