一種淤泥處理設備及其方法與流程

本發明涉及淤泥處理技術領域；特別是涉及一種淤泥處理設備及其方法。

背景技術：

我國的快速經濟發展帶來了水利、港口航道工程建設的高潮，在各種河道、航道的疏浚和拓寬過程中以及港口新建、擴建工程中，不可避免地產生大量的廢棄淤泥。據不完全統計，我國每年廢棄的淤泥達到數億立方米：其中沿海地區如東海、北海地區產生了相當量的淤泥，同時為了河道能夠維持正常的泄洪能力和保證內陸航道的暢通，內陸河道的疏浚工程量產生的淤泥量也也相當可觀。目前絕大部分內陸疏浚淤泥是廢棄于陸地拋填區或低洼地區，有些占用原來的魚塘或耕田，而目前土地寶貴，征地費用很高，例如南水北調東線第一期土地征用的經費占工程總費用的60％左右。

現有的淤泥處理方法的主要目的是脫水，而工程上常用的淤泥處理方法是利用外力將淤泥內部水分擠出。中國專利cn101219297a公開了一種u型低真空疏浚淤泥快速排水方法，其特征在于先在圍堰地基上架設多排u型砂袋，其中u型砂袋的兩端分別通過第一水平橫向排水管或第二水平橫向排水管與水平縱向排水管道和連水平縱向導氣管連接，水平縱向排水管道接抽真空裝置，水平縱向導氣管連接透氣裝置形成u型空間排水體系；在淤泥吹填過程中和吹填后期間，調節透氣閥門讓排水系統處于低真空下抽水，保證了排水通道的暢通，促進泥水分離，較大幅的提高淤泥的濃度。這種方法采用抽真空裝置產生負壓，能夠促使泥水分離。但是這種方法以及方法中所采用的設備不能對淤泥進行深度脫水，處理后的淤泥含水量高，工程性質較差，與深度脫水后的淤泥相比還是會占用較大的堆放面積，工程隱患大，重復開發利用周期長等問題。

因此，怎樣才能夠提供一種能夠提高淤泥脫水速率，淤泥脫水后殘余水分更少，脫水后的淤泥能夠具有更好的工程性的淤泥處理設備及其方法，成為本領域技術人員有待解決的技術問題。

技術實現要素：

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：怎樣提供一種能夠提高淤泥脫水速率，淤泥脫水后殘余水分更少，脫水后的淤泥能夠具有更好的工程性的淤泥處理設備及其方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種淤泥處理設備，包括透水層組件和抽吸裝置，所述透水層組件圍成開口向上設置的淤泥放置空間，在透水層組件周向的外側設置有積水空間，所述抽吸裝置包括水泵，所述水泵的輸入口與所述積水空間導通連接，其特點在于，還包括設置于淤泥放置空間外側的強夯裝置，所述強夯裝置包括設置于淤泥放置空間上方的強夯錘，所述強夯錘能夠沿淤泥放置空間的深度方向向下運動到淤泥放置空間內進行強夯作業。

本技術方案中，將淤泥放置于淤泥放置空間中，淤泥內部的部分水分能夠直接穿過透水層組件流入到積水空間內，此時，與積水空間導通連接的水泵能夠將流入積水空間內部的積水抽出到積水空間外部，達到為淤泥脫水的功能。其次，位于淤泥放置空間外側的強夯裝置能夠對淤泥放置空間內的淤泥進行強夯，這樣，能夠提高淤泥脫水速率，還能夠使得淤泥脫水后殘余水分更少，脫水后的淤泥能夠具有更好的工程性。強夯裝置的強夯錘從淤泥放置空間上方沿淤泥放置空間的深度方向豎直向下運動并給予淤泥放置空間內的淤泥一個擠壓力，在強夯錘擠壓力的作用下能夠使得淤泥脫水速率更快更加徹底，經過重壓脫水后的淤泥能夠具有更好的工程性。

作為優化，還包括開口向上設置的桶形基坑，所述透水層組件包括呈筒狀結構且豎向設置于基坑內的土工布，在土工布的外側套設有具有透水性的多孔砂漿層；基坑的底面與土工布的內側壁之間圍成淤泥放置空間，并且所述積水空間設置于多孔砂漿層的外側。

這樣，將整個透水層組件置入基坑中，能夠使其保持原有的形狀特征，即使是在外力作用下也能夠保持原有的形狀。土工布具有強力高、耐腐蝕、透水性強的特點，采用土工布的內側面直接與淤泥接觸也能使得土工布與基坑底面圍成的淤泥放置空間能夠具有不易變形，在不同的酸堿度的泥土及水中能長久地耐腐蝕，能夠使得整個設備具有更長的使用壽命，能夠保持良好的透水性的優點。在土工布的外側設置多孔砂漿層能夠使得淤泥放置空間不產生形變，這樣能夠更好的與強夯裝置的強夯錘的形狀進行匹配。

作為優化，所述積水空間的底面與淤泥放置空間的底面最低處齊平設置；在淤泥放置空間的底部設置有碎石層，在碎石層的上方還設置有砂石層。

這樣，在流經基坑底部的淤泥中脫出的污水能夠經過粗砂層和碎石層的過濾在流入到積水空間內，能夠提高出水質量。其次，當強夯裝置的強夯錘對淤泥放置空間內的淤泥進行強夯時，設置在基坑底面的碎石層和砂石層能夠起到減震作用，能夠起到保護基坑的作用。

作為優化，所述基坑的底面的中心位置向上拱起使得整個底面形成從底面四周往底面中心漸變上升的斜面。

這樣，有利于從淤泥中脫出的污水均勻的分布到基坑底面的四周，方便污水排出。

作為優化，在土工布與多孔砂漿層之間還設置有排水板。

這樣，在土工布與多孔砂漿層之間還設置有排水板能夠阻止泥土微粒通過，從而避免排水通道阻塞使孔道排水順暢。還能夠快速有效導出淤泥中透過土工布層的污水。

作為優化，在積水空間的上端開口處設置有鐵格柵。

這樣，有利于作業人員行走，有效的防止雜物掉入到積水空間內部。

作為優化，所述抽吸裝置還包括與所述水泵的進口端相連的進水管，所述進水管的另一端伸入到積水空間的底部，水泵的出口端連接有出水管，所述出水管的另一端與位于水泵一側的沉淀池連通。

這樣，水泵能夠將積水空間內部的污水抽出到沉淀池內，使得淤泥脫水后的水循環暢通，能夠有利于淤泥脫水。

本發明還公開了一種淤泥處理方法，其特點在于，a獲取如權利要求1-7任意一項權利要求所述的淤泥處理設備；b將淤泥置入淤泥處理設備具有的淤泥放置空間內；c對置于淤泥放置空間內的淤泥進行強夯作業，將水分擠出到淤泥處理設備位于周邊的積水空間內；d將積水空間內的水抽出，并將脫水處理完成后的淤泥從淤泥處理設備中轉移到設備外部，再進行下一次作業。

本技術方案中，利用淤泥處理設備對淤泥進行脫水處理，將淤泥置入淤泥處理設備具有的淤泥放置空間內，此時，淤泥內部的水由上到下先通過粗砂層，再經過碎石層后抵達具有坡度的基坑的底面，之后水由內向四周先后通過土工布層、排水板、多孔砂漿層后進入積水空間，再排出。同時結合強夯功法對淤泥進行脫水，強夯裝置能夠對淤泥進行強夯作業，在強夯錘的撞擊下能夠使得淤泥內的水快速的流出，加快淤泥脫水速度，強夯后的淤泥工程性能夠得到提高。

作為優化，所述b中還包括在置入淤泥放置空間內的淤泥添加專用試劑并攪拌均勻，待淤泥和專用試劑充分反應后再進行下一步作業。

這樣，加入的專用試劑能夠使得淤泥內部產生大量孔隙，且快速硬化，脆硬性增加，同時親水性減弱，憎水性增強。通過改變淤泥的物理和化學性質能夠方便強夯作業時將淤泥撞碎，強夯時淤泥內部的氣泡破裂能夠形成大量橫向裂縫且在水平方向上形成排水通道，同時在淤泥內部形成很大的超孔隙水壓力，從而使得淤泥內部水分流向淤泥處理設備的內側壁。從而達到實現快速脫水和深度的脫水效果。

作為優化，所述專用試劑的組成和質量配比為，水泥120~300份、生石灰250~500份、鋁粉0.5~3.0份、減水劑3~6份、速凝劑5~10份和穩泡劑0.02~0.1份。

這樣，專用試劑中的水泥能夠降低淤泥親水性、增大淤泥硬脆性、提高淤泥強度；生石灰能夠降低淤泥親水性、增大淤泥硬脆性、提高淤泥強度、消毒殺菌，降低淤泥的污染性；鋁粉能夠將淤泥發泡、淤泥硬化時產生大量氣泡，形成大量連通的孔隙，形成繩頭通道，增大淤泥滲透性；減水劑能夠增大淤泥水分表面活性，使試劑更易與淤泥拌；速凝劑能夠加快水泥硬化速度，快速固化淤泥，有效縮短淤泥脫水時間。從而能夠提高淤泥脫水效率和達到深度的脫水效果。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式中淤泥處理設備的結構示意圖。

圖2為圖1的俯視圖（圖中省略強夯裝置和沉淀池）。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

具體實施時：如圖1和圖2所示，一種淤泥處理設備，包括透水層組件1和抽吸裝置2，所述透水層組件1圍成開口向上設置的淤泥放置空間，在透水層組件1周向的外側設置有積水空間，所述抽吸裝置2包括水泵21，所述水泵21的輸入口與所述積水空間導通連接，還包括設置于淤泥放置空間外側的強夯裝置3，所述強夯裝置3包括設置于淤泥放置空間上方的強夯錘31，所述強夯錘31能夠沿淤泥放置空間的深度方向向下運動到淤泥放置空間內進行強夯作業。

本技術方案中，將淤泥放置于淤泥放置空間中，淤泥內部的部分水分能夠直接穿過透水層組件流入到積水空間內，此時，與積水空間導通連接的水泵能夠將流入積水空間內部的積水抽出到積水空間外部，達到為淤泥脫水的功能。其次，位于淤泥放置空間外側的強夯裝置能夠對淤泥放置空間內的淤泥進行強夯，這樣，能夠提高淤泥脫水速率，還能夠使得淤泥脫水后殘余水分更少，脫水后的淤泥能夠具有更好的工程性。強夯裝置的強夯錘從淤泥放置空間上方沿淤泥放置空間的深度方向豎直向下運動并給予淤泥放置空間內的淤泥一個擠壓力，在強夯錘擠壓力的作用下能夠使得淤泥脫水速率更快更加徹底，經過重壓脫水后的淤泥能夠具有更好的工程性。

本具體實施方案中，還包括開口向上設置的桶形基坑4，所述透水層組件1包括呈筒狀結構且豎向設置于基坑4內的土工布11，在土工布11的外側套設有具有透水性的多孔砂漿層12；基坑4的底面與土工布11的內側壁之間圍成淤泥放置空間，并且所述積水空間設置于多孔砂漿層12的外側。

這樣，將整個透水層組件置入基坑中，能夠使其保持原有的形狀特征，即使是在外力作用下也能夠保持原有的形狀。土工布具有強力高、耐腐蝕、透水性強的特點，采用土工布的內側面直接與淤泥接觸也能使得土工布與基坑底面圍成的淤泥放置空間能夠具有不易變形，在不同的酸堿度的泥土及水中能長久地耐腐蝕，能夠使得整個設備具有更長的使用壽命，能夠保持良好的透水性的優點。在土工布的外側設置多孔砂漿層能夠使得淤泥放置空間不產生形變，這樣能夠更好的與強夯裝置的強夯錘的形狀進行匹配。

本具體實施方案中，所述積水空間的底面與淤泥放置空間的底面最低處齊平設置；在淤泥放置空間的底部設置有碎石層5，在碎石層5的上方還設置有砂石層6。

這樣，在流經基坑底部的淤泥中脫出的污水能夠經過粗砂層和碎石層的過濾在流入到積水空間內，能夠提高出水質量。其次，當強夯裝置的強夯錘對淤泥放置空間內的淤泥進行強夯時，設置在基坑底面的碎石層和砂石層能夠起到減震作用，能夠起到保護基坑的作用。

本具體實施方案中，所述基坑4的底面的中心位置向上拱起使得整個底面形成從底面四周往底面中心漸變上升的斜面。

這樣，有利于從淤泥中脫出的污水均勻的分布到基坑底面的四周，方便污水排出。

其中，基坑4的底面形成的斜面的坡度為百分之二到百分之四之間。

這樣，在能夠有利于淤泥中的污水流向底面四周的同時位于基坑底面上方的粗砂層和碎石層在強夯壓力作用下不易向底面四周移動。

本具體實施方案中，在土工布11與多孔砂漿層12之間還設置有排水板13。

這樣，在土工布與多孔砂漿層之間還設置有排水板能夠阻止泥土微粒通過，從而避免排水通道阻塞使孔道排水順暢。還能夠快速有效導出淤泥中透過土工布層的污水。

本具體實施方案中，在積水空間的上端開口處設置有鐵格柵7。

這樣，有利于作業人員行走，有效的防止雜物掉入到積水空間內部。

本具體實施方案中，所述抽吸裝置2還包括與所述水泵21的進口端相連的進水管22，所述進水管22的另一端伸入到積水空間的底部，水泵21的出口端連接有出水管23，所述出水管23的另一端與位于水泵21一側的沉淀池8連通。

這樣，水泵能夠將積水空間內部的污水抽出到沉淀池內，使得淤泥脫水后的水循環暢通，能夠有利于淤泥脫水。

本發明還公開了一種淤泥處理方法，其特征在于，a獲取如權利要求1-7任意一項權利要求所述的淤泥處理設備；b將淤泥置入淤泥處理設備具有的淤泥放置空間內；c對置于淤泥放置空間內的淤泥進行強夯作業，將水分擠出到淤泥處理設備位于周邊的積水空間內；d將積水空間內的水抽出，并將脫水處理完成后的淤泥從淤泥處理設備中轉移到設備外部，再進行下一次作業。

本技術方案中，利用淤泥處理設備對淤泥進行脫水處理，將淤泥置入淤泥處理設備具有的淤泥放置空間內，此時，淤泥內部的水由上到下先通過粗砂層，再經過碎石層后抵達具有坡度的基坑的底面，之后水由內向四周先后通過土工布層、排水板、多孔砂漿層后進入積水空間，再排出。同時結合強夯功法對淤泥進行脫水，強夯裝置能夠對淤泥進行強夯作業，在強夯錘的撞擊下能夠使得淤泥內的水快速的流出，加快淤泥脫水速度，強夯后的淤泥工程性能夠得到提高。

本具體實施方案中，所述b中還包括在置入淤泥放置空間內的淤泥添加專用試劑并攪拌均勻，待淤泥和專用試劑充分反應后再進行下一步作業。

這樣，加入的專用試劑能夠使得淤泥內部產生大量孔隙，且快速硬化，脆硬性增加，同時親水性減弱，憎水性增強。通過改變淤泥的物理和化學性質能夠方便強夯作業時將淤泥撞碎，強夯時淤泥內部的氣泡破裂能夠形成大量橫向裂縫且在水平方向上形成排水通道，同時在淤泥內部形成很大的超孔隙水壓力，從而使得淤泥內部水分流向淤泥處理設備的內側壁。從而達到實現快速脫水和深度的脫水效果。

本具體實施方案中，所述專用試劑的組成和質量配比為，水泥120~300份、生石灰250~500份、鋁粉0.5~3.0份、減水劑3~6份、速凝劑5~10份和穩泡劑0.02~0.1份。

這樣，專用試劑中的水泥能夠降低淤泥親水性、增大淤泥硬脆性、提高淤泥強度；生石灰能夠降低淤泥親水性、增大淤泥硬脆性、提高淤泥強度、消毒殺菌，降低淤泥的污染性；鋁粉能夠將淤泥發泡、淤泥硬化時產生大量氣泡，形成大量連通的孔隙，形成繩頭通道，增大淤泥滲透性；減水劑能夠增大淤泥水分表面活性，使試劑更易與淤泥拌；速凝劑能夠加快水泥硬化速度，快速固化淤泥，有效縮短淤泥脫水時間。從而能夠提高淤泥脫水效率和達到深度的脫水效果。

其中，專用試劑的最佳質量配比為水泥260份、生石灰420份、鋁粉1.8份、減水劑5.6份、速凝劑7.8份和穩泡劑0.08份。

這樣，采用最佳配比的專用試劑能夠使得各組分發揮出最大的功效，各個組分之間的相互影響更小。