城市生活污泥电渗管井原位脱水固结处理装置的制作方法

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1.本实用新型属于环境保护和治理技术领域，特别涉及到城市生活污泥电渗管井原位脱水固结的处理装置。


背景技术：

2.污泥库(池)存储的污泥一般为城市污水处理厂的污泥，一般建造在污水处理厂内，也有城市的污泥库(池)，是在固体垃圾填埋前，压缩垃圾时产生的垃圾挤出液，而这种垃圾挤出液所产生的污水污泥，通常在垃圾填埋场中建污泥库存储处理。这种城市产生的污泥中，包含水、泥沙、纤维、动植物残体，各种絮体、胶体、有机质、微生物、病菌、虫卵、重金属、及各种无机盐等，属于复杂多相体构成。
3.这种干污泥中有机碳含量一般可达到45％左右，有机质含量80％左右，对于新鲜污泥的有机碳含量与有机质含量相对更高一些。污泥库中污泥经过一定时间的陈置后，会发生一定程度的降解，降解污泥的有机质含量明显降低。未降解的污泥具有较大的污染性，若无序排放，将成为危险的二次污染源，这些二次污染源通过大气、地下水、地表水和土壤等介质进入食物链，造成严重的生态风险，影响人类健康。
4.污泥库存储的污泥经过长时间的生化反应，以及大量的雨水进入，一般含水率超过90％(根据成都市某污泥库勘察资料，污泥含水率在200～760％之间，平均525％左右，密度分布范围在0.97～1.12g/cm3之间，平均1.03g/cm3左右)，表层及深部为软塑层，中部大部分为流塑层。而垃圾填埋场的污泥库一般位处低洼之地或核心区域，常常制约着污泥库容的使用，需要处理以恢复污泥库的库容。
5.目前，对已形成的污泥库通常采用污泥清除，异地处置；或对已填埋污泥区域周边进行围堰加固，以保证污泥填埋区域稳定；以及将污泥搅拌固化后再次填埋等传统环境工程处理方法。但是，因污泥库中的污泥几乎成流塑状，很难通过机械挖掘的方式进行挖采，且取出的污泥异地处置也常常因场地条件、二次污染等因素难以实现。
6.虽然，目前对大面积污泥库中污泥原位脱水固结的处理方法进行许多的研究，如中国专利号为：zl201210105625.5公开了“大面积城市生活污泥真空原位固结处理方法及装置”。它在污泥上部添加约半米厚工作垫层(中粗砂、荆芭层、土工布)，造成了较大的费用支出，也挤占了污泥库大量的有效使用空间，对最终污泥固结体增加了杂质成分，降低了污泥固结体的综合利用价值。同时也存在操作方面的不安全因素和隐患，如添加的工作层密度大于下部污泥层，大面积的漂浮于污泥上的工作层难以形成均匀的下压力，而工作层基本不具有抗弯、抗剪性能，且内部为松散的沙子，在工作层添加荷载不均及真空预压个别真空泵故障造成工作层向下的压力不均时，可能造成整体倾覆的风险。因而该方法也很难对污泥库中污泥原位脱水固结进行很好和有效处理。
7.因此，如何对大面积污泥池中污泥进行有效的原位脱水固结强化处理，以恢复场地库容，延长使用周期，节约污泥处理成本，已是城市污泥处理遇到的普遍问题和急需解决的一大技术难题。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是为解决现在城市垃圾及污水处理产生的污泥库污泥处理遇到的难题，提供一种切实可行、安全无害、运行成本低的城市生活污泥电渗管井原位脱水固结处理装置。
9.为了实现以上实用新型目的，本实用新型采取的技术方案：
10.一种城市生活污泥电渗管井原位脱水固结处理装置，包括电渗阳极、、电渗阴极、管井、潜水泵及排水管；其特征在于：在污泥处理区域内安装管井，管井设为带有导电体的电渗排水的电渗阴极，即电渗管井；所述的电渗阳极安装在管井周围的污泥库区污泥中；其中：在电渗阳、阴极之间污泥中的水，在通电后的电渗阳、阴极之间电场的作用下，污泥中的水往电渗阴极方向渗流，即渗往为阴极的电渗管井内；污泥中的水：首先经过管井过滤后进入电渗管井内的底部，然后再通过装在管井底部的潜水泵，及连接潜水泵并通向的污泥处理区域外的排水管将聚集在电渗管井底部的水排出。
11.所述的电渗管井还包括装于电渗管井与污泥底部的井托，即混凝土板。
12.所述的电渗管井的井口高出污泥面0.3—0.5m。
13.在所述的污泥处理区域内安装若干眼电渗管井与其配套的阳极，所述的电渗管井、电渗阳极采取正方形布置。
14.所述的电渗管井的井管为混凝土预制构件，渗水部分为渗水井管；渗水井管外自下而上由导电网或导电丝缠绕层、尼龙网或棉麻缠绕层构成的过滤水层；所述的由导电网或导电丝缠绕层也作为电渗阴极；并且自下而上由通长加竹片绑扎牢固。
15.本实用新型与现有技术比较，其实质性特点和显著效果：
16.1、电渗管井工作时潜水泵处于管井底部，潜水泵以上为无水状态，也可以长期留置，间歇性作业，直到整个污泥库污泥成为符合要求的固结体。
17.2、电渗管井工作时，中空无水的管井，可作为污泥库排气孔，及时排出污泥降解产生的气体。
18.3、除电渗管井自身材料外，无其他添加物，既克服了现有专利技术挤占库区有效空间及大量物资投入的弊端，又为最终污泥固结体(有机碳含量约45％左右；有机质含量80％左右)的综合利用创造了理想的条件，具有良好的经济性，相比节约成本应该≮20％。
19.4、电渗管井工作期间，管井内部无水，在电渗排水的同时，兼具了真空预压排水的功能。
20.5、污泥脱水固结为自下而上进行，处理过程安全可靠。
21.6、针对水力渗透系数很小的淤泥类地层，电渗法固结的电渗透系数比水力渗透系数大1～2个数量级，可有效提高污泥脱水固结的效率。
22.本实用新型是不同于现有对污泥库中污泥原位脱水固结强化处理的新方法，可以恢复场地库容，延长使用周期，节约污泥处理成本。可以解决城市污泥处理遇到的长期的技术难题。
23.本发明应用范围可以扩大，不仅仅是污泥库的处理，而且还可以用于软土地基和海底淤泥的填海造陆的吹填区排水固结。
附图说明
24.图1是本实用新型单组电渗管井的示意图。
25.图中：电渗阳极1、污泥2、防水电缆3、阴极电缆4、排水管5、污泥面6、渗水管井7、电渗阴极8(竹片、铁丝、尼龙网)、潜水泵9、井托10、污泥库底11、管井内水位12。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
27.城市生活污泥电渗管井原位脱水固结处理装置
28.如图1所示，一种城市生活污泥电渗管井原位脱水固结处理装置，包括电渗阳极1、排水管5、电渗阴极8、潜水泵及管井；在污泥2处理区域内安装管井，管井设为带有导电体的电渗排水的电渗阴极，即电渗管井7；所述的电渗阳极安装在管井周围的污泥库区污泥中；其中：在电渗阳、阴极之间污泥中的水，在通电后的电渗阳、阴极之间电场的作用下，污泥中的水往电渗阴极方向渗流，即渗往为阴极的电渗管井；污泥中的水：首先经过管井过滤后进入电渗管井内的底部，然后再通过装在管井底部的潜水泵，及连接潜水泵并通向的污泥处理区域外的排水管将聚集在电渗管井底部的水排出。
29.所述的电渗管井还包括装于电渗管井与污泥底部的井托，即混凝土井托10。
30.所述的电渗管井的井口高出污泥面0.3—0.5m。
31.在所述的污泥处理区域内安装若干眼电渗管井与其配套的阳极，电渗管井、电渗阳极采取正方形布置。
32.所述的电渗管井是管井，所述的管井的井管一般为混凝土预制构件，或采用符合条件的其他材料制作。
33.所述的电渗管井的井管为混凝土预制构件，渗水部分为渗水井管7；渗水井管外自下而上由导电网或导电丝缠绕层、尼龙网或棉麻缠绕层构成的过滤水层；所述的由导电网或导电丝缠绕层也作为电渗阴极；并且自下而上由通长加竹片绑扎牢固。
34.以上所述的电极由各种导电体构成，即阴(负)极、阳(正)极，可以由金属、以及碳纤维、碳黑、导电的填充聚合物、金属纤维等复合材料的制成。可以、导电丝缠绕、或导电网、或导电土工布等等构成。
35.城市生活污泥电渗管井原位脱水固结处理和施工方法
36.本实用新型城市生活污泥电渗管井原位脱水固结处理和施工方法，是在污泥处理区域内采用电渗排水与管井排水相结合的处理方法，即为：
37.在污泥处理区域内安装管井，管井设为电渗排水的电渗阴(负)极，即电渗管井；在污泥库区污泥中离管井某固定的距离处安装电渗阳(正)极；
38.在电渗阳、阴极之间的含水污泥中的水，在通电后的电渗阳、阴极之间电场的作用下，污泥中的水往阴极方向渗流，即渗往为阴极的电渗管井内，污泥中的水：首先经过管井过滤后进入电渗管井内的底部，然后再通过装在管井底部的潜水泵，及连接潜水泵并通向的污泥处理区域外的排水管将聚集在电渗管井底部的水排出。
39.城市生活污泥电渗管井原位脱水固结处理的具体施工工艺步骤为：
40.步骤1：在污泥处理区域内按设计要求施工安装电渗管井；并安装与连接电渗阴(负)极；
41.步骤2：在电渗管井内底部安装潜水泵9，沿污泥库周边铺设排水管5，并安装排水系统；
42.步骤3：在污泥处理区域内安装电渗水阳(正)极1；
43.步骤4：对电渗阳、阴极进行电渗水作业前的调试，以及潜水泵的排水的调试；
44.步骤5：通电进行电渗水作业，当在电渗管井内底部聚集渗水达到设定的量后开潜水泵，并进行抽排水作业；
45.步骤6：监测和检测，判断污泥固结状况是否满足污泥处理指标与设计要求；
46.步骤7：如果尚未达到污泥处理指标与设计要求，可继续步骤5直至达到污泥处理指标与设计要求。
47.其中：所述的步骤4：对电渗阳极、阴极进行电渗水作业前的调试，以及潜水泵的排水的调试；还可以配套电渗水、潜水泵排水的自动控制系统，并对电渗水、潜水泵排水的自动控制系统进行预先调试。
48.优选的技术方案：
49.上述步骤1中，安装电渗管井是重点工序，如图1所示，单组电渗管井施工安装需要做到以下几点：
50.1、污泥面6上施工电渗管井需要使用移动水上作业平台，可采用多个空油桶联结制作，使用卷扬机拉动移位。
51.2、污泥为流塑、软塑状态，管井成孔可采用冲孔方法，成孔直径φ450mm左右；对于非流塑状态的污泥也可采用机械成孔方式进行，孔径适当增大到φ600mm左右，可以考虑无砂井管外均匀包裹一层薄砂袋同步成井。
52.3、电渗管井的渗水井管7可以采用水泥砾石滤水管或带滤水孔水泥管，渗水井管外径φ400mm左右，内径φ300mm左右，配备满足要求的井管壁厚，即：控制井管总重量大于污泥2对电渗管井(电渗管井内无水时)排开污泥体积产生的总浮力，并有一定的安全系数。
53.4、下入电渗管井时要有井托10，电渗管井的渗水管井自下而上由通长加竹片绑扎牢固；自下而上螺旋缠绕10#铁丝(导电丝)做电渗阴(负)极，与直流电源负极连接；自底(包含井托底部11)至顶外包120目左右尼龙纱网多层并绑扎牢固。电渗管井的井口高出污泥面0.3—0.5m。
54.5、下入配套完备的潜水泵9至电渗管井底。
55.6、连接潜水泵电源、连接潜水泵排水管5至排水总管，以及配置排水自动控制系统。
56.7、根据设计安装电渗阳极，电渗阳极由钢筋及防水电缆3组成，采用水冲法将钢筋及部分防水电缆插入污泥库底部，距离管井水平间距5m左右，防水电缆与直流电源正极连接；第一口试验电渗管井可在电渗管井不同距离设置电渗阳极，以备电渗试验时使用。
57.上述步骤2中，沿污泥库周边布设排水总管，以φ160mm—φ200mm钢管为宜，安装与潜水泵9、排水管5配套的单向阀连接管。
58.上述步骤3中，第一口电渗管井施工完成后，进行试验抽水作业，先试验未开启电渗作业时出水量，后试验不同距离阳电极电渗作业开启后出水量，电渗电压采取先低后高
逐渐增高的方法进行，选取合适的电极距离及电渗电压，潜水泵出水量选取略大于电渗管井出水量，控制电渗管井内水位12处于井底状态。
59.上述步骤4中，污泥库区电渗管井、电渗阳极采取正方形布置；管井间距5—10m，排距5—10m，根据第一口井试验结果确定。潜水泵排水管采用透明软塑料管，以便观察出水情况。
60.上述步骤5中，电渗作业、电渗管井抽水维护过程中，需要工作人员全天候值班作业，及时了解掌握电渗管井抽水情况及电渗电流变化情况，做好工作记录，发现异常情况及时处理；作业期间，不影响污泥库继续倾倒污泥。
61.上述步骤6中，通过过程监测和工后检测手段，分析污泥处理前后物理力学指标变化，判断是否满足设计要求。其中监测内容包括但不限于地表沉降观测、土体水平位移观测(测斜管)、孔隙水压力测试、分层沉降测试；检测内容包括但不限于钻孔取土室内试验、静力触探试验、十字板剪切试验。设计要求一般结合污泥处理工程目的和场地恢复使用要求，包括但不限于处理后污泥强度指标、稳定性控制要求以及污泥沉降量要求。
62.上述步骤6中，如果尚未达到设计要求，可继续步骤5作业。
63.本实用新型城市生活污泥电渗管井原位脱水固结处理方法，经过污泥固结处理后的环境得到改善，污泥可以综合利用，制作有机肥等，变害为宝。
64.本实用新型城市生活污泥电渗竖井原位脱水固结处理方法应用范围可以扩大，不仅仅是污泥库的处理，而且还可以用于软土地基和海底淤泥的填海造陆的吹填区排水固结。