一种新型河道/湖泊污泥固化系统和污泥固化方法与流程

本发明涉及一种污泥固化系统和污泥固化方法。

背景技术：

河道/湖泊的底泥是河道/湖泊污染物长期累积的载体，属河道/湖泊的内源污染，是河道/湖泊黑臭的重要因素。

当前，底泥处置的方法中污泥固化方法是通过封闭、沉淀、吸附等物理化学作用将污染物稳定在固化体中，从而达到改善底泥物理性质和减少污染物再次释放及迁移的目的，相比其他处置方式，污泥固化方法更加安全有效。尽管针对底泥的固化稳定化方法已经得到较多研究，但多停留在对河道/湖泊污染底泥的修复以及处置层面，难以实现将固化后的底泥的利用，限制了该方法的推广应用。

技术实现要素：

本发明为了解决现有污泥固化方法无法利用固化后的底泥的问题，提出一种新型河道/湖泊污泥固化系统和固化方法。

本发明新型河道/湖泊污泥固化系统由污泥沉淀池、水力筛分装置、污泥浓缩池、一级污泥脱水机、二级污泥脱水机、搅拌装置和固化装置构成；

所述污泥沉淀池的污泥出口与水力筛分装置的污泥入口连通，水力筛分装置的污泥出口与污泥浓缩池的污泥入口连通，污泥浓缩池的污泥出口与一级污泥脱水机的污泥入口连通，一级污泥脱水机的污泥出口与二级污泥脱水机的污泥入口连通，二级污泥脱水机的干泥出口与搅拌装置的干泥入口连通，搅拌装置的干泥出口朝向固化模具的干泥入口设置。

所述污泥沉淀池上设置有上清液排放口，污泥浓缩池上设置有上清液排出口、一级污泥脱水机上设置有上清液排出口、二级污泥脱水机上设置有上清液排出口。

进一步地，所述污泥沉淀池的上清液排放口、污泥浓缩池的上清液排出口、一级污泥脱水机的上清液排出口和二级污泥脱水机的上清液排出口与上清液回收管连通。

进一步地，所述水力筛分装置为泥浆净化回收机。

进一步地，所述污泥浓缩池上设置有搅拌机。

进一步地，所述一级污泥脱水机为叠螺脱水机。

进一步地，所述二级污泥脱水机为高压板框压滤机。

进一步地，所述搅拌装置卧式滚筒搅拌机。

进一步地，所述固化模具为矩形盒体，固化模具设置有多个平行的横向隔板和多个平行的纵向隔板，横向隔板和纵向隔板垂直设置，横向隔板和纵向隔板合围构成矩形成型腔。

进一步地，所述污泥沉淀池的污泥出口和水力筛分装置的污泥入口之间设置有泥浆泵；污泥浓缩池的污泥出口与一级污泥脱水机的污泥入口之间设置有泥浆泵。

利用上述新型河道/湖泊污泥固化系统进行污泥固化的方法按照以下步骤进行：

获取河道或湖泊中的污泥，将污泥输送至污泥沉淀池中静置处理，静置处理后污泥沉淀在下部，上部为上清液和漂浮物，清除漂浮物和上清液；将剩沉淀在下部的污泥输送至水力筛分装置进行净化；将净化的污泥输送至污泥浓缩池中并加入高分子絮凝剂进行浓缩，进行浓缩过程中启动污泥浓缩池上设置的搅拌机进行搅拌；将浓缩后的污泥输送至一级污泥脱水机中对浓缩后的污泥进行一级脱水至含水率为70～80％，进行一级脱水时加入高分子絮凝剂；将一级脱水后的污泥输送至二级污泥脱水机中进行二级脱水至含水率达到50％以下，得到干泥；将干泥输送至搅拌装置内并加入污泥固化剂进行搅拌混合，然后将混有污泥固化剂的干泥转移至固化模具中进行固化。

所述进行固化时在矩形成型腔内铺满防渗膜，向防渗膜中添加混有污泥固化剂的干泥，然后进行振捣，振捣后静置13～14天后得到泥块，利用塑料套袋包覆泥块，即完成。

进一步地，所述静置处理时时间为6～24h，温度为室温。

进一步地，所述搅拌装置搅拌混合时转速为10～200r/min，时间为5～60min。

进一步地，所述高分子絮凝剂为PAM(聚丙烯酰胺)；污泥浓缩池中高分子絮凝剂添加量5～20mg/L；进行一级脱水时高分子絮凝剂添加量为1.0～10.0mg/L。

进一步地，所述污泥固化剂为高效底泥固化剂。所述高效底泥固化剂由水泥、高分子交联剂、助凝剂、早强剂、减水剂、引气剂和高分子聚合物杀菌消毒剂混合而成，高效底泥固化剂中高分子交联剂的质量分数为25～30％，助凝剂的质量分数为7～8％，早强剂的质量分数为3～5％，减水剂的质量分数为2～3％，引气剂的质量分数为2～3％，高分子聚合物杀菌消毒剂的质量分数为2～3％，水泥为余量。

进一步地，所述高效底泥固化剂的投加量为干泥质量的5～20％。

进一步地，所述防渗膜为土工膜，材质为高密度聚乙烯防渗膜；所述高密度聚乙烯防渗膜的相对密度0.918～0.965。

本发明原理为：

本发明在污泥沉淀池中静置处理能够去除上清液和漂浮物，在水力筛分装置中大粒的固体物和砂石等与污泥分离，污泥得到净化。进行浓缩过程中启动污泥浓缩池上设置的搅拌机进行搅拌有利于絮凝剂和污泥混合均匀并提高浓缩效果；经一级污泥脱水机和二级污泥脱水机的两级脱水，得到的干泥含水率达到50％以下，有利于成型；搅拌装置用于污泥固化剂和干泥的搅拌混合。在固化模具内污泥固化剂和干泥径振捣和静置处理，得到具有一定强度的泥块。混有污泥固化剂的干泥经过固化后得到的泥块抗压强度到达500KPa以上、含水率约35％，矩形成型腔内铺满防渗膜能够提高泥块的抗渗性能，利用塑料套袋包覆泥块能够进一步提高泥块的抗渗性能和防水性能，降低固化后底泥的低污染物溶出率，能够用于后续生态护岸工程。

本发明具备以下有益效果：

本发明装置和方法操作方便，成本低，避免二次污染，可以有效的解决河道/湖泊污泥处理困难的问题，其中经防渗膜和塑料套袋的双层包覆使固化后污泥中的有机污染物不发生转移，并且固化后的污泥污染物溶出率极低，杜绝了二次污染。本发明得到的固化后的泥块强度可达到500KPa以上，能够用于工程回填或生态护岸等，实现了固化后的污泥无害化处理和资源化利用，应用前景广泛。

附图说明

图1为实施例1中固化系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加的清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

实施例1：结合图1说明本实施例，本实施例新型河道/湖泊污泥固化系统由污泥沉淀池1、水力筛分装置2、污泥浓缩池3、一级污泥脱水机4、二级污泥脱水机5、搅拌装置6和固化装置7构成；

所述污泥沉淀池1的污泥出口与水力筛分装置2的污泥入口连通，水力筛分装置2的污泥出口与污泥浓缩池3的污泥入口连通，污泥浓缩池3的污泥出口与一级污泥脱水机4的污泥入口连通，一级污泥脱水机4的污泥出口与二级污泥脱水机5的污泥入口连通，二级污泥脱水机5的干泥出口与搅拌装置6的干泥入口连通，搅拌装置6的干泥出口朝向固化模具7的干泥入口设置。

所述污泥沉淀池1上设置有上清液排放口，污泥浓缩池3上设置有上清液排出口、一级污泥脱水机4上设置有上清液排出口、二级污泥脱水机5上设置有上清液排出口。

所述污泥沉淀池1的上清液排放口、污泥浓缩池3的上清液排出口、一级污泥脱水机4的上清液排出口和二级污泥脱水机5的上清液排出口与上清液回收管连通。

所述水力筛分装置2为泥浆净化回收机。

所述污泥浓缩池3上设置有搅拌机。

所述一级污泥脱水机4为叠螺脱水机。

所述二级污泥脱水机5为高压板框压滤机。

所述搅拌装置6卧式滚筒搅拌机。

所述固化模具7为矩形盒体，固化模具7设置有多个平行的横向隔板和多个平行的纵向隔板，横向隔板和纵向隔板垂直设置，横向隔板和纵向隔板合围构成矩形成型腔71。

所述污泥沉淀池1的污泥出口和水力筛分装置2的污泥入口之间设置有泥浆泵8；污泥浓缩池3的污泥出口与一级污泥脱水机4的污泥入口之间设置有泥浆泵9。

利用上述新型河道/湖泊污泥固化系统进行污泥固化的方法按照以下步骤进行：

获取河道或湖泊中的污泥，将污泥输送至污泥沉淀池1中静置处理，静置处理后污泥沉淀在下部，上部为上清液和漂浮物，清除漂浮物和上清液；将剩沉淀在下部的污泥输送至水力筛分装置2进行净化；将净化的污泥输送至污泥浓缩池3中并加入高分子絮凝剂进行浓缩，进行浓缩过程中启动污泥浓缩池3上设置的搅拌机进行搅拌；将浓缩后的污泥输送至一级污泥脱水机4中对浓缩后的污泥进行一级脱水至含水率为80％，进行一级脱水时加入高分子絮凝剂；将一级脱水后的污泥输送至二级污泥脱水机5中进行二级脱水至含水率达到50％以下，得到干泥；将干泥输送至搅拌装置6内并加入污泥固化剂进行搅拌混合，然后将混有污泥固化剂的干泥转移至固化模具7中进行固化。

所述进行固化时在矩形成型腔71内铺满防渗膜，向防渗膜中添加混有污泥固化剂的干泥，然后进行振捣，振捣后静置14天后得到泥块，利用塑料套袋包覆泥块，即完成。

所述静置处理时时间为20h，温度为室温。

所述搅拌装置6搅拌混合时转速为100r/min，时间为30min。

所述高分子絮凝剂为PAM聚丙烯酰胺；污泥浓缩池3中高分子絮凝剂添加量为40mg/L；进行一级脱水时高分子絮凝剂添加量为5mg/L。

所述污泥固化剂为高效底泥固化剂。所述高效底泥固化剂的投加量为干泥质量的5％。

所述高效底泥固化剂由水泥、高分子交联剂、助凝剂、早强剂、减水剂、引气剂和高分子聚合物杀菌消毒剂混合而成，高效底泥固化剂中高分子交联剂的质量分数为30％，助凝剂的质量分数为8％，早强剂的质量分数为5％，减水剂的质量分数为3％，引气剂的质量分数为3％，高分子聚合物杀菌消毒剂的质量分数为3％，水泥的质量分数为48％。

本实施例中，早强剂为混凝土早强剂，购买于郑州荣辉化工；减水剂为混凝土减水剂，购买于山东万山集团；助凝剂为聚丙烯酰胺；引气剂为混凝土引气剂，购买于郑州诚奥化工；高分子聚合物杀菌消毒剂为聚六亚甲基胍；高分子交联剂为己二酸二酰肼；水泥为强度等级为42.5的硅酸盐水泥；

所述防渗膜为土工膜，材质为高密度聚乙烯防渗膜；所述高密度聚乙烯防渗膜的相对密度0.918～0.965。

本实施例在污泥沉淀池1中静置处理能够去除上清液和漂浮物，在水力筛分装置2中大粒的固体物和砂石等与污泥分离，污泥得到净化。进行浓缩过程中启动污泥浓缩池3上设置的搅拌机进行搅拌有利于絮凝剂和污泥混合均匀并提高浓缩效果；经一级污泥脱水机4和二级污泥脱水机5的两级脱水，得到的干泥含水率达到50％以下，有利于成型；搅拌装置6用于污泥固化剂和干泥的搅拌混合。在固化模具7内污泥固化剂和干泥径振捣和静置处理，得到具有一定强度的泥块。矩形成型腔71内铺满防渗膜能够提高泥块的抗渗性能，利用塑料套袋包覆泥块能够进一步提高泥块的抗渗性能和防水性能，降低固化后底泥的低污染物溶出率，能够用于后续生态护岸工程。

本实施例装置和方法操作方便，成本低，避免二次污染，可以有效的解决河道/湖泊污泥处理困难的问题，其中经防渗膜和塑料套袋的双层包覆使固化后污泥中的有机污染物不发生转移，并且固化后的污泥污染物溶出率极低，杜绝了二次污染。本实施例得到的固化后的泥块强度可达到550KPa，能够用于工程回填或生态护岸等，实现了固化后的污泥无害化处理和资源化利用，应用前景广泛。