一种高含水河湖底泥脱水固化及筑堤利用方法与流程

本发明涉及环境生态领域，特别涉及一种高含水河湖底泥脱水固化及筑堤利用方法。

背景技术：

1、河湖底泥是指在有微生物参与作用下形成的近代沉积物，成分极为复杂，富含有机物和各类污染物质，通常呈灰黑色，力学强度低，压缩性强，在工程中无法直接利用。近年来随着我国对河湖水环境治理工作的重视与加强，各省市每年都会开展大面积的河湖清淤工作，从而产生了大体量的河湖清淤底泥，工程中这些底泥通常是以填埋或简单堆放的形式进行处置，极易给周边的土壤及地下水环境造成严重污染，因此底泥的无害化处理处置和资源化利用已成为城市河湖水环境治理和水生态修复的重点和难点。

2、脱水及固化处置是实现河湖底泥无害化及资源化利用的重要先驱途径，目前常见的底泥脱水固化方式为板框压滤，具有脱水效果好、尾水可净化回流的显著优势。然而板框压滤方法通常处置效率较低、且成本较高、技术实施受场地限制较大，因此在很多小规模清淤工程中无法应用。常见的淤泥固化方式为原位固化，即向淤泥中直接加入水泥、石灰等胶凝材料，通过系列化学反应提高淤泥的力学强度，以便于后续的工程应用。然而淤泥含水率通常较高，直接固化处置需加入大量的固化药剂，工程成本极高，且固化效果较差，因此对于高含水淤泥难以直接推广应用。实际上，河湖清淤底泥脱水及固化处置效果主要取决于改性固化药剂类型及相应的工艺方式选择，目前工程中亟需探索一种成本较低、适应性强、脱水固化效果的高含水淤泥脱水及固化方法。对于脱水及固化后的淤泥也亟需探索一种有效的资源化利用方式，以减少淤泥的堆放量。

3、此外，“水岸同治”已成为目前我国河湖流域治理的主流模式，治理理念也从过去的“工程治水”转变到“生态治水”，在河湖环境治理的同时还需因地制宜建设亲水生态岸线，推进沿河沿湖绿色生态廊道建设，从而需要大体量的工程建设用土。若能将河湖清淤底泥用于河湖生态廊道及堤坝建设中，则可同时解决大量清淤底泥无处去和巨量工程用土无处来两个关键难题。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种高含水河湖底泥脱水固化及筑堤利用方法，以解决河湖清淤底泥含水率高、强度低、脱水固化及资源化利用困难的问题。

2、为实现以上目的，本发明技术方案为：

3、一种高含水河湖底泥脱水固化及筑堤利用方法，包括以下步骤：

4、s1：淤泥改性处理，向高含水淤泥中加入体积比为5％～15％的ⅰ型脱水固化剂，拌合均匀，获得改性淤泥；

5、s2：脱水固化处理，将s1步骤获得的改性淤泥充注到多个土工管袋中养护，将所述多个土工管袋分层堆叠，改性淤泥在自重固结作用下排水固化得到脱水固化淤泥；

6、s3：固化淤泥筑堤施工，将s2步骤获得的脱水固化淤泥从土工管袋中取出，晾晒后破碎，再加入干质量比为5～10％的ⅱ型固化剂，拌合均匀后获得二级改性固化淤泥，将二级改性固化淤泥分层压实以形成坝体，最后在堤坝两侧的临水面直接铺设一层s2中所获得的土工管袋装脱水固化淤泥，完成河湖底泥筑堤利用。

7、进一步的是，所述s1步骤中ⅰ型脱水固化剂包括0.1～0.5％絮凝剂、1～3％高效减水剂、0.1～0.5％缓凝剂、30～40％石膏、30～50％水泥及30～40％活性灰渣。

8、进一步的是，所述s1步骤中向高含水淤泥中加入体积比为5％的ⅰ型脱水固化剂，拌合均匀，获得改性淤泥。

9、进一步的是，所述s1步骤中向高含水淤泥中加入体积比为10％的ⅰ型脱水固化药剂，拌合均匀，获得改性淤泥。

10、进一步的是，所述s2步骤具体包括：

11、s21：将底层土工管袋在地面上依次并列设置，所述地面四周设置临时排水沟；

12、s22：利用泵浆机将s1步骤中制备好的改性淤泥逐次充注到s21步骤中摆好的土工管袋中，充注过程中各土工管袋之间预留5～10cm间隙便于淤泥固结排水过程中发生侧向变形；

13、s23：在底层土工袋上依次并列设置多个土工管袋，再向所述多个土工管袋内充注改性淤泥，每层的土工管袋充注改性淤泥完成后，在充注完成的土工管袋上方堆叠土工管袋，分层堆叠充注有改性淤泥的土工管袋，各层土工管袋叠放时应纵横交错进行，叠放层数为5～8层，总高度不宜超过5m；

14、s24：堆叠好的土工管袋养护3～5d后再颠倒各层土工管袋的上下堆叠顺序，继续养护7～10d，获得脱水固化淤泥。

15、进一步的是，所述s3步骤中的ⅱ型固化剂包括10～20％有机聚合物凝胶、10～20％硅酸钠、40～50％活性灰渣和30～40％石灰。

16、进一步的是，所述s3步骤中加入的ⅱ型固化剂干质量比为5％。

17、进一步的是，所述s3步骤中加入的ⅱ型固化剂干质量比为10％。

18、本发明的有益效果是：

19、1.在淤泥脱水前采用ⅰ型脱水固化药剂对其改性处理，可显著增强淤泥的脱水性能，更利于其发生固结排水。药剂中絮凝剂可通过桥接作用使细小的泥颗粒发生团聚，增大其颗粒尺寸，进而快速构建排水通道。高效减水剂加入可通过离子交换、压缩双电层等界面作用大幅减少泥颗粒表面附着的结合水量，使其转化为可自由流动和排出的自由水，从而更有利于淤泥的深度脱水。石膏、水泥和活性灰渣可在淤泥中发生水化反应或火山灰反应，从内部消耗大量的自由水，同时发生胶结作用，形成淤泥骨架结构，进而进一步降低淤泥含水率，并提高其强度。缓凝剂的加入可以显著抑制石膏和水泥的早期水化反应速率，更有利于淤泥在早期发生固结排水作用，而后期内部再发生水化胶结作用，通过时间上的调控使得淤泥脱水更彻底，强度更高。

20、2.本发明提供的技术方案中采用土工管袋堆叠的方式对改性淤泥进行脱水固化，此方法利用淤泥体自重作用加速其固结排水，半个月即可完成淤泥的脱水与初步固化，方便快捷，且不受场地限制，成本较低，可广泛应用于各类清淤工程中。

21、3.本发明中在破碎后的固化淤泥中加入ⅱ型固化剂进行改性处理，由于ⅱ型固化剂中的有机聚合物凝胶和硅酸钠均具有良好的粘结性，可进一步胶结土颗粒，增强坝体的整体性，且遇水后聚合物凝胶分子链可发生一定的膨胀，充填土颗粒间的孔隙，从而大幅降低坝体的渗透性。而加入的活性灰渣和石灰可发生火山灰反应，生成大量具有良好粘结性的水化硅酸钙及钙矾石，大幅提高坝体的强度和水稳性。且石灰呈碱性，可对有机聚合物凝胶起到良好的防腐保护作用，提高材料的耐久性。因而本发明加入ⅱ型固化剂可进一步提高固化淤泥的可压缩性，所获得的压实坝体力学稳定性强，且防渗性好。

22、4.本发明针对淤泥含水率高、脱水固化难等技术问题，通过化学改性方式显著提高淤泥的脱水性能，并通过土工管袋堆叠这一简单技术工艺实现淤泥的快速低成本脱水固化。且将获得的脱水固化淤泥进一步改性固化后用于河湖周边的堤坝修筑中，实现了底泥的近岸就地利用，节省了底泥外运和填埋的工程成本，同时可缓解堤坝修筑取土难的工程问题，经济效益显著。

23、5.本发明可实现高含水清淤底泥的快速脱水及固化，所获得的脱水固化淤泥具有较低含水率和较好的力学强度，可直接堆填或外运。而所获得二级改性固化淤泥具有强度高、防渗性强、水稳性好等优势，可广泛应用于河岸堤坝及生态廊道回填中，实现底泥的近岸资源化利用，降低工程综合成本。本发明围绕高含水淤泥脱水固化及资源化利用提供的技术方案，具有工艺简单、适应性强、成本低等特点，可在各类河湖清淤工程中进行推广应用。