连续式实时调节絮凝方案的废弃泥浆处理系统及实施方法与流程

本发明涉及废弃工程高含水率泥浆处理装置及方法，特别涉及连续式实时调节絮凝方案的废弃泥浆处理系统及实施方法。

背景技术：

目前高含水率泥浆的处理方法大都采用带式压滤机、板框压滤机、离心机等进行泥水分离和脱水，这些方法在处理粘粒含量较高的高含水率废弃泥浆都存在工作效率低、不能批量的进行工作等缺陷。现有的快速泥浆脱水减量化的方法多是真空抽滤的技术方案，如申请号为201210317079.1的中国发明专利公开《一种用于泥浆快速浓缩的浓缩系统》，在浓缩池下布设浓缩抽泥管道，通过重力和负压压差共同作用实现泥浆浓缩，大幅度提升了浓缩效率。但该系统存在以下缺陷：

①该发明专利采用的固定浓缩装置，当浓缩管道发生堵塞浓缩效果降低时，装置清洗困难：装置的彻底清洗需要将浓缩池的泥浆排尽，拆卸抽滤装置后清洗；

②淤堵泥皮清洗的方式采用了反冲洗吹脱的方式，具体是将聚集在真空抽滤管周围的泥皮吹脱以恢复滤层的渗滤能力；这种反冲洗的方式具有缺陷，对于抽滤面积较大的抽滤装置，该方式的泥皮反冲洗效果并不理想，在某一点位泥皮被吹脱后，该吹脱区域成为冲击气体的优先通过区域，而抽滤装置其余位置的泥皮便无法冲洗干净，因此气体冲洗的方式清洗泥皮效率不高；

③当泥浆发生一定沉降分层时，同时存在上清液和下层泥浆，该系统并没有设计上清液去除方案，导致抽滤下层泥浆浓缩的过程中，上清液通过下层泥浆的脱水通道被排出，使得系统的工作效率较低。

申请号为201510391789.2的中国发明专利公开《一种基于泥皮透水的疏浚泥浆脱水方法》，通过对泥浆先絮凝后真空抽滤的方法实现泥浆快速减量的效果。但该方法同样存在类似的不足：

①该方法没有涉及到泥浆含水率与絮凝剂浓度之间的关系，实际工程产生的泥浆含水率多变，该系统不能实时的根据泥浆含水率调节絮凝方案，导致絮凝效果差，不实用；

②该方法没有设置泥皮堵塞情况时的处理方法，泥浆在絮凝后所形成的泥皮会使装置发生堵塞停止运行，无法确保整个浓缩工艺的连续性；

③该方法中也未设置上清液排出装置，当泥浆发生一定沉降分层时，即同时存在上清液和下层泥浆时，使用该方法浓缩效率较低。

鉴于此，工程上急需一种能够弥补上述缺陷的快速的、连续的高含水率泥浆的浓缩减量技术方法。

技术实现要素：

发明目的：针对现有泥浆浓缩技术的不连续性、泥浆絮凝效果低、泥皮堵塞时处理不理想、抽滤效率低效等问题，本发明专利提供一种连续式的实时调节最优絮凝方案的废弃工程泥浆快速浓缩抽滤系统及实施方法。

技术方案：本发明提供一种连续式实时调节絮凝方案的废弃泥浆处理系统，包括如下步骤：

包括泥浆池、泥浆含水率实时检测系统、最优絮凝方案控制系统、上清液导排系统和防淤堵抽滤刮泥系统，泥浆池与泥浆含水率实时检测系统通过泥浆输送管道连通，防淤堵抽滤刮泥系统位于上清液导排系统内部，泥浆含水率实时检测系统、最优絮凝方案控制系统和上清液导排系统之间管道连通。

进一步地，所述泥浆含水率实时检测系统包括：玻璃管道、信号传输模块、透光率仪、环形玻璃管道、开关、l形泥浆输送管道以及开关，玻璃管道、环形玻璃管道以及l形泥浆输送管道用于输送泥浆，玻璃管道上设置透光率仪，透光率仪与信号传输模块连接，信号传输模块将获取的含水率或透光度通过电子信号传递至最优絮凝方案控制系统的信号接受及处理模块，玻璃管道与环形玻璃管道连通，交合处设置开关，用于控制泥浆流向，环形玻璃管道与l形泥浆输送管道相连，交合处设置开关，用于控制泥浆流向。

玻璃管道、环形玻璃管道以及l形泥浆输送管道为泥浆输送管道中的一部分(其中环形玻璃管道可以使泥浆始终均匀稀释)，用于配合检测泥浆含水率，玻璃管道长度优选为20cm，直径优选为15cm，环形玻璃管道周长优选为40cm，直径优选为20cm，l形泥浆输送管道直径优选为15cm。管道外测设置透光率仪用来实时测试泥浆的透光度(包括玻璃管道与环形玻璃管道内的泥浆透光度)tn。透光率仪与信号传输模块用于测量并计算泥浆实时的含水率，泥浆实时的含水率的计算方法为ωn＝aω0t/t0，其中a为系数，ω0、t0分别为泥浆某已知含水率泥浆及其对应的透光度。其中a、ω0、t0取值可以通过已知各梯度的泥浆含水率的透光试验获取。以泥浆含水率300％为分界线，当泥浆实时的含水率ωn≥300％，信号传输模块将获取的实时泥浆含水率通过电子信号传递至最优絮凝方案控制系统的信号接受及处理模块；当泥浆含水率ωn≤300％时，信号传输模块会将此时的泥浆输送至环形玻璃管道进行稀释，使透光度满足tn＝t1，随后通过电子信号传递至最优絮凝方案控制系统的信号接受及处理模块，其中t1为泥浆含水率为300％的透光度。

进一步地，所述最优絮凝方案控制系统包括：信号接受及处理模块、絮凝剂稀释模块和絮凝剂输送管道，絮凝剂输送管道与泥浆输送管道连通。

进一步地，所述信号接受及处理模块用于接收信号传输模块传送来的泥浆含水率信号，并处理该信号，指示下一步的处理方式，当接收到的信号为泥浆含水率ωn≥300％时，信号接受及处理模块会向絮凝剂稀释模块发出信号，对絮凝剂进行稀释，絮凝剂的浓度cn将被稀释为cn＝ec3ωn/ω0，e为常数，可以通过已知各梯度泥浆含水率的絮凝试验获取；当接收到的信号为泥浆的透光度tn＝t1时，其对应的泥浆含水率为300％，此时絮凝剂的最优添加浓度c3，通过室内试验获取泥浆在300％含水率时，絮凝剂的最优添加浓度c3，絮凝剂经过稀释处理后与泥浆混合完成絮凝。

进一步地，所述上清液导排系统包括物料罐，物料罐采用双层结构，分别为内层和外层，内层和外层通过钢筋条连接，物料罐上部设置上清液出口，上清液出口与上清液导排管道连接，上清液导排管道与外层连接，物料罐下部设置抽滤口，抽滤口与抽滤管道连通，抽滤管道连接真空泵，真空泵连接排水管，物料罐底部设置排泥口，物料罐泥浆输送进口处的管道采用s形管道。优选地，物料罐外层与内层处同一高度，高度比为5∶4，截面圆面积比5∶3。泥浆入口出位于物料罐内层，距离顶部1/5处。上清液导出管道与物料罐外层连接，上清液导出口处于物料罐外层中央处，当系统运行时，絮凝后的泥浆沉入物料罐底部，上清液由此导管自动连续排出。

进一步地，所述防淤堵抽滤刮泥系统包括物料罐内的中央钢柱，中央钢柱与刮泥板通过钢筋条相连，刮泥板与物料罐底部的锥形区域紧密相接，中央钢柱顶部与搅拌器相连，锥形区域外壁的内外侧设置滤布，锥形区域外部设置外壳。优选地，物料罐底部锥形区域设置小孔，孔径0.5cm，其内外侧均设置滤布。锥形区域外侧采用密封式塑料外壳，壳与滤布的间距为10cm。真空泵抽滤口设置在锥形区域1/2高处，选用10kpa作为抽滤负压，抽滤负压值最高不超过15kpa。

所述的连续式实时调节絮凝方案的废弃泥浆处理系统的实施方法，所述废弃泥浆泵入泥浆输送管道，进入泥浆含水率实时检测系统，测定泥浆的含水率，并将信号(ωn或tn＝t1)传递到最优絮凝方案控制系统，最优絮凝方案控制系统的信号接受及处理模块作出反应并且选择稀释絮凝剂或直接输送絮凝剂，进而得到最优的絮凝剂浓度泵送至泥浆输送管道；在上清液导排系统的物料罐入口处的s形管道处与泥浆充分混合后进入物料罐内层，经由絮凝后浓泥沉入物料罐底部，上清液由上清液导管自动连续排出；此时防淤堵抽滤刮泥系统开始工作，刮泥板运行，最终泥浆经絮凝和抽滤后的浓缩泥饼由物料罐底部的竖向排泥口自动排出。

更进一步地，上述各类系统所用的泥浆输送管道均采用直径为15cm的不锈钢管道，其中泥浆输送管道在物料罐进口处设置成s形；絮凝剂输送管道采用直径为5cm的防腐蚀塑料管道；上清液抽取管道采用5cm防腐蚀塑料管道。

工作原理：

运行中的系统首先，泥浆池中的泥浆通过泥浆管道运送至泥浆含水率实时监测装置，此处根据透光率仪实测泥浆的透光度，根据含水率与透光度的关系式ωn＝aω0t/t0，实时监测泥浆含水率。

其次，絮凝剂的调配装置根据泥浆的含水率及透光度：

①当泥浆含水率ωn≥300％，可以根据小试试验得到的关系式cn＝ec3ωn/ω0调制适宜浓度的絮凝剂，然后通过输送管道在泥浆输送管道的中央处完成混合，并且在物料罐的进口处s形管道内混合均匀，并送至物料罐内层。

②当泥浆含水率ωn≤300％，可以将泥浆输送至环形玻璃管道进行稀释，使透光度tn＝t1，然后将c3浓度的絮凝剂通入泥浆中，然后通过输送管道在泥浆输送管道的中央处完成混合，并且在物料罐的进口处s形管道内混合均匀，并送至物料罐内层。

再次，在物料罐内部的双层结构中，将上清液的导排管道放置在上清液中(外层)，经过絮凝分层后，上清液由上清液导排管排出。

最后，物料罐底部的锥形区域在塑料壳内部放置抽滤管道对浓泥进行二次抽滤，抽滤后的浓泥由底部的竖向排泥管道排出。

有益效果：本发明在泥浆含水率监测装置处可以实时的测试泥浆的含水率，通过泥浆的稀释或絮凝剂浓度的调配，给出一个最优的絮凝方案并执行。此外，s形输送管道可以将泥浆与絮凝剂充分融合调匀，始终保持装置的最优絮凝效果。物料罐双层设置，可以更有效的将上清液自动导排至物料罐外；此外，中央设置钢柱连接刮泥板，可以避免整个系统发生堵塞终止，提供一个连续工作的环境。锥形区域的真空抽滤装置可以更有效地对絮凝的浓泥进行浓缩减量，使减量化更加彻底，加强浓缩的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为泥浆含水率实时监测系统示意图；

图3为物料罐锥形区域俯视图。

具体实施方式

如图1，本实施例的废弃工程泥浆快速浓缩抽滤系统包括含水率实时监测装置2(由玻璃管道26、信号传输器27、透光率仪28、环形玻璃管道29、开关30、l形泥浆输送管道31和开关32组成)，其中包括玻璃管道26(其直径为15cm，长度为20cm，为泥浆输送管道3的一部分，采用玻璃材质便于测量透光度)、信号传输器27和透光率仪28、环形玻璃管道29、开关30、l形泥浆输送管道31以及开关32。当系统开始运行时，打开透光率仪28，根据透光率仪28测得的透光度，由公式ωn＝aω0t/t0测得泥浆的含水率，当泥浆含水率ωn≥300％时，此时开关30处于闭合阶段(即开关30与玻璃管道下管道闭合)，通过信号传输器28传递到最优絮凝剂控制系统；当泥浆含水率ωn≤300％时，此时开关30处于开合阶段(即开关30与玻璃管道上管道相连)，将稀释后的泥浆透光度tn＝t1，通过信号传输器28传递到最优絮凝剂控制系统。

最优絮凝剂浓度控制系统包括浓度为c3(对应泥浆含水率300％的絮凝剂浓度)的絮凝剂稀释模块8、信号接受处理器6。其中信号处理器6接收泥浆含水率检测系统2传递过来的信息作出处理：

实施例1

当泥浆含水率ωn≥300％时，可以根据公式cn＝ec3ωn/ω0，求得此时所对应的絮凝剂浓度，e为常数，可以通过已知各梯度泥浆含水率的絮凝试验获取，根据小试试验测得e的值为0.3，c3为泥浆含水率为300％时对应的絮凝剂浓度，根据小试试验测得c3的值为2‰，泥浆的某已知含水率ω0的值为200％；假设此时的泥浆含水率为400％，则絮凝剂cn的浓度为cn＝0.3×0.002×4÷2，cn＝1.2‰。絮凝剂浓度配置完成后输送至泥浆输送管道3中。絮凝剂输送管道4采用直径为5cm的防腐蚀塑料管道，物料罐a泥浆输送进口处的管道采用s形管道5，在此处，泥浆会与絮凝剂充分混合均匀。泥浆输送管道进口处11位于物料罐内层12距离物料罐a上部1/5处，搅拌器10与中央钢柱14相连，运行的转速为30r/min，保证与其相连的刮泥板17匀速转动，防止泥皮堵塞过滤网；钢筋条9采用焊接的方式将物料罐内层12与物料罐外层13连接起来，此处采用的钢筋规格为连接刮泥板17与钢柱的钢筋9规格为上清液导排管道16与物料罐外层13相连，上清液出口15距离物料罐a顶部1/2处，絮凝后的上清液直接从16溢出。

真空泵23负责为抽滤提供负压，根据小试试验得到的最优负压值为10kpa，最大值不超过15kpa，物料罐底部锥形区域内外侧设置滤布18，用塑料外壳20罩住锥形区域，保证二者之间的距离为10cm，系统运行中，抽滤管道22通过抽滤口21进入，抽滤管道的直径设置为10cm，抽滤出来的水通过抽滤排水管道24排出。最后，经过二次抽滤后的浓泥通过排泥口25排出。

实施例2

当泥浆含水率ωn≤300％时，信号接受处理器6会将泥浆输送至环形管道29，此时开关32闭合，泥浆在此管道会均匀稀释，稀释至透光度与泥浆含水率为300％的透光度一致，根据小试试验，泥浆含水率300％的透光度t1＝60％，假设此时泥浆的含水率为200％，对应的透光度为tn，稀释后的泥浆透光度t1＝tn＝60％，此时打开开关32，然后泥浆由l形泥浆输送管道31进入泥浆输送管道3，c3＝2‰的絮凝剂输送至泥浆输送管道3中与泥浆混合。絮凝剂输送管道4采用直径为5cm的防腐蚀塑料管道，物料罐a泥浆输送进口处的管道采用s形管道5，在此处，泥浆会与絮凝剂充分混合均匀。泥浆输送管道进口处11位于物料罐内层12距离物料罐a上部1/5处，搅拌器10与中央钢柱14相连，运行的转速为30r/min，保证与其相连的刮泥板17匀速转动，防止泥皮堵塞过滤网；钢筋条9采用焊接的方式将物料罐内层12与物料罐外层13连接起来，此处采用的钢筋规格为连接刮泥板17与钢柱的钢筋9规格为上清液导排管道16与物料罐外层13相连，上清液出口15距离物料罐a顶部1/2处，絮凝后的上清液直接从16溢出。

真空泵23负责为抽滤提供负压，并与排水管24连接。根据小试试验得到的最优负压值为10kpa，最大值不超过15kpa，运行中取10kpa，物料罐底部锥形区域内外侧设置滤布18，用塑料外壳20罩住锥形区域，保证二者之间的距离为10cm，系统运行中，抽滤管道22通过抽滤口21进入，抽滤管道的直径设置为10cm，抽滤出来的水通过抽滤排水管道24排出。最后，经过二次抽滤后的浓泥通过排泥口25排出。