专利名称：一种用于淤泥脱水的储淤管袋及脱水方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对城市河道、湖泊淤泥疏浚工程所产生淤泥的进行现场环保 高效脱水的储淤管袋，属于现场淤泥脱水工艺技术领域；本发明还涉及利用该储淤管袋进 行脱水的方法。
背景技术：
据有关部门统计，我国城市河道、湖泊每年的疏浚清淤工程所产生的淤泥量高达 7000万吨以上，如何快速有效地处理这些淤泥成为一个迫切的问题。ZL200510095750. 2 公开了一种城市水域淤泥的就地脱水方法，该专利是一项将污泥输入管袋中进行脱水的技 术。管袋淤泥脱水技术是一种相对环保高效的处理方法，但由于河湖淤泥的特殊构造(高 含水率、低渗透性)，在管袋围压的作用下外层淤泥脱水情况较好，但由于淤泥的低渗透性， 在其固结后形成一道防渗层阻碍了内部水的排出，造成固结程度不均匀，由此需要辅加内 部扰动才能有效排水固结。 针对管袋淤泥脱水技术中，淤泥内部水分难以排出的问题，目前国际上采用的主 要措施是化学方法，例如采用添加絮凝剂使土颗粒抱团从而与水分离进行脱水。这种工艺 流程繁杂，为使絮凝剂能在淤泥中均匀扩散，首先得将掘取的淤泥(含固率约为80%)加水 稀释至含固率仅为17%左右，然后充入管袋并添加絮凝剂，待淤泥颗粒抱团脱水后，其体积 大幅减小，然后再次向管袋内进行充灌脱水，需多次重复上述步骤直至结束。此工艺存在如 下缺陷其一，从河湖掘取的淤泥含固率约为80%，为达到淤泥脱水固结的目的，流程中却 需要先稀释至17%左右，再进行脱水固结，其工艺流程与工艺目标背道而驰；二、需要进行 多次稀释、充灌、固结，其工艺流程繁琐，时间较长；三、通过化学物质来使淤泥脱水固结的 方法改变了土体原有的化学性质，产生了新的化学物质，在土体的重复利用中易造成二次 污染，排出的水分中含有的化学物质可能对环境产生新的污染，同时工厂大量的生产化学 添加剂也容易污染周边环境。 另外，采用管袋淤泥脱水技术，管袋的材质对脱水效率的影响也很大。目前国内用 于充灌泥浆的管袋均为单层扁丝结构，只适用于充灌砂质土脱水。若以单层扁丝结构管袋 充灌淤泥，则单层扁丝无法与土粒形成一有效的反滤层，容易造成土颗粒堵塞袋壁孔隙，丧 失排水功能，或者土颗粒从袋壁孔隙流出管袋，丧失持土功能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种脱水速率高和固结均匀性好的 用于淤泥脱水的储淤管袋。 本发明的另一 目的在于提供利用这种储淤管袋的脱水方法 本发明的目的是这样实现的一种用于淤泥脱水的储淤管袋，包括管袋本体，其所 述管袋本体内设置有与电源连接的阳极和阴极。管袋顶部留一排充灌口，间距3 5米视 具体淤泥稠度而定，管袋直径和长度可根据现场地形和工程规模而定，由于管袋是柔性材料可方便地运至储淤地点。利用电渗原理，水流从阳极流向阴极，袋壁为排水面，所以所述阳极设置在管袋本体内部非内壁处；所述阴极设置在管袋本体的内壁。 所述阳极为钢筋，或土工电动材料棒以避免腐蚀；所述阴极为多孔钢管式电极，如外包土工织物反滤，亦可以作为辅助排水通道；也可以用条状的钢丝网作阴极，增大接触面积提高脱水效率。 所述阳极设置在管袋本体内的中上部，通过由内壁伸出的绑扎带固定；所述阴极
设置在所述管袋本体的内侧壁和底部内壁，通过由内壁伸出的绑扎带固定。 所述管袋本体材料为市售产品纤科工业(珠海)有限公司生产的Tencate
GeotubeGT500，由聚丙烯经过三维立体式编织的织造物。采用新型高强高滤三维立体制造
物缝制成储淤管袋，能够提高管袋脱水持土性能，其原理是利用编织管袋袋壁的三维立体
结构，延长土颗粒流过袋壁的渗径，使土颗粒与袋壁能形成一道天然的反滤层，进而大幅提
高了保土反滤性能。 本发明的另一目的是这样实现的一种利用储淤管袋对淤泥脱水的方法，其特征在于通过专用的淤泥泵系统将淤泥充灌至储淤袋中，管袋充满封口后，将电极接入稳压直流电源，开始脱水，利用重力、管袋壁压力和电渗的三重作用，淤泥中的水分通过阴极汇集和袋壁的过滤快速排除，袋中的淤泥由流体变为具有一定抗剪强度的塑性体，通过打开管袋壁的接缝，将完成脱水的塑态淤泥取出，并对管袋进行冲洗清理，管袋亦可重复使用，取出的塑态淤泥可提供给其他用土部门(可作为湖堤、河堤的堤心或用于制砖等)，从而实现废弃物资源化回收利用。 本发明在储淤管袋内布置电极，主要是根据电渗原理，流速与电势梯度成正比，水流从阳极流向阴极。袋壁为排水面，所以阴极布置在袋壁，阳极布置在管袋内部。由广义欧姆定律和电流连续性条件知，电流稳定后管袋内的电势分布满足拉普拉斯方程，计算可得不同的电极布置方式在管袋内形成不同的电势分布，由此尽可能的选择电势梯度分布较均匀的电极布置方式，同时考虑水流在重力场作用下向下流动的特点，通过电势场和重力场分布耦合优化设计确定电极的布置形式。由此本发明的电极布置形式比较优选为在管袋的侧面及底部布置四根阴极，在管袋的中间及其中上部布置两根阳极。根据实际工程的规模、经济性和工期要求，在上述布置原则的基础上也可改变电极的数量。
本发明的有益效果为 1、本发明通过电渗有效的提高了储淤管袋脱水效率，进行现场就地脱水固结，清洁高效，能大大縮短排水固结时间；通过管袋壁过滤排出的水可基本达标，避免了沉淀池脱水时有害元素渗入地下造成的二次污染；固结的淤泥可方便运用于各种用土工程，经济效益和社会生态效益显著； 2、本发明产品用于淤泥脱水，其脱水时间比单纯管袋淤泥脱水縮短约一半，且具有更好的反滤保土性能，避免了污水的二次污染。 3、本发明产品采用新型高强高滤的三维立体织造织物，有效的延长了土颗粒流过袋壁的渗径，使土颗粒与袋壁能形成一道天然的反滤层，对淤泥具有排水持土作用。在高强、高滤储淤管袋中增加电渗工艺，使水分从管袋中上部的阳极向管壁两侧及底部的阴极流动，既加速了排水效率，又使得整个管袋内淤泥排水充分，固结均匀。克服了单纯依靠管袋和重力作用下脱水不充分，固结不均匀的缺点。
4、本发明方法经济效益高。当今土地使用和相应的运输成本越来越昂贵，其费用占了清淤总成本的很大比重，占地面积越小，脱水周期越短，运输成本越低，则费用也越低。本发明辅加电渗手段来加速脱水，其周期仅为1 3周，比无电渗手段周期縮短了一半，其流程比采用化学固结方法简单甚多，而且可以就地实施免去运输环节。由于新型管袋材料具有高强高滤，耐久性好，可重复利用，如采用电动土工合成材料制作的电极，则电极也可重复利用，如此可节约大量成本。全国每年的疏浚清淤量在7000万吨以上，其经济效益非常可观。
图1为电极在管袋内布置的示意图。
图2为阴极与管袋连接方式剖面图。
图3为阳极布置图。 图中1.管袋本体，2.阳极，3.阴极，4.绑扎带，5.加筋带。
具体实施例方式
下面结合附图，通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明
的保护范围不局限于所述实施例。 实施例1 —种用于淤泥脱水的储淤管袋，包括管袋本体l，所述管袋本体1内设置有与电源连接的阳极2和阴极3。 阳极2为钢筋或土工电动材料棒(不易腐蚀)，阳极共两根，布置在管袋的中部及中上部，通过三根绑扎带4将一个阳极固定，其中两根绑扎带从阴极接出， 一根绑扎带缝在顶部，保证充填完后阳极能分别悬在管袋中心和上部的预定位置。 阴极3为多孔钢管外包土工织物反滤，阴极共四根固定在管袋两侧壁和底部，具体方法在需要固定的管袋内壁位置复合一圈加筋带5以加固管袋壁不被拉破，在加筋带5上缝上用以系阴极管的绑扎带4，此步骤可事先在工厂制作完成，根据管袋实际大小及电极的刚度确定需要加筋带4的数量。 所述管袋本体1由纤科工业(珠海)有限公司生产的Tencate Geotube GT500制成。管袋顶部留一排充灌口 ，间距3 5米视具体淤泥稠度而定，管袋直径和长度可根据现场地形和工程规模而定，由于管袋是柔性材料可方便的运至储淤地点。
利用储淤管袋对淤泥脱水的方法在电极上接上电线，从管袋充灌口引出，并接到直流稳压电源上。如工程需加快排水速率，可另增设电极。 用淤泥泵系统将淤泥充灌至管袋中，充灌完毕后可将充灌口以上约20cm处的软管扎紧，通过螺旋接口卸下扎紧段后面的充灌软管。阴阳极接通稳压直流电源开始排水固结，电压一般在24V至72V之间，排水固结过程中土体电阻将会增大，后期应适当增大电压。通过电渗以及重力作用，淤泥中的水分将从管袋中上方的阳极向两侧和底部的阴极流动，淤泥水分将被快速排出，一般固结时间为1 3周。固结完成后，沿缝制缝将管袋拆开，取走淤泥供用土部门使用，淤泥中若含有害物质则运送至垃圾场填埋处理。管袋如需重复利用，可用高压水枪冲洗管袋，达到资源的最大化回收利用。储淤管袋为高强高滤聚丙烯土工管袋，可根据不同的淤泥种类选择不同孔径、不同厚度的管袋材料，三维立体式的袋壁可有 效延长淤泥细颗粒的渗漏途径，与土颗粒形成一道天然反滤层，吸附在细小颗粒表面的有 害物质则被截留在袋中固结，通过过滤排出的水可基本达到排放所需标准。
权利要求
一种用于淤泥脱水的储淤管袋，包括管袋本体(1)，其特征在于所述管袋本体(1)内设置有与电源连接的阳极(2)和阴极(3)。
2. 根据权利要求1所述的用于淤泥脱水的储淤管袋，其特征在于所述阳极(2)设置在管袋本体(1)内部非内壁处；所述阴极(3)设置在管袋本体(1)的内壁。
3. 根据权利要求1或2所述的用于淤泥脱水的储淤管袋，其特征在于所述阳极(2)为钢筋或土工电动材料棒；所述阴极(3)为多孔钢管式电极或条状钢丝网。
4. 根据权利要求2所述的用于淤泥脱水的储淤管袋，其特征在于所述阳极(2)设置在管袋本体(1)内的中上部，通过由内壁伸出的绑扎带(4)固定；所述阴极(3)设置在所述管袋本体(1)的内侧壁和底部内壁，通过由内壁伸出的绑扎带(4)固定。
5. 根据权利要求1 4中任一权利要求所述的用于淤泥脱水的储淤管袋，其特征在于所述管袋本体(1)由聚丙烯经过三维立体式编织的织造物制成。
6. —种利用储淤管袋对淤泥脱水的方法，其特征在于将淤泥输送至储淤袋中，将电极接入稳压直流电源，利用重力、管袋壁压力和电渗的三重作用，将淤泥中的水分通过管袋壁过滤排出。
全文摘要
本发明提供一种用于淤泥脱水的储淤管袋，包括管袋本体(1)，其特征在于所述管袋本体(1)内设置有与电源连接的阳极(2)和阴极(3)。本发明通过电渗有效的提高了储淤管袋脱水效率，进行现场就地脱水固结，清洁高效，能大大缩短排水固结时间；通过管袋壁过滤排出的水可基本达标，避免了沉淀池脱水时有害元素渗入地下造成的二次污染；固结的淤泥可方便运用于各种用土工程，经济效益和社会生态效益显著。
文档编号C02F11/12GK101774745SQ201019026080
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者吴海民, 姜晓桢, 曹明杰, 束一鸣, 林刚 申请人:河海大学