[发明专利]一种淤泥快速干化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淤泥干化处理方法，尤其是一种促进堆场中河湖疏浚淤泥的快速脱水干化方法，属于淤泥干化处理领域。

背景技术

河湖淤泥通常是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成。

我国幅员辽阔，河湖众多，又处于城市化高速发展阶段，每年产生大量的泥浆废弃物，据调查仅江苏太湖有69.83%的面积为0.1米厚度以上的淤泥所覆盖，最厚处达5m以上，淤泥总蓄积量为19.12亿立方米，平均深度为1.24米。

淤泥的大量增加主要产生两方面的危害，一是堵塞河道，造成水网不畅，水面消失，降低防洪泄洪能力；二是造成河海湖泊的内源性污染，向水体长时间释放污染物，使蓝藻暴发，水生动植物大量死亡，使水体失去饮用、养殖及景观价值。为解决这两个问题，河湖疏浚清淤势在必行。

清淤后的淤泥后续处理是一关键问题，因为疏浚淤泥不仅产生量大，而且力学性质差、含水率高，呈流体状态，处理不及时不仅影响清淤进程，还会造成二次污染。实践表明，直接清出的淤泥即使堆放长达三年，表面似乎干燥，但内部仍然含有大量的水，没有承载力，淤泥运输中的渗出及雨水冲刷造成的二次污染十分严重。据不完全统计，我国仅每年废弃的疏浚淤泥就达1亿立方米以上，废弃的疏浚淤泥往往置于陆地抛填区或低洼地区，占用了一些鱼塘和耕田，产生了很高的征地费用。我国南水北调东线第一期土地征用的经费就占工程总费用的60%左右。

由此可见，疏浚后的淤泥最重要的是干化处理。由于土地面积的限制，清出淤泥一般存放于堆场，也即干化池中进行干化处理。干化处理后的淤泥必须能满足机械入池采挖时不使机械下陷、运输时不滴漏的要求，以利于淤泥的二次利用。因此，处理后的淤泥含泥率需高于塑限含泥率，对一般淤泥而言，达塑限时的含泥率（指干泥质量与淤泥总质量之比，下同）为67~68%。对淤泥承载力的要求是：以履带式挖掘机重量计算，淤泥承载力不得低于8t/m²。

目前提出的疏浚淤泥干化处理的方法也较多，应用较广泛的如：1.真空预压法。该方法操作简便，成本较低，技术成熟，应用面较广。其中真空预压联合堆载法、真空预压联合增压法（见CN 200820160080.7）也是在该方法的基础上的改进。该方法的缺点是工期较长，一般需4-5个月的抽真空过程，且当淤泥含泥率达65%左右时，极难再提升。2.固化法。该方法是在淤泥中加入固化剂（如水泥、石灰、蛋白酶等）使淤泥固化。该方法的优点是工期短，见效快，缺点是成本高，处理淤泥量小，更重要的是处理后改变了淤泥作为土的性质，难以二次利用，与现今环保理念格格不入。3.强夯法。该方法常见于对淤泥性软土地基的处理，处理时需铺设砂垫层，对疏浚淤泥处理效果较差。4.滤袋法。该方法是将淤泥装入特制的滤袋中，使其中水份渗出，从而达到干化的目的。该方法的缺点是处理量较小，工期长，将淤泥干至塑限以上难度很大。此外还有加热法、机械离心法、压滤法、电渗法等，都存在能耗大、处理量小、脱水不彻底等问题，没有大规模应用。

冷冻固结法是一种常用于岩土工程的临时性土体固结法。在淤泥中，按水与泥颗粒结合力的强弱，分为四种水：强吸附水，即与泥颗粒双电层结合的水；弱吸附水，即与双电层中扩散层吸附的水；毛细水，即存在于泥颗粒间毛细孔内的水；自由水，包括重力自由水和间隙自由水。在目前常用的干化方式——真空预压施工过程中，自由水可通过抽真空去除，而其它水份则很难通过抽真空去除，这就是为什么真空预压干化至土体含泥率达65%时极难进一步提高的原因。而在将土体通过某种方法冷冻固结后，土体中的一部分难脱除的水，如毛细水和弱吸附水就会结成冰，当解冻融化后就转变为自由水，再抽真空就会很容易去除，从而提高土体含泥率。此外，经“冻结-解冻”处理后的淤泥形态会变成小颗粒片层状，改变了一般真空预压后土体呈现的致密状。而且当冰晶转变为水抽出后，会在土中形成孔隙，使水更易在土体中流动，从而也增大了真空预压的抽排水效果。