本发明涉及一种疏浚淤泥快速脱水的方法，属于淤泥脱水干化处理技术领域。
背景技术：
在我国港口、湖泊和河道底泥清淤过程中，会产生大量的且含有污染物的高含水量淤泥。1998年至2003年，我国对长江、黄河、海河和淮河等江河及洞庭湖、鄱阳湖等重要水域进行疏浚，淤泥疏浚量达到1.2亿立方米。天津港每年淤泥疏浚量约500万立方米，秦皇岛港戊巳码头淤泥疏浚量已达到269.3万立方米。1999年至2000年，杭州西湖一期疏浚工程累计疏浚淤泥量100余万立方米。这些淤泥含水率高、粘粒含量高、压缩性强、强度低，堆放不但占用大量土地，难以被工程直接利用。因此，疏浚淤泥资源化处置问题，是我国经济高速发展时期难以回避的亟待解决的问题。
授权公告号cn102815854b，发明名称：一种微生物促进疏浚淤泥快速干化的方法，包括以秸秆等有机物作为底物，厌氧发酵腐熟，埋入淤泥堆场，预埋抽真空管网系统，输入疏浚淤泥，添加絮凝剂和助凝剂进行初步浓缩，以及抽真空压缩等工序步骤。该发明的微生物促进疏浚淤泥快速干化的方法，利用微生物的生命活动及其产生的气体改变了淤泥在抽真空过程中形成的致密状态，使淤泥变得疏松多孔，促进了水分的流动，从而提高了真空预压的抽排水效果，使疏浚淤泥快速从流体状态转变为可塑态甚至半固态，实现了疏浚淤泥的快速脱水干化，成本低，工期短。该发明中腐熟底物的制备方法为：（1）将生物类有机物置于厌氧密闭环境中厌氧发酵，以驯化厌氧产气微生物；（2）驯化完成后，收集发酵液，加水稀释后备用；（3）以生物类有机物作为底物，严密堆放以形成内部厌氧环境，向底物泼洒步骤（2）稀释后的发酵液以使厌氧产气微生物接种于底物中，进行腐熟；（4）将完成腐熟的底物沥干水分，分装后封口。该方法工艺复杂，并且收环境营养较大，不同地域不同环境的腐熟底物的差距比较大，稳定性差。另外淤泥的粘性大，单单通过添加絮凝剂和助凝剂对于淤泥的絮凝效果一般，导致其真空脱水的效果一般，淤泥干化时间长，一般为抽真空时间100天以上，周期长。
疏浚淤泥含水率高、颗粒细、可塑性高、结合力强、收缩率大等特性，主要质可以分为：（1）营养物质，包括氮磷化合物；（2）大量有机物，如碳水化合物，包括油和油脂；（3）重金属，包括mn、pb、cd、zn、hg、cr、cu、zn等；（4）非金属as、se等。现有淤泥脱水固化处理的，都单单考虑脱水速度和固化后的强度，对于固化后的重金属的处理研究比较少，而脱除后的含有重金属，对环境和人体有害。授权公告号cn102503274b，发明名称：重金属污染底泥固化剂，所述固化剂包括质量分数为20％～50％的水泥，质量分数为40％～70％的粉煤灰，质量分数为5％～15％的膨润土和质量分数为3％～6％的外加剂；本固化剂处理底泥后固化体强度高，浸出液ph和重金属浸出浓度得到很大程度降低。但是该固化剂仅仅考虑固化强度，尤其是重金属的固化，没有脱水性。
技术实现要素：
本发明提供了一种疏浚淤泥快速脱水的方法，解决了现有淤泥脱水时间长、脱水效果不好以及脱除的水中重金属超标等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种疏浚淤泥快速脱水的方法，包括以下步骤：
（1）在淤泥堆场中预埋排水板，将排水板与抽真空管道连接，组成抽真空管网系统；
（2）将待处理的疏浚淤泥通过输泥管道输入淤泥堆场，在输泥管道中先后加入絮凝剂和助凝剂，使淤泥中的泥颗粒絮凝沉淀，排放面源水；
（3）然后加入复合脱水材料和污泥专用菌剂，并与疏浚淤泥混合均匀，自然发酵，复合脱水材料：污泥专用菌剂：疏浚淤泥的重量比为10:0.2:100；
（4）发酵15-20天，当淤泥中出现大量气泡的时候，并从淤泥中持续冒出，此时在淤泥表面铺设土工布及密封膜；
（5）将抽真空管道的主管与真空机组连接，真空预压抽排水，抽出水作为上覆压力压于密封膜上；
（6）真空预压抽排水至出水量明显较少时，停工；
（7）然后除去土工布及密封膜将淤泥翻动，并添加污泥专用菌剂，污泥专用菌剂与原始疏浚淤泥的重量比为0.1:100；
（8）翻动后的淤泥通过抽真空管网系统通风8-10h；
（9）通风后继续发酵，待污泥长出白毛后发酵结束，此时在淤泥表面铺设土工布及密封膜；
（10）重复步骤（5）和（6），停工验收。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的复合脱水材料，按照重量份计，包括腐殖土30-40份、生物碳5-10份、柠檬酸3-5份、木质素10-15份、甲壳质8-10份、沸石8-10份、天冬氨酸12-18份、有机膨润土10-15份、碳纤维20-30份、煅烧硅藻土5-8份、麦饭石5-8份。
进一步，本发明的一种优选方案：所述的污泥专用菌剂为污泥专用菌剂-vt1030。
进一步，本发明的一种优选方案：所述排水板的孔径为80-100μm。
进一步，本发明的一种优选方案：所述抽真空管道包括支管和主管，支管通过接头与各个排水板连接，所有的支管再与主管连接，共同组成抽真空管网系统。
进一步，本发明的一种优选方案：所述支管和主管均为直径70mm的硬塑料管。
进一步，本发明的一种优选方案：所述絮凝剂为疏水阳离子高分子絮凝剂。
进一步，本发明的一种优选方案：所述絮凝剂的添加量为50-60ppm。
进一步，本发明的一种优选方案：所述助凝剂为聚合氯化铝。
进一步，本发明的一种优选方案：所述助凝剂的添加量为80-100ppm。
本发明的有益效果：
本发明的疏浚淤泥快速脱水的方法，利用微生物的生命活动及其产生的气体改变了淤泥在抽真空过程中形成的致密状态，以及复合脱水材料的吸附支撑作用，使淤泥变得疏松多空，促进了水分的流动，从而提高了真空预压的抽排水效果，使疏浚淤泥快速从流体状态转变为可塑态甚至半固态，实现了疏浚淤泥的快速脱水干化，成本低，工期短。另外复合脱水材料和菌种的复合吸附作用，有效的降低了脱除淤泥后水的重金属的含量，使其国家标准。
（1）本发明利用微生物呼气产气的原理，使得淤泥中形成大量排水通道，因此排水效率提高，抽真空时间缩短，减少了能耗，降低了成本，并且产气后的残留物在干化后的淤泥被挖出后还可以以制作有机肥等方式回收利用。本发明采用两次发酵的方式，首先微生物利用淤泥中含有的氧快速发酵产气，产生通道以及复合脱水材料的作用，然后真空第一次快速脱水。脱水后淤泥的含水量达到微生物快速繁殖的范围。污泥专用菌剂与淤泥进一步作用，疏松淤泥，并将淤泥中的有机物转化为肥料。发酵结束后，真空抽水，淤泥含水量达到25%以下，可以作为建筑材料。
（2）本发明的复合脱水材料具有良好的脱水性，他与淤泥和菌体一起作用，使其形成网状结构，有利于在真空脱水的时候淤泥的支撑力比较强，其实压缩不会太严重，有利于保持其中的通道，有利于脱水。另外复合脱水材料具有良好的吸附固化重金属的作用，使菌种在淤泥内可以良好的生长，避免重金属对菌种生长的抑制作用，另外可以使抽滤出来的水中重金属含量复合相关规定。
（3）絮凝剂和助凝剂的加入使得淤泥中的泥颗粒在短时间内迅速发生絮凝沉淀，在短时间内初步浓缩了淤泥，排水通道的形成缩短了真空预压的时间，因而工期大大缩短。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种疏浚淤泥快速脱水的方法，包括以下步骤：
（1）建设内部尺寸为100m（长）×100m（宽）×5m（深）的干化池作为淤泥堆场，5m的深度中地面以下开挖3m、围堰堆高2m，总容积约50000m3，内部铺2层密封膜做防渗处理；在干化池中以70×70cm的间距呈梅花形预埋长5.5m、孔径90μm的排水板，排水板下端固定于干化池底部，上端固定于距离干化池表面开口1m处，注意上端预留约1.5m；将各排水板通过接头与支管连接，支管再与主管连接，所述支管和主管均采用直径为70mm的硬塑料管，组成抽真空管网系统；淤泥堆场的建设可以参照专利cn102815854b的方法，建设不同大小的淤泥堆场。
（2）将待处理的疏浚淤泥通过输泥管道注入干化池，在疏浚泥浆流经管道时，分别用两台cn201737824u中公开的仪器先加入56ppm的疏水阳离子高分子絮凝剂再加入85ppm的聚合氯化铝助凝剂，使淤泥在短时间内絮凝沉淀出泥颗粒，排放面源水；预先沿干化池的边界布设深度1m的密封沟；
（3）然后加入复合脱水材料和污泥专用菌剂，并与疏浚淤泥混合均匀，自然发酵，复合脱水材料：污泥专用菌剂：疏浚淤泥的重量比为10:0.2:100；
（4）发酵，当淤泥中出现大量气泡的时候，并从淤泥中持续冒出，此时在淤泥表面铺设土工布及密封膜；
（5）将抽真空管道的主管与真空机组连接，在真空度≥0.08mpa的条件下真空预压抽排水，抽出水作为上覆压力压于密封膜上；
（6）真空预压抽排水淤泥含水量为50-60%，停工；
（7）然后除去土工布及密封膜将淤泥翻动，并添加污泥专用菌剂，污泥专用菌剂与原始疏浚淤泥的重量比为0.1:100；
（8）翻动后的淤泥通过抽真空管网系统通风8-10h；通风条件：20m3/h
（9）通风后继续发酵，待污泥长出白毛后发酵结束，此时在淤泥表面铺设土工布及密封膜；
（10）重复步骤（5）和（6），真空预压抽排水，至泥面沉降量连续4天小于1mm时，停工验收。
复合脱水材料，按照重量份计，包括腐殖土30份、生物碳8份、柠檬酸3份、木质素13份、甲壳质8份、沸石9份、天冬氨酸16份、有机膨润土10份、碳纤维20份、煅烧硅藻土5份、麦饭石6份。将它们混合均匀，即可。
污泥专用菌剂为污泥专用菌剂-vt1030。污泥专用菌剂-vt1030是一款高效的污泥专用型微生物复合菌剂，含有高活性的乳酸菌、酵母菌、放线菌、芽孢杆菌、木霉菌等，充分发挥菌群联合作用优势,使污泥快速升温、有机质快速降解，能够在污泥中产生各种消化酶来分解污泥中的有机营养物质，也可有效的转化污泥中的重金属降低危害效果。
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的复合脱水材料，按照重量份计，包括腐殖土35份、生物碳5份、柠檬酸4份、木质素15份、甲壳质9份、沸石8份、天冬氨酸12份、有机膨润土13份、碳纤维25份、煅烧硅藻土7份、麦饭石5份。絮凝剂的添加量为60ppm。助凝剂的添加量为80ppm。
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处在于：所述的复合脱水材料，按照重量份计，包括腐殖土40份、生物碳10份、柠檬酸5份、木质素10份、甲壳质10份、沸石10份、天冬氨酸18份、有机膨润土15份、碳纤维30份、煅烧硅藻土8份、麦饭石8份。絮凝剂的添加量为50ppm。助凝剂的添加量为100ppm。
脱水重金属实验
某地疏浚淤泥作为试验淤泥。该淤泥含水率为85％，有机质含量约为13％(干基)，化学成分见：sio250.65、al2o315.47、cao473、fe2o33.22、k2o7.20、mgo2.22、na2o1.19、p2o50.68、tio20.97，5%其它杂质，其中重金属含量为（mg/kg）cd，cr，cu，ni，pb和zn的含量分别为12.4，396，1272，280，80和782。
分别采用实施例1-3的方法，测定其淤泥含水率、排放水重金属含量。具体见下表。
由上表可知，本发明的方法通过添加复合脱水剂以及菌种发酵，可以有效的提高脱水的速度，使其脱水时间控制在50天左右，另外排出来的水也符合国家相关标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。