一种双向真空电渗强化土工管袋脱水系统及方法与流程

本发明属于泥浆脱水技术领域，尤其涉及一种双向真空电渗强化土工管袋脱水系统及方法。

背景技术：

现有技术和缺陷：

近年来，随着人民物质文化水平的不断提高，群众对生态产品的需求日益迫切，政府对环保治理的重视程度也越来越高，对应的河湖环保治理的项目越来越多。环保疏浚是削减河湖内源污染，减小河湖污染负荷的重要手段，在施工过程中将产生大量高含水率污染泥浆需要处置。土工管袋脱水技术是利用聚丙烯纱线编织并缝合而成的特殊的袋体过滤结构，专门被用来处理含水率很高的污泥泥浆。高含水率的泥浆混合絮凝剂后进入管袋内，要经过数个月的反复充填和自重排水固结，才能将泥浆含水率降低到60％以下，而如果想通过增大充填压力的方式加速排水固结，则需要选用抗拉强度更高的管袋，这将大幅提高材料成本。真空预压脱水技术和电渗脱水技术是在沿海吹填土地基处理领域被广泛使用的软黏土地基处理技术，相对于自重排水固结，排水速率快，排水过程经济环保。将两种技术与土工管袋脱水技术有机结合，将进一步加速排水固结过程从而缩短工期、进一步提升排水固结效果避免管袋“溏心现象”从而减少人工翻晒次数。因此有必要在土工管袋脱水技术的基础上，开发一种既能缩短土工管袋脱水工期，又能提升土工管袋脱水效果的复合脱水技术。

在本发明之前，中国发明专利(cn109485223a)公开了一种内置排水板的土工管袋脱水系统，该方法用四条连接带悬挂塑料排水板，理论上可以将塑料排水板固定在管袋中心，但由于管袋需要多次充填，一次排水固结完成后塑料排水板已被嵌固在污泥中而无法移动；另外，由于土工管袋向外排水，外部土工织物未实现有效真空封闭，对排水板抽真空时存在漏气问题，真空负压无法有效加载。专利(cn210134009u)公开了一种带内芯的土工管袋，它的内芯排水体为充沙袋，管袋内泥浆充填后对充沙袋抽真空，它和上一个专利同样存在未能有效真空封闭、排水体被污泥嵌固不能移动问题。发明专利(cn102603151b)公开了一种基于电渗强化脱水的土工管袋脱水技术，阳极使用石墨电极、阴极使用缠绕铜丝的pvc管，水分从阳极向阴极移动，并经由pvc管排出土体外。在此过程中，石墨电极虽然不会发生腐蚀，但在冷热交替作用下会发生剥蚀；电渗虽然可以起到强化脱水的作用，但如果没有真空预压或堆载预压的配合，后期电极与土体会脱离接触，降低脱水效率。

解决上述技术问题的难度和意义：

因此，基于传统土工管袋脱水自重排水固结耗时长，脱水后管袋中心区域泥浆脱水效果差等这些问题，提供一种可以实现对污泥的环保、快速脱水，达到缩短工期、提升脱水效果并降低工程造价目的的双向真空电渗强化土工管袋脱水系统及方法具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可以实现对污泥的环保、快速脱水，达到缩短工期、提升脱水效果并降低工程造价目的的双向真空电渗强化土工管袋脱水系统及方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种双向真空电渗强化土工管袋脱水系统，所述双向真空电渗强化土工管袋脱水系统包括：真空电渗土工管袋组合脱水装置、大功率稳压直流电供应装置、真空泵装置和余水处理装置，所述真空电渗土工管袋组合脱水装置包括土工管袋、导电塑料排水板、不锈钢滤管、电动千斤顶、泥浆充填孔、直排接头、支管以及主管，所述导电塑料排水板用作阳极，在土工管袋内壁以1.5m间距环向绑扎，通过直排接头、支管与主管相连，不锈钢滤管用作阴极，通过支管与主管相连；所述电动千斤顶位于土工管袋底部的两端，支撑所述不锈钢滤管，泥浆充填孔位于土工管袋的顶部，所述主管上设有真空泵装置，所述主管末端为余水处理装置，所述大功率稳压直流电供应装置通过导线分别与导电塑料排水板和不锈钢滤管连接。

所述电动千斤顶位于土工管袋底部的两端，并与不锈钢滤管连接，可以用于上下移动不锈钢滤管；泥浆充填孔位于土工管袋的顶部，可根据土工管袋的长度来预留个数。大功率稳压直流电供应装置用作电渗脱水时的直流电源。所述的真空泵装置可以用于抽除导电塑料排水板与不锈钢滤管附近的水分。所述余水处理装置用于处理从土工管袋中抽除水分。

本发明还可以采用以下技术方案：

在上述的双向真空电渗强化土工管袋脱水系统中，进一步的，所述双向真空电渗强化土工管袋脱水系统还包括卵石垫层和两布一膜，卵石垫层位于土工管袋与两布一膜之间，两布一膜能将土工管袋密封包裹。

卵石垫层可以作为底部排水垫层。

在上述的双向真空电渗强化土工管袋脱水系统中，进一步的，所述土工管袋长度宜为50m，两布一膜使用500g/m²两布一膜复合土工膜，长度宜为70m，宽度宜超过土工管袋设计周长5～10m。

一种双向真空电渗强化土工管袋脱水方法，所述双向真空电渗强化土工管袋脱水方法使用了上述任一项所述的双向真空电渗强化土工管袋脱水系统，所述双向真空电渗强化土工管袋脱水方法包括以下步骤：

步骤一：向外脱水：将泥浆经泥浆充填孔打入土工管袋中，此时启动电动千斤顶，将不锈钢滤管支撑到管袋中间高度；充填完成后，在内部充填压力作用下沿土工管袋外壁先流出一部分水分，待外渗过程基本完成后，展开两布一膜至管袋顶部，用双轨热焊机将塑料膜焊接，使土工管袋形成密封环境；

步骤二：向内脱水：开启真空泵装置和大功率稳压直流电供应装置，沿不锈钢滤管和导电塑料排水板抽真空，进行真空预压和电渗脱水，加速排除底泥中的水分；

步骤三：分阶段取样测含水率，当底泥含水率降低到目标含水率以下后，停止抽真空和电渗，将两布一膜沿焊缝割开，重新卷回土工管袋底部，沿土工管袋顶部轴线破袋，将底泥转运，移除土工管袋，回收两布一膜、不锈钢滤管、导电塑料排水板和卵石垫层。

在上述的双向真空电渗强化土工管袋脱水方法中，进一步的，在所述步骤一前还有包括以下步骤：

步骤1：脱水场地清表，场地平整，在设计位置铺设两布一膜，两布一膜的两端向内卷起；

步骤2：在两布一膜上铺设卵石垫层，在卵石垫层上铺设土工管袋；

步骤3：在土工管袋的内部四周以1.5m间距环向绑扎导电塑料排水板，导电塑料排水板一端用缝包机密封，另一端通过直排接头、支管与主管连接，并最终与真空泵装置连接，真空泵装置与余水处理装置连接；土工管袋内部沿宽度方向以4m间距布置不锈钢滤管，不锈钢滤管的两头用橡胶塞密封，其中一端的橡胶塞打孔，支管穿过橡胶塞进入不锈钢滤管内部，两端支架在电动千斤顶上；导电塑料排水板和不锈钢滤管的一端通过导线与大功率稳压直流电供应装置连接。

综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明在传统土工管袋仅靠自重向外脱水基础上，在土工管袋内部增加了用于真空和电渗联合脱水的导电塑料排水板和不锈钢滤管电极，在土工管袋外部实现了真空密闭环境，最终将常规自重单向脱水转化为双向真空电渗脱水，缩短了脱水工期，避免了土工管袋“溏心”现象，提升了脱水效果。该技术更好地满足了业主的治理需求，在实际工程中具有较大的推广价值。

2、本发明通过在传统土工管袋靠自重脱水基础上，在土工管袋外侧形成了真空密闭环境，在土工管袋内部实现了真空抽水和电渗脱水功能，解决了土工管袋脱水耗时长、土工管袋中心位置底泥“溏心”问题，实现了管袋内泥浆的环保、快速脱水，达到了缩短工期、提高脱水效果的目的。另外，本发明对双向真空电渗强化土工管袋脱水系统进行施工指导，施工完成后可以回收两布一膜、导电塑料排水板、不锈钢滤管、卵石垫层等材料，进一步降低工程造价，具有一定的推广价值。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明双向真空电渗土工管袋脱水系统的结构示意图；

图2为本发明双向真空电渗土工管袋脱水系统的a-a截面剖面图；

图3为本发明双向真空电渗土工管袋脱水系统的b-b截面剖面图。

图中：1为真空电渗土工管袋组合脱水装置，2为真空泵装置，3为大功率稳压直流电供应装置，4为余水处理装置，5为土工管袋，6为两布一膜，7为导电塑料排水板，8为不锈钢滤管，9为电动千斤顶，10为泥浆充填孔，11为卵石垫层，12为直排接头，13为支管，14为主管，15为导线。

具体实施方式

下面就结合图1至图3具体说明本发明。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例一：

一种双向真空电渗强化土工管袋脱水系统，包括真空电渗土工管袋组合脱水装置1、真空泵装置2、大功率稳压直流电供应装置3、余水处理装置4。

真空电渗土工管袋组合脱水装置1包括土工管袋5、两布一膜6、导电塑料排水板7、不锈钢滤管8、电动千斤顶9、泥浆充填孔10、卵石垫层11、直排接头12、支管13、主管14。土工管袋5采用聚丙烯单丝编织成布，并根据生产需求定做缝制而成；两布一膜6使用500g/m²两布一膜复合土工膜，可以用做防渗并提供真空环境；导电塑料排水板用作阳极并以1.5m间距环向绑扎在土工管袋5内侧，不锈钢滤管8用作阴极并通过电动千斤顶9来上下调节使其位于土工管袋5的中间高度，二者通过直排接头12、支管13与主管14连接；土工膜袋5的顶部预留有泥浆充填孔10，用于补充泥浆；底部铺设有卵石垫层11，用作底部排水垫层。

更进一步来讲，还可以在实施例中考虑，真空泵装置2通过主管14与真空电渗土工管袋组合脱水装置1连接，可以用于抽除导电塑料排水板7与不锈钢滤管8附近泥浆中的水分，该装置为集中抽气式水汽分离泵，可以根据工程规模进行专业定制。

需要指出的是，大功率稳压直流电供应装置3通过导线15分别于导电塑料排水板7、不锈钢滤管8连接，用作电渗脱水时的直流电源。该装置的电压、功率参数可以结合工程规模，外界供电系统功率而进行专业定制。

余水处理装置4与真空泵装置2连接，用于从土工管袋5中抽除的水分。

实施例二：

一种双向真空电渗强化土工管袋脱水方法，具体包括以下步骤：

步骤一：脱水场地清表，场地平整，在设计位置铺设两布一膜6，两布一膜6的两端卷起；

步骤二：在两布一膜6上铺设卵石垫层11，在卵石垫层上铺设土工管袋5；

步骤三：在土工管袋5的内部四周以1.5m间距绑扎导电塑料排水板7，导电塑料排水板7一端用缝包机密封，另一端通过直排接头12、支管13与主管14连接，并最终与真空泵装置2连接，真空泵装置2与余水处理装置4连接；以4m间距布置不锈钢滤管8，不锈钢滤管8的两头用橡胶塞密封，其中一端的橡胶塞打孔，支管13穿过橡胶塞进入不锈钢滤管8内部，两端支架在电动千斤顶9上；导电塑料排水板7和不锈钢滤管8的一端通过导线15与大功率稳压直流电供应装置3连接；

步骤四：将泥浆经泥浆充填孔10打入土工管袋5中，此时启动电动千斤顶9，将不锈钢滤管8支撑到管袋中间高度；充填完成后，在内部充填压力作用下沿土工管袋5外壁先流出一部分水分(此为向外脱水)，待外渗过程基本完成后，展开两布一膜6至管袋顶部，用双轨热焊机将塑料膜焊接，使土工管袋5形成密封环境；

步骤五：开启真空泵装置2和大功率稳压直流电供应装置3，沿不锈钢滤管8和导电塑料排水板7抽真空，进行真空预压和电渗脱水(此为向内脱水)，加速排除底泥中的水分；

步骤六：分阶段取样测含水率，当底泥含水率降低到目标含水率以下后，停止抽真空和电渗，将两布一膜6沿焊缝割开，重新卷回土工管袋5底部，沿土工管袋5顶部轴线破袋，将底泥转运，移除土工管袋5，回收两布一膜6、不锈钢滤管8、导电塑料排水板7和卵石垫层11。

综上所述，本发明提供一种可以实现对污泥的环保、快速脱水，达到缩短工期、提升脱水效果并降低工程造价目的的双向真空电渗强化土工管袋脱水系统及方法。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。