一种河湖底泥脱水干化的系统及方法与流程

本发明属于河湖底泥脱水相关，具体为一种河湖底泥脱水干化的系统及方法。

背景技术：

1、河湖底泥是指沉积在河湖底部的泥沙、有机物和微生物等混合物，是水环境污染的重要来源之一。河湖底泥中含有大量的营养盐、重金属、持久性有机污染物等，容易造成水体富营养化、水质恶化、生态退化等问题，影响水资源的利用和保护。因此，对河湖底泥进行有效的治理，是改善水环境质量，恢复水生态系统的重要措施之一。

2、目前，河湖底泥的治理主要采用疏浚、固化、处置等方法，其中，疏浚是最常用的一种方法，其原理是利用疏浚设备将河湖底泥吸出，然后进行固化、处置或资源化利用。然而，疏浚方法存在以下问题：

3、(1)疏浚过程中，会造成水体的悬浮物增加，水质的下降，水生态的破坏，甚至引起二次污染；

4、(2)疏浚后的底泥含水率高，体积大，重量重，运输和处置难度大，成本高，资源化利用率低；

5、(3)疏浚后的底泥中，可能含有重金属、持久性有机污染物等有害物质，如果不进行安全的处置或资源化利用，会对环境和人体健康造成威胁。

6、为了解决上述问题，目前已有一些技术对疏浚后的底泥进行脱水干化和资源化利用，例如：

7、(1)利用高效的单轴螺旋管道搅拌机、粉料自动供给机、空压机、格栅振筛机、拖泵、淤泥输送管道等组成综合化的淤泥固化工艺技术设备系统，不仅使淤泥固化处理的效率大大提高，也实现了淤泥固化处置的连续化和半自动化施工；

8、(2)利用旋流器分离出约56％的固体颗粒，底流浓度达到65％左右，有机质分选去除率达到78％以上，溢流中水回收率达到88.6％；浅层深约40厘米以内的底泥含水率有明显降低，45天左右基本沉降到位；

9、(3)利用高有机质底泥联合调理脱水技术、疏浚底泥负压直排脱水干化技术、规模化底泥机械脱水减量工艺优化与集成控制技术、移动式模块化底泥脱水减量设备集成技术、疏浚底泥旋流分离器结构优化技术等，实现底泥脱水减量后含水率低于50％、资源化利用率90％、处置费用不超过80元每吨；

10、(4)利用疏浚底泥缓释固持改良作绿化土技术、疏浚底泥固化改性作路基土技术、疏浚底泥免烧发泡制备新型建材技术和重金属污染底泥同步脱水脱毒生物淋滤技术等，将疏浚底泥转化为绿化土、路基土、建材等有价值的产品。

11、以上技术虽然在一定程度上解决了疏浚后的底泥脱水干化和资源化利用的问题，但仍存在以下不足：

12、(1)部分技术设备复杂，运行成本高，维护难度大，不适合规模化应用；

13、(2)部分技术处理效率低，脱水干化时间长，资源化利用效果不理想，无法满足快速脱水干化的需求；

14、(3)部分技术对不同类型的底泥适应性差，无法有效处理含水率高、有机质高、重金属高等特殊底泥；

15、(4)部分技术对底泥的分类处理和资源化利用缺乏系统性和整体性，无法实现底泥的全面利用和最大化价值。

16、因此，开发一种河湖底泥脱水干化的系统及方法，能够有效地解决上述问题。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供一种河湖底泥脱水干化的系统及方法，用于解决现有技术中快速脱水设备成本高、效率低、底泥利用率人低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种河湖底泥脱水干化的系统，包括：

4、全自动叠螺机，用于对河湖底泥进行脱水处理，将泥浆和清水分离；

5、板框式或带式泥水分离剂，用于对脱水后的泥浆进行固化处理，将固化后的泥饼和滤液分离；

6、强吸水新型海绵式材料，用于对固化后的泥饼进行干化处理，将泥饼中的水分吸收；

7、液压装置，用于对干化后的泥饼进行压榨，将泥饼中的残余水分排出。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果为：该系统能够实现河湖底泥的快速脱水干化，提高泥饼的干度，减少泥饼的体积和重量，降低运输和处理的成本和难度，改善环境质量，提高资源利用率。

9、作为上述方案的进一步改进，所述全自动叠螺机包括一个螺旋输送器，一个电机，一个减速器，一个泥浆进料口，一个清水出口和一个泥浆出口，所述螺旋输送器的一端通过所述减速器与所述电机连接，所述泥浆进料口位于所述螺旋输送器的另一端，所述清水出口位于所述螺旋输送器的周壁上，所述泥浆出口位于所述螺旋输送器的一端；其中，所述螺旋输送器的运动用以下向量表示：

10、

11、其中，r是所述螺旋输送器的半径，p是所述螺旋输送器的螺距，θ是所述螺旋输送器的旋转角度，是三维空间的单位向量。

12、上述改进的技术效果为：该系统能够利用螺旋输送器的旋转，将泥浆和清水分离，将清水排出，将泥浆输送至下一步骤，实现对河湖底泥的脱水处理，提高脱水效率，降低能耗，简化操作。

13、作为上述方案的进一步改进，所述板框式或带式泥水分离剂包括一个框架，一个滤布，一个滤板或滤带，一个压紧装置，一个滤液出口和一个泥饼出口，所述滤布覆盖在所述滤板或滤带上，所述滤板或滤带通过所述压紧装置固定在所述框架上，所述滤液出口位于所述框架的下部，所述泥饼出口位于所述框架的一侧；其中，所述滤布的过滤效果用以下不等式表示：

14、

15、其中，v是所述滤液的体积，t是所述过滤的时间，μ是所述泥浆的粘度，a是所述滤布的面积，δp是所述过滤的压差，l是所述泥饼的厚度。

16、上述改进的技术效果为：该系统能够利用滤布和滤板或滤带的过滤作用，将固化后的泥饼和滤液分离，将滤液排出，将泥饼输送至下一步骤，实现对泥浆的固化处理，提高固化效果，减少泥饼的含水率，节省滤布的用量。

17、作为上述方案的进一步改进，所述强吸水新型海绵式材料包括一个海绵层，一个吸水层和一个防水层，所述海绵层、所述吸水层和所述防水层依次层叠，所述海绵层用于接触固化后的泥饼，所述吸水层用于吸收泥饼中的水分，所述防水层用于防止水分渗透；其中，所述吸水层的吸水能力用以下函数表示：

18、w＝f(t)＝w0+ktα

19、其中，w是所述吸水层的吸水量，t是所述吸水的时间，w0是所述吸水层的初始吸水量，k是所述吸水层的吸水系数，α是所述吸水层的吸水指数。

20、上述改进的技术效果为：该系统能够利用海绵层和吸水层的吸水作用，将泥饼中的水分吸收，利用防水层的防水作用，防止水分渗透，将干化后的泥饼输送至下一步骤，实现对泥饼的干化处理，提高干化效果，降低泥饼的含水率，增加泥饼的稳定性。

21、作为上述方案的进一步改进，所述液压装置包括一个液压缸，一个液压泵，一个油箱，一个压力表和一个控制阀，所述液压缸的一端通过所述控制阀与所述液压泵连接，所述液压泵的另一端通过所述压力表与所述油箱连接，所述液压缸的另一端用于对干化后的泥饼施加压力。

22、上述改进的技术效果为：该系统能够利用液压缸的压力，将泥饼中的残余水分排出，得到最终的干化泥饼，提高泥饼的干度，减少泥饼的体积和重量，降低运输和处理的成本和难度，改善环境质量，提高资源利用率。

23、一种河湖底泥快速脱水干化的方法，包括以下步骤：

24、s1、将河湖底泥输送至全自动叠螺机，利用螺旋输送器的旋转，将泥浆和清水分离，将清水排出，将泥浆输送至下一步骤；

25、s2、将泥浆送入板框式或带式泥水分离剂，利用滤布和滤板或滤带的过滤作用，将固化后的泥饼和滤液分离，将滤液排出，将泥饼输送至下一步骤；

26、s3、将泥饼与强吸水新型海绵式材料接触，利用海绵层和吸水层的吸水作用，将泥饼中的水分吸收，利用防水层的防水作用，防止水分渗透，将干化后的泥饼输送至下一步骤；

27、s4、将干化后的泥饼送入液压装置，利用液压缸的压力，将泥饼中的残余水分排出，得到最终的干化泥饼。

28、有益效果：该方法能够实现河湖底泥的快速脱水干化，提高泥饼的干度，减少泥饼的体积和重量，降低运输和处理的成本和难度，改善环境质量，提高资源利用率。该方法还能够根据不同的泥浆和泥饼的特性，选择合适的设备和参数，保证处理的效果和安全。

29、作为上述方案的进一步改进，在步骤a中，所述螺旋输送器的转速为10-20转/分，所述泥浆的含水率为60-80％。

30、上述改进的技术效果为：该方法还能够根据泥浆的含水率，调节螺旋输送器的转速，适应不同的脱水需求，保证脱水的效果和安全。

31、作为上述方案的进一步改进，在步骤b中，所述滤布的孔径为0.1-0.5mm，所述滤板或滤带的厚度为5-10mm，所述压紧装置的压力为0.5-1.0mpa，所述泥饼的含水率为40-60％。

32、上述改进的技术效果为：该方法还能够根据泥饼的含水率，选择合适的滤布孔径，滤板或滤带厚度，压紧装置压力，适应不同的固化需求，保证固化的效果和安全。

33、作为上述方案的进一步改进，在步骤c中，所述海绵层的厚度为1-3cm，所述吸水层的厚度为2-4cm，所述防水层的厚度为0.5-1cm。

34、上述改进的技术效果为：该方法还能够根据泥饼的厚度，选择合适的海绵层、吸水层和防水层的厚度，适应不同的干化需求，保证干化的效果和安全。