太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理系统及方法

技术领域

本发明涉及疏浚污泥治理与固结技术领域，更具体的说是涉及太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理系统及方法。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，大量工业污水和生活污水未经净化处理直接排入河道，导致水体的生态环境质量急剧恶化。为了改善水体环境，提升运航能力和加强水安全保障，每年都需要进行大规模的河湖疏浚清淤工程，如长江口深水航道治理等。疏浚淤泥中富集了大量污染物，主要有铅、镉、铬、汞等重金属以及多氯联苯、多环芳烃等有机污染物，严重威胁着环境和人类健康。

目前较为常用的疏浚污泥修复方法是向污泥中加入大量吸附剂、络合剂，例如活性炭溶液、氯化铁溶液、氢氧化钙溶液等，再对现场污泥充分搅拌，使其与药剂充分反应，以此达到吸附重金属离子，降解有机污染物的目的。随后向污泥中插入排水板，通过堆载预压或者真空预压的方式对污泥进行排水固结。这种方法的优势在于施工工艺简单，操作体系成熟，但是仍存在一系列问题，例如面对大面积堆载的污泥，如何使其与吸附剂等均匀混合，排出吸附后的沉淀物，以及加快土体固结速度，缩短临时征地时间。

因此，如何提供一种改进的疏浚污泥治理和快速固结系统及方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理系统，克服背景技术中采用现有技术疏浚污泥存在的不足。

本发明的另一个目的在于提出太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理方法。

本发明提供的技术方案为：太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理系统，包括：

排水板，所述排水板沿其内部长度方向封装电热膜，其插入污泥内，用于加热污泥，并包括交叉阵列布置的注液排水板和抽液排水板；

密封膜，在土体表层铺设密封膜形成密闭状态；

连接管，所述密封膜顶部密封连接有若干所述连接管，每一个所述连接管均与其对应的所述排水板密封连接；

注液泵，所述注液排水板对应的连接管通过所述注液泵与药剂池连通；

抽真空泵，所述抽液排水板对应的连接管通过所述抽真空泵与废液池连通；

太阳能装置，所述太阳能装置架设于所述密封膜上方，且与所述电热膜电性连接。

进一步地，所述注液排水板在抽液工况下作为所述抽液排水板使用，且与所述抽真空泵及所述废液池连通。

进一步地，所述排水板为塑料排水板，其包括芯板、外层滤膜及所述电热膜，所述电热膜封装于所述芯板内，所述芯板通过所述外层滤膜包裹。

进一步地，所述电热膜由包裹在两层绝缘膜之间的金属汇流导电条进行发热，所述导电条与所述太阳能装置电性连接；绝缘膜为聚酯绝缘膜。

进一步地，所述芯板采用高强度、耐腐蚀、耐高温、绝缘性好的材料制成。

进一步地，所述密封膜包括土体表层自下而上铺设的编织布和土工膜，所述土工膜边缘埋入密封沟槽内。

进一步地，所述连接管为PVC管，其与所述排水板连接处对应的土工膜密封处理。

进一步地，所述注液泵和抽真空泵可选择与所述太阳能装置电性连接。

进一步地，所述太阳能装置包括：电池板支架，所述电池板支架架设于所述密封膜上方，其上铺设有太阳能电池板；所述太阳能电池板通过导线与蓄电池电性连接，所述蓄电池通过电缆及防水插头与所述电热膜的防水导电线连接。

本发明提供的另一个技术方案为：太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理方法，采用所述的太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理系统，具体步骤如下：

S1、对现场疏浚污泥进行场地整平，将排水板通过袋装砂井打设机插入污泥土中直至指定深度，留存其外露预定长度，排水板沿一定距离规整布置，其中注液排水板和抽液排水板以列交叉阵列方式分布；

S2、在排水板布设完成后，使用万能表依次检查排水板中电热膜的导电性能，若检查发现电热膜中导线断路，则须重新布设相应位置的排水板；

S3、排水板与连接管接口处使用密封材料密封；将每块排水板均与蓄电池连接；随后在土体表层铺设密封膜，密封膜边缘埋入密封沟中防止漏气；

S4、注液排水板上的连接管连接药剂池，通过注液泵将淋洗剂泵入污泥中，抽液排水板上的连接管连接废液池，通过真空泵将废液抽到废液池；

S5、架设太阳能装置，使其所产生的电能用于给现场所有用电设施供电；开启供电系统，加热排水板中的电热膜，利用排水板加热污泥土，开启抽真空泵和注液泵，对污泥土进行淋洗；

S6、淋洗结束后将注液排水板与废液池相连；所有排水板均用于真空预压固结排水；固结完成后，对排水板中的电热膜进行回收利用。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理系统及方法，构建了清洁能源直接加热、淋洗、真空预压联合的疏浚污泥处理系统，使除污与固结一体化，既可以充分去除污泥中的有毒有害物质，又能有效降低土体含水率，极大程度简化施工工艺，同时充分利用清洁能源，降低环境污染。

本发明采用淋洗技术对污泥进行清洗，充分去除污泥中的重金属离子以及各类有机污染物，极大程度降低了对环境和人类健康的威胁；淋洗剂通过排水板泵送进土体，无需额外布设管道，淋洗结束后注液排水板也可正常进行土体的排水固结，在工程上常用的预压排水系统的基础上，同时实现淤泥加固和污染物处理两个过程，实现污泥除害与固结一体化，简化施工工艺。

本发明利用了太阳能发电技术为施工现场提供电能，使用清洁能源，积极响应推广清洁能源的号召，有效降低了环境污染。本发明通过太阳能电池板为排水板加热，提升土体温度，为淋洗液与污染物提供适宜的反应环境，促使有机污染物的分解，以及加快排水速率，缩短土体固结时间，同时使结构进一步简化，有效降低了环境污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理系统的结构示意图(未示意出太阳能装置，也为注液过程示意图)；

图2附图示意出了电池板支架实施例的示意图；

图3附图示意出了太阳能电池板实施例的示意图；

图4附图示意出了排水板的示意图；

图5附图示意出系统抽液工况的示意图；

图中：1为注液排水板，2为抽液排水板，3为密封膜，4为连接管，5为废液池，6为药剂池，7为抽真空泵，9为注液泵，10为电池板支架，11为太阳能电池板，12为蓄电池，13为导线，14为芯板，15为电热膜，16为外层滤膜，17为防水导电线，18为防水插头，19为电缆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

由于现有技术中常采用的疏浚污泥修复方法是向污泥中加入大量吸附剂、络合剂，例如活性炭溶液、氯化铁溶液、氢氧化钙溶液等，再对现场污泥充分搅拌，使其与药剂充分反应，以此达到吸附重金属离子，降解有机污染物的目的。随后向污泥中插入排水板，通过堆载预压或者真空预压的方式对污泥进行排水固结。这种方法在面对大面积堆载的污泥时，其与吸附剂均匀混合效率低，排出吸附后的沉淀物、土体固结速度慢，临时征地时间占用长。

鉴于此，本发明实施例公开了太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理系统，参见附图1-5，包括：排水板，所述排水板沿其内部长度方向封装电热膜15，其竖直插入污泥内，用于加热污泥，并包括交叉阵列布置的注液排水板1和抽液排水板2；密封膜3，在土体表层铺设密封膜3形成密闭状态；连接管4，所述密封膜3顶部密封连接有若干所述连接管4，每一个所述连接管4均与其对应的所述排水板密封连接；注液泵9，所述注液排水板1对应的连接管4通过所述注液泵9与药剂池6连通，注液排水板1用于传输淋洗液以及作为固结排水通道；抽真空泵7，所述抽液排水板2对应的连接管4通过所述抽真空泵7与废液池5连通；太阳能装置，所述太阳能装置架设于所述密封膜3上方，且与所述电热膜15电性连接。

本发明的交叉阵列布置为一排注液排水板1，一排抽液排水板2，再一排注液排水板1，再一排抽液排水板2形成的交错阵列式布置形式。

本发明技术方案构建了清洁能源直接加热、淋洗、真空预压联合的疏浚污泥处理系统，使除污与固结一体化，既可以充分去除污泥中的有毒有害物质，又能有效降低土体含水率，极大程度简化施工工艺，同时充分利用清洁能源，降低环境污染。

采用淋洗技术对污泥进行清洗，充分去除污泥中的重金属离子以及各类有机污染物，极大程度降低了对环境和人类健康的威胁；淋洗剂通过排水板泵送进土体，无需额外布设管道，淋洗结束后注液排水板也可正常进行土体的排水固结，在工程上常用的预压排水系统的基础上，同时实现淤泥加固和污染物处理两个过程，实现污泥除害与固结一体化，简化施工工艺。利用了太阳能发电技术为施工现场提供电能，使用清洁能源，积极响应推广清洁能源的号召，有效降低了环境污染。本发明通过太阳能电池板为排水板加热，提升土体温度，为淋洗液与污染物提供适宜的反应环境，促使有机污染物的分解，以及加快排水速率，缩短土体固结时间，同时使结构进一步简化，有效降低了环境污染。

参见附图5，所述注液排水板1在抽液工况下作为所述抽液排水板2使用，且与所述抽真空泵7及所述废液池5连通。

也就是说，排水板可以用于泵进淋洗液和固结排水的输液通道，在淋洗完成后，注液排水板和抽液排水板全部用于抽液，其顶部与连接管相连，通过连接管与其共同输送和排出液体，排液速度快。

在本发明的一个实施例中，参见附图4，所述排水板为塑料排水板，其包括芯板14、外层滤膜16及所述电热膜15，所述电热膜15封装于所述芯板14内，所述芯板14通过所述外层滤膜16包裹。上述实施例中，所述芯板14采用高强度、耐腐蚀、耐高温、绝缘性好的材料制成。避免在插入排水板的过程中损坏电热膜。

有利的是，所述电热膜15由包裹在两层绝缘膜之间的金属汇流导电条进行发热，所述导电条与所述太阳能装置电性连接；绝缘膜为聚酯绝缘膜。在固结结束后，对排水板中的电热膜进行回收，后期制作排水板时重复利用。

本发明中所述密封膜3包括土体表层自下而上铺设的编织布和土工膜，所述土工膜边缘埋入密封沟槽内，防止漏气。

本发明中，所述连接管4为PVC管，其与所述排水板连接处对应的土工膜密封处理。PVC管与排水板相连需要穿过土工膜，过口处需要密封，防止在真空预压时漏气。

有利的是，所述注液泵9和抽真空泵7可选择与所述太阳能装置电性连接。淋洗液注入以及抽真空时用到的注液泵、抽真空泵所耗费的电能均由现场太阳能电池板对其供电，在太阳能无法供应充足电量时可外接电源。

本发明使用注液泵将淋洗液从药剂池中通过注液排水板压入污泥，对污泥进行清洗，随后通过抽液排水板排入废液池；所使用的淋洗液可以吸附污泥中的重金属离子，分解多氯联苯、多环芳烃等有机污染物。

上述各实施例中，参见附图2和3，所述太阳能装置包括：电池板支架10，所述电池板支架10架设于所述密封膜上方，其上铺设有太阳能电池板11；所述太阳能电池板11通过导线13与蓄电池12电性连接，所述蓄电池12通过电缆19及防水插头18与所述电热膜15的防水导电线17连接。太阳能装置用于加热污泥，可以使淋洗剂与污染物充分反应，显著缩短污泥固结时间。

本发明还提供了太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理方法，采用上述所述的太阳能加热淋洗真空预压联合的疏浚污泥处理系统，具体步骤如下：

S1、对现场疏浚污泥进行场地整平，将排水板通过袋装砂井打设机插入污泥土中直至指定深度，留存其外露预定长度，排水板沿一定距离规整布置，其中注液排水板和抽液排水板以列交叉阵列方式分布；

S2、在排水板布设完成后，使用万能表依次检查排水板中电热膜的导电性能，若检查发现电热膜中导线断路，则须重新布设相应位置的排水板；

S3、排水板与连接管接口处使用密封材料密封；将每块排水板均与蓄电池连接；随后在土体表层铺设密封膜，密封膜边缘埋入密封沟中防止漏气；

S4、注液排水板上的连接管连接药剂池，通过注液泵将淋洗剂泵入污泥中，抽液排水板上的连接管连接废液池，通过真空泵将废液抽到废液池；

S5、架设太阳能装置，使其所产生的电能用于给现场所有用电设施供电；开启供电系统，加热排水板中的电热膜，利用排水板加热污泥土，开启抽真空泵和注液泵，对污泥土进行淋洗；

S6、淋洗结束后将注液排水板与废液池相连；所有排水板均用于真空预压固结排水；固结完成后，对排水板中的电热膜进行回收利用。

具体而言，对现场疏浚污泥进行场地整平，将排水板通过袋装砂井打设机插入污泥土中直至指定深度，留存其外露约半米的长度，排水板沿一定距离规整布置，其中注液排水板和抽液排水板以列或排交叉分布(交叉阵列式布置)；

在排水板布设完成后，使用万能表依次检查排水板中电热膜的导电性能，若检查发现电热膜中导线断路，则须重新布设相应位置的排水板；

排水板与PVC管接口处使用密封材料密封，注液排水板在地面以下10cm之内采用不透水膜包裹，防止在注液过程中淋洗液从污泥表层漏出；

使用防水导线通过防水插头将每块排水板与电缆相连，电缆接入蓄电池；

随后在土体表层铺设编织布和土工膜，土工膜边端埋入密封沟中防止漏气；

注液排水板上的PVC管连接的输液管接入药剂池中，通过注液泵将淋洗剂泵入污泥土中，抽液排水板上的PVC管连接的输液管接入废液池中，通过真空泵将废液抽到废液池；

电池板支架架设在土工膜上，太阳能板铺设在支架上，所产生的电能用于给现场所有用电设施供电，包括排水板中的电热膜、注液泵、抽真空泵等设备；

开启供电系统，加热排水板中的电热膜，利用排水板加热污泥土，开启抽真空泵和注液泵，对污泥土进行淋洗；

淋洗结束后将排液管与注液排水板上的PVC管相连，所有排水板均用于真空预压固结排水；固结完成后，对排水板中的电热膜进行回收利用。

本发明采用内部封装电热膜的塑料排水板作为淋洗注液及固结排水通道，通过塑料排水板向污泥中泵入淋洗液，吸附重金属离子以及分解有机污染物，淋洗结束后进行真空预压固结排水。与现有技术相比，该系统可同时满足污染物处理和淤泥固化两大工程需求，缩短处理周期，节约施工成本。此外，引入太阳能装置为系统提供清洁能源，通过排水板中电热膜加热周围土体，加速污染物分解，提高排水效率，进一步优化处理效果，并在施工结束后回收塑料排水板中的电热膜，实现资源持续利用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。