一种基于热脱附技术和真空预压技术联合污泥净化脱水结构及其施工方法

1.本发明专利涉及污泥脱水与净化技术领域，具体涉及一种基于热脱附技术和真空预压技术联合污泥净化脱水结构及其施工方法，其适用于受苯系物、石油烃、卤代烃等挥发性有机污染物污染的淤泥的净化脱水治理。


背景技术：

2.湖泊作为社会经济可持续发展必不可少的要素,是水系的载体,是水生态系统最重要组成部分。随着我国城市化进程的不断推进，对黑臭湖泊的整治工程已在持续开展，美化环境提高河湖水质的同时也产生体量巨大的疏浚淤泥。这些疏浚淤泥由于受周边工厂、居民生活，往往还有大量挥发性有机污染物。
3.随着对环境要求的不断提高，治理污泥中的污染物已成必须执行的要求。同时，随着用地的日益紧张，多数填埋场已趋于饱和，对河湖污泥进行减量化处理，不仅能节省储存空间，还便于运输和后期资源化利用。
4.原位热脱附技术原位热脱附技术主要包括热传导加热技术、电阻加热技术、蒸汽强化抽提技术，前两者可用于低渗透性污泥净化，最后者只能宜用于渗透系数大于10-4cm/s的污染土净化。同时，原位热脱附技术在应用过程中会产生二次污染，主要有废气、废水，其通常需设置专门的仪器设备进行收集后处理。而且，热脱附技术往往不能实现减量化。
5.真空预压是一种常用的淤泥脱水固化处理技术，已经得到广泛应用。将河湖淤泥通过管道输送至储泥坑，然后进行真空预压脱水，能实现淤泥的大规模减量化。其可将污泥进行脱水减量化，但不能实现无害化处理，甚至由于脱水浓缩作用，使挥发性有机污染物储留在污泥当中。
6.先进行热脱附净化，再进行真空预压减量化或先进行真空预压减量化，再进行热脱附净化，往往耗费大量人力物力，且处理周期很长，且二次污染问题凸显。


技术实现要素：

7.发明目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种基于热脱附技术和真空预压技术联合污泥净化脱水结构及其施工方法，用以实现污泥净化脱水，解决其污染环境、占用大量土地等的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供了一种基于热脱附技术和真空预压技术联合污泥净化脱水结构，包括污泥坑、热脱附结构单元、真空预压处理单元和废气废水处理站，其中，所述热脱附单元埋设与所述污泥坑中，所述真空预压处理单元设置于所述污泥坑的上表面，所述真空预压处理单元与所述废气废水处理站相连。
9.其中，污泥坑为原污泥贮存地或人工开挖的污泥储存处理坑，其中，当所述污泥坑为人工开挖时，需在底部铺设底层防渗土工膜。
10.具体地，所述热脱附结构单元包括开设于污泥坑内的污泥中的脱附孔、电阻、碎石
填料、耐高温土工布、电线和供电电极，其中，电阻和碎石填料放置于所述脱附孔内，电阻通过电线与供电电极连接，所述耐高温土工布设置于脱附孔的上端。
11.所述脱附孔直径20cm～30cm，间距2m～6m，呈正三角形布设，其深度一深于污泥底面1m～2m。
12.所述填料可采用建筑废料，碎石填料的粒径在2cm～5cm。碎石垫层亦是主要排水通道。
13.具体地，所述真空预压处理单元包括砂垫层、排水支管、排水主管、真空膜和真空泵，其中，所述砂垫层设置于污泥表面，所述真空膜铺设于整个污泥坑的上方，所述排水支管和排水主管相连并铺设于砂垫层的上方，同时所述排水主管与真空泵相连，真空泵通过供电箱供电运行。在这种实施方式中，未使用塑料排水板。由于砂垫层和污泥自身的隔热性，以及热脱附布设间距，可以实现超高温加热。
14.所述砂垫层厚40-50cm，采用中粗砂，含泥量小于5％。
15.所述真空预压处理单元还包括塑料排水板，所述塑料排水管布置在脱附孔四周，距离脱附孔间距1m～2m，并与排水支管相连。塑料排水板有多种型式，基本上是板芯和外包滤布组成，宽约100mm，厚约3.5mm～6mm。其简单的卷在排水管上即可。所述排水管一般采用pvc管，直径50mm～75mm，沿长度方向每5cm钻一直径8mm～10mm的小孔，外包透一层水土工布。塑料排水板、排水支管和排水主管均可以用现有技术中常规的设置来布置。
16.本发明进一步提出了基于上述热脱附技术和真空预压技术联合污泥净化脱水结构的施工方法，包括如下步骤：
17.(1)开挖污泥坑，铺设底层防渗土工膜，将污泥排入污泥坑中；
18.(2)钻取脱附孔，插入电阻并将电线引出，回填碎石填料后，盖上一层耐高温土工布，标记好脱附孔位置，将引出的电线与供电电极相连接；
19.(3)在污泥表面铺设一层砂垫层，铺设排水支管和排水主管，将排水支管通过两通或三通与排水主管连接，排水主管外接真空泵，之后，覆盖真空膜，真空膜周边密封在周边土体内；
20.(4)将步骤(2)中电线引出真空膜处、步骤(3)中排水主管引出真空膜处，做密封处理，严禁漏气；
21.(5)真空泵外接废气废水处理站；
22.(6)开启热脱附装置的供电电极和真空预压的真空泵，进行污泥净化脱水，开启废气废水处理站，废气废水达标后进行排放。
23.在另外一种实施方式中，在步骤(3)中，在脱附孔的四周打设塑料排水板，铺设排水支管和排水主管，并将塑料排水板和排水支管连接、将排水支管通过两通或三通与排水主管连接。
24.有益效果：本发明与现有技术相比，可以同时实现受污淤泥的脱水与净化,有力防治二次污染，因污泥自身及砂垫层的隔热性，根据污染类型，本方法可实现超高温度加热以加快净化，同时，兼具结构简单、便于操作、利于技术推广、便于科学研究的特点。
附图说明
25.图1是本发明专利结构的剖面图；
26.图2是热脱附结构的剖面图；
27.图3是热脱附装置与塑料排水板平面布置图；
28.图中，11——污泥池；12——防渗土工膜；21——污泥；31——脱附孔；32——电阻；33——碎石填料；34——耐高温土工布；35——电线；36——供电电极；41——砂垫层；42——塑料排水板；43——排水支管；44——真空膜；45——排水三通；46——排水二通；47——排水主管；51——供电箱；52——真空泵；53——废气废水处理站。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，实施例将有助于理解本发明，但是本发明的保护范围不限于下述的实施例。
30.如图1到图3所示，本发明提出了一种基于热脱附技术和真空预压技术联合污泥净化脱水结构，包括污泥坑、热脱附结构单元、真空预压处理单元和废气废水处理站，其中，所述热脱附单元埋设与所述污泥坑中，所述真空预压处理单元设置于所述污泥坑的上表面，所述真空预压处理单元与所述废气废水处理站相连。污泥坑为原污泥贮存地或人工开挖的污泥储存处理坑，其中，当所述污泥坑为人工开挖时，需在底部铺设底层防渗土工膜，本实施例中采用人工开挖的污泥坑。
31.热脱附结构单元包括开设于污泥坑内的污泥中的脱附孔、电阻、碎石填料、耐高温土工布、电线和供电电极，其中，电阻和碎石填料放置于所述脱附孔内，电阻通过电线与供电电极连接，所述耐高温土工布设置于脱附孔的上端。脱附孔直径20cm～30cm，间距2m～6m，呈正三角形布设，其深度一深于污泥底面1m～2m。填料可采用建筑废料，碎石填料的粒径在2cm～5cm。碎石垫层亦是主要排水通道。
32.真空预压处理单元包括砂垫层、排水支管、排水主管、真空膜和真空泵，其中，所述砂垫层设置于污泥表面，所述真空膜铺设于整个污泥坑的上方，所述排水支管和排水主管相连并铺设于砂垫层的上方，同时所述排水主管与真空泵相连，真空泵通过供电箱供电运行。在这种实施方式中，未使用塑料排水板。由于砂垫层和污泥自身的隔热性，以及热脱附布设间距，可以实现超高温加热。其中，砂垫层厚40-50cm，采用中粗砂，含泥量小于5％。其中，真空泵和废气废水处理站由供电箱供电。
33.另外，真空预压处理单元还可以包括塑料排水板，所述塑料排水管布置在脱附孔四周，距离脱附孔间距1m～2m，并与排水支管相连。塑料排水板有多种型式，基本上是板芯和外包滤布组成，宽约100mm，厚约3.5mm～6mm。其简单的卷在排水管上即可。所述排水管一般采用pvc管，直径50mm～75mm，沿长度方向每5cm钻一直径8mm～10mm的小孔，外包透一层水土工布。塑料排水板、排水支管和排水主管均可以用现有技术中常规的设置来布置。
34.上述热脱附技术和真空预压技术联合污泥净化脱水结构的施工方法，包括如下步骤：
35.(1)开挖污泥坑，铺设底层防渗土工膜，将污泥排入污泥坑中；
36.(2)钻取脱附孔，插入电阻并将电线引出，回填碎石填料后，盖上一层耐高温土工布，标记好脱附孔位置，将引出的电线与供电电极相连接；
37.(3)在污泥表面铺设一层砂垫层，铺设排水支管和排水主管，将排水支管通过两通或三通与排水主管连接，排水主管外接真空泵，之后，覆盖真空膜，真空膜周边密封在周边
土体内；
38.(4)将步骤(2)中电线引出真空膜处、步骤(3)中排水主管引出真空膜处，做密封处理，严禁漏气；
39.(5)真空泵外接废气废水处理站；
40.(6)开启热脱附装置的供电电极和真空预压的真空泵，进行污泥净化脱水，开启废气废水处理站，废气废水达标后进行排放。
41.在一个优选的实施方式中，在步骤(3)中，在脱附孔的四周打设塑料排水板，铺设排水支管和排水主管，并将塑料排水板和排水支管连接、将排水支管通过两通或三通与排水主管连接。
42.下面通过具体的实施例详细说明本发明的技术效果。
43.某场区污泥面积约20m*6m，深度6m左右，钻孔取样测的含水率约36％，孔隙比大于1，其中含有大量挥发性有机物，主要有氯苯和间二甲苯。
44.表1实施技术参数
[0045][0046]
该工程脱附孔钻孔深度7m，放入加热棒，回填碎石填料，以15℃/d的升温速度升至目标温度，达到目标温度后，保持20d。升温的同时，开启真空泵，2天内使真空压力达到20kpa，检查无漏气后维持在20kpa，直到加热到目标温度，随后增大真空压力至80kpa，维持20d。真空预压抽取的水全部排入净化装置内，处理达标后排到外界。
[0047]
表2污泥修复前后污染物检出值、含水率和孔隙比检测值
[0048][0049]
开启真空泵的同时，观测地表沉降，处理结束后总沉降量约为88.3cm。该污泥在满足修复要求的同时，得到了加固。
[0050]
本发明提供了一种基于热脱附技术和真空预压技术联合污泥净化脱水结构的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。