一种用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置的制作方法

本发明涉及一种工业建筑和水利工程中污泥处理的装置。特别是涉及一种用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置。

背景技术：

污泥包括由污水处理过程中产生的含水率不同的半固态或固态物质(工业污泥)；或由城市河道、湖泊疏浚清淤工程以及城市下水道产生的淤泥(疏浚淤泥)；或由湿法选矿产生的以细颗粒为主的废弃物(尾矿泥)。由于我国城市化发展迅速，污泥产生量逐年增多。据相关文献资料，2014年我国城镇工业污泥产生量约为2801.47万吨，同比增长11.57％。水利工程每年疏浚淤泥总集量超1亿立方米。矿山的尾矿泥年产量超3亿吨，并以每年2％的速度增长。

污泥处理就是对上述污泥进行浓缩、调治、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程，实现污泥的减量化、稳定化和无害化。由于污泥成分复杂，含有病源微生物、寄生虫卵、有毒有害的重金属及大量的难降解物质，如若处理不当，容易对给水体、土壤和大气造成二次污染。然而，我国污水处理普遍存在“重水轻泥”的现象，使得我国污水处理快速发展，污泥处理却停滞不前，污泥处理缺口巨大。截至2014年底，全国污水处理厂产生的污泥无害化处置率仅为56％，主要处置方式为卫生填埋、焚烧、制肥、制造建材。余下的污泥中，约三分之一采用“临时手段”处置，剩余污泥去向不明。

西方国家的大规模现代化污泥处理约从六十年代末开始。欧共体于1986年通过了“欧洲议会环境保护、特别是污泥农用土地保护准则”，于1992年通过了“欧共体城市废水处理法令”，并于1999年颁布了欧盟污泥填埋指导原则。美国环保局也于1989年初提出了生活污水厂污泥处理和利用法则，并于1993年公布了卷503污水污泥处理规则。日本虽然没有单独制订污泥处置法规，但对污泥使用的限制存在于土壤、地下水、填埋、肥料等的相关规定中。由于受到一系列环保政策的影响，污泥处理在全世界正逐步被规范化。

我国政府2007年发布了《城镇污水处理厂污泥处置-混合填埋泥质》标准(cj/t249-2007)，其中规定了用于混合填埋的污泥含水率应低于60％，不排水抗剪强度需大于25kpa。于2010年，发布了《中华人民共和国国家环境保护标准(hj564-2010):生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范(试行)》。

我国目前常用的堆泥场晾晒处理，极易造成污染物渗漏、迁移、扬尘等二次污染事故，而且脱水时间长，效果不明显，仍存在污泥存储和再处理等问题。若采用机械脱水方法(如板框压滤)处理污泥，由于污泥颗粒细小，水力渗透性能很差，现行技术仍存在效率比较低，处理费用比较高等问题。目前欧美发达国家正在积极研发高效污泥脱水技术，包括电渗脱水技术、冻融处理技术、超声波处理技术、膜分离技术等，但都存在设备一次性投资高、建设车间厂房、处理量小，成本高，处理能力不能满足现场治理的短暂工期要求(如疏浚淤泥处理)等一系列不足。

综合上述，如何妥善处理我国城市化快速发展产生的大量污泥，使其稳定化、无害化、减量化、资源化，已成为环境污染治理中亟待解决的问题。使用新型污泥脱水处理方法，开展加速污泥脱水、减少土地占有面积、减少污泥脱水成本并进行大规模工程应用方向的研究具有重要的工程意义和应用价值。

土工管袋是由土工织物经过缝制而成，通过充灌泥浆、砂浆或者水而形成的管状结构。在管袋约束力和内部水压力的共同作用下，自由水体通过土工织物的间隙渗出，而固体颗粒则被保留在了土工管袋内部。土工管袋技术已在中国、澳大利亚、韩国、日本和美国等国家被广泛应用于海岸防冲刷堤坝施工、防洪和疏浚等施工工程。

使用土工管袋进行污泥脱水，以其成本低，处理量大，易于现场操作等优势，受到环境保护界人士的重视，已被广泛用于工业污水、湖河淤泥、工业废水、尾矿泥等污泥的脱水。由于脱水后的淤泥含水率可被降低到50-60％左右，可以很容易的进行陆地运输、回收利用或者处理。与传统方法相比较，使用土工管袋进行污泥脱水，处理性能更稳定，工艺简单，效果优越，总投入及处理成本底，因而更具有市场竞争力。

不过，传统土工管袋污泥脱水通常需要1-2个月的脱水周期。对于大规模污泥处理，此脱水周期太过漫长。目前常见的加速污泥脱水方法可以粗分为包括化学法和物理法。絮凝剂是最为常用的化学法加速污泥脱水的方法。絮凝剂主要是带有正(负)电性的基团和水中带有负(正)电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过后续的物理或者化学方法进行分离。堆叠法是最为常用物理法加速污泥脱水过程的方法，是通过上部土工管袋的重量加速下部土工管袋内污泥脱水的过程。该方法施工简单，可以使得下部管袋内的污泥含水量减少到60％以下。但下层土工管袋在堆叠时会产生张力突变，增加了下层管袋破损的风险。

实验研究显示，在上层土工管袋堆叠后，下层管袋张力比施加前突增达140.8％。因此对下层管袋的材料强度要求增高，即增加了工程材料成本。此外，堆叠法中下层管袋被压住呈扁平状，不可以再次充灌，并没有充分发挥材料的性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种即能减少土工管袋破损风险，又能加速土工管袋污泥脱水速度的用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置。

本发明所采用的技术方案是：一种用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置，包括有用于充灌污泥的土工管袋，所述的土工管袋内沿所述土工管袋的长度方向设置有若干个排水板，所述的若干个排水板在位于土工管袋的一端分别连接一个排水板接头的入水口端，若干个所述的排水板接头的出水口端分别通过一个插入到所述土工管袋内的真空管连接位于土工管袋外部的用于抽取充灌在所述土工管袋内的污泥的水份的真空泵。

每一个所述的排水板都通过若干组连接结构悬挂在所述土工管袋内。

相邻的两组连接结构之间相距5～8米。

每一组所述的连接结构均包括有4条连接带，每一条所述的连接带的一端固定在所述的土工管袋上，另一端连接在对应的排水板上。

所述4条连接带为x型设置。

每一条所述的连接带的长度大于该连接带两端连接点的直线距离。

本发明的一种用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置，为内置真空板土工管袋结构，通过在土工管袋内部按照一定方式预埋真空管，充灌污泥后，通过外部真空泵经由真空管、排水板施加真空荷载，可以快速实现土工管袋内的污泥脱水，有效提高了现场的施工效率，易于大规模的工程应用，具有很高的工程意义和应用前景。其优点可概括为以下几点：

1、结构简单，易于制作；2、易于折叠存放和运输；3、土工管袋内充灌污泥后，排水板随着固定条带可移动到泥浆中间，减少真空荷载施加过程中漏气问题，加快污泥的脱水固结时间，有效提高了施工效率；

4、施加真空荷载使污泥快速脱水后土工管袋受到的张拉力迅速减小，降低了土工管袋破损的风险。

附图说明

图1是本发明的土工管袋装置未打开时的断面结构示意图；

图2是本发明的土工管袋装置打开并充灌污泥后的断面结构示意图；

图3是图2的a-a剖视图。

图中

1：土工管袋2：排水板

3：排水板接头4：真空管

5：真空泵6：连接带

7：污泥8：地面

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置做出详细说明。

本发明的一种用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置，内置真空板土工管袋结构，通过在土工管袋内部按照一定方式预置真空管，充灌污泥后，施加真空荷载，加速管袋内部污泥脱水的过程。

如图1、图2、图3所示，本发明的一种用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置，包括有用于充灌污泥的土工管袋1，所述的土工管袋1是选用现在通用的处理污泥的土工管袋。所述的土工管袋1内沿所述土工管袋1的长度方向设置有若干个排水板2，每一个所述的排水板2都通过若干组连接结构悬挂在所述土工管袋1内，相邻的两组连接结构之间相距5～8米。每一组所述的连接结构均包括有4条连接带6，每一条所述的连接带6的一端固定在所述的土工管袋1上，另一端连接在对应的排水板2上，所述4条连接带6为x型设置。并且，每一条所述的连接带6的长度大于该连接带6两端连接点的直线距离。

所述的若干个排水板2在位于土工管袋1的一端分别连接一个排水板接头3的入水口端，若干个所述的排水板接头3的出水口端分别通过一个插入到所述土工管袋1内的真空管4连接位于土工管袋1外部的用于抽取充灌在所述土工管袋1内的污泥7的水份的真空泵5。

所述的土工管袋1在未使用时连接带6与排水板2会随着土工管袋1在自重作用下自由层叠，如图1所示，便于折叠存放和运输。当土工管袋1内开始充灌污泥时，土工管袋1自然膨胀，与土工管袋1绑接的固定条带会逐渐带动着排水板2移动到位。当停止充灌污泥后，土工管袋1张开，排水板2被连接带6拖拽至土工管袋1中间，如图2所示，方便后期施加真空荷载。如图3所示，打开真空泵5，真空泵5开始工作，经由真空管4、排水板接头3及排水板2对土工管袋1内施加真空荷载，土工管袋1内污泥排水过程加速，实现加速抽水，污泥随着内部水分迅速排出而固结，其后可视土工管袋1容积大小选择是否继续充灌和真空排水。

使用高岭土泥浆对本发明的一种用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置进行了实验研究，结果显示，利用本发明的一种用于污泥脱水的内置排水板的土工管袋装置的脱水周期比自重脱水缩短达50％，高岭土泥浆含水量由试验前的104％减少到脱水后的46％，可增大充灌污泥量，减少土工管袋的用量，大大缩短脱水周期，提高了现场的施工速度。另外，使用内置排水板的土工管袋后土工袋张力比施加真空荷载前减少了62.1％，从而减少了土工管袋破损的风险。