本發(fā)明涉及高含水率泥漿快速脫水，尤其涉及高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)及其脫水方法。

背景技術(shù)：

1、河流湖泊水庫的治理和港口航道的浚深工程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄高含水率泥漿。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年都會(huì)產(chǎn)生數(shù)10億立方米的高含水率泥漿，而這些高含水率泥漿快速脫水問題仍是困擾工程界的一大難題。

2、高含水率泥漿以細(xì)小土顆粒為主體，粘粒含量通常大于20％，通常含有有機(jī)質(zhì)、重金屬等物質(zhì)。在我國，清淤多采用環(huán)保絞吸式挖泥船進(jìn)行疏浚，小型河道則多采用水力沖刷的方式，這兩種普遍采用的施工方式的共同特點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生低濃度、高含水率的疏浚泥漿，濃度不足20％，含水率通常高于200％。疏浚泥漿本質(zhì)上屬于高含水率固體廢物，具有含水率高、壓縮性高、抗剪和抗壓強(qiáng)度低等特征。

3、目前用于高含水率泥漿快速脫水的技術(shù)主要包括絮凝脫水、機(jī)械脫水(主要有離心機(jī)脫水、板框壓濾機(jī)脫水、帶式壓濾機(jī)脫水)、土工管袋、電滲法等。這些方法單獨(dú)使用時(shí)脫水效果較差，存在一些不足。

4、這些體積龐大的高含水率泥漿一般被吹填至堆場(chǎng)，由于高含水率泥漿自然沉降性能差、泥水分離周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，導(dǎo)致大量且長(zhǎng)期占用土地以及可能給環(huán)境帶來二次污染。在短期內(nèi)自然脫水后的淤泥含水率較高，也造成其難以在工程上直接應(yīng)用，因此如何在短期內(nèi)讓泥水快速分離，實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)快速周轉(zhuǎn)成為亟需解決的問題。

5、傳統(tǒng)的真空預(yù)壓法在面臨泥漿中粘粒含量較高的情況時(shí)，其顆粒較細(xì)，真空排水時(shí)很快會(huì)被淤堵，導(dǎo)致高含水率泥漿排水效果很差。

6、機(jī)械脫水是實(shí)現(xiàn)固液分離的重要手段，常用的有帶式、離心式和板框壓濾脫水設(shè)備，由于泥漿黏粒含量高，水力滲透性很差，傳統(tǒng)的機(jī)械脫水法存在能耗高、投資大、運(yùn)行管理相對(duì)復(fù)雜的情況，且一次性泥漿處理量小。

7、電滲技術(shù)能耗高，技術(shù)難度大，施工成本高。目前關(guān)于電滲法的研究集中在理論和試驗(yàn)研究階段，還未在實(shí)際工程中得到大規(guī)模應(yīng)用。

8、土工合成材料作為一種價(jià)格較低的人工合成材料，具有良好的透水性和截污性能，已在堤防工程、圍海造陸工程、坡面防護(hù)工程中廣泛應(yīng)用，其在各類土工工程建設(shè)中扮演著越來越重要的角色。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)及其脫水方法，用以解決現(xiàn)有土工管袋裝置脫水效果差的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)，該土工管袋脫水系統(tǒng)包括土工管袋脫水裝置；土工管袋脫水裝置包括土工管袋本體、排水單元和抽真空單元；

4、排水單元包括過程排水結(jié)構(gòu)和后期排水結(jié)構(gòu)；抽真空單元設(shè)于土工管袋本體外，抽真空單元與過程排水結(jié)構(gòu)連接，抽真空單元用于對(duì)過程排水結(jié)構(gòu)抽真空以脫除土工管袋本體內(nèi)的水分；待抽真空單元的真空表示數(shù)不變時(shí)，將后期排水結(jié)構(gòu)插入土工管袋本體內(nèi)，利用后期排水結(jié)構(gòu)對(duì)土工管袋內(nèi)的高含水率泥漿進(jìn)一步脫水。

5、在一種可能的設(shè)計(jì)中，過程排水結(jié)構(gòu)包括多個(gè)相互平行且沿所述土工管袋本體長(zhǎng)度方向設(shè)置的三維排水板網(wǎng)。

6、在一種可能的設(shè)計(jì)中，三維排水板網(wǎng)包括內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)和外側(cè)排水板網(wǎng)；外側(cè)排水板網(wǎng)套設(shè)于內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)外，兩者同軸設(shè)置；

7、內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)與抽真空裝置連接，外側(cè)排水板網(wǎng)與電機(jī)連接，抽真空單元能夠?qū)θS排水板網(wǎng)抽真空；電機(jī)能夠帶動(dòng)外側(cè)排水板轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而與內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

8、在一種可能的設(shè)計(jì)中，外側(cè)排水板網(wǎng)的內(nèi)壁與內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)的外壁之間的間隙；大小為1-2mm。

9、在一種可能的設(shè)計(jì)中，三維排水板網(wǎng)為長(zhǎng)圓管狀；三維排水板網(wǎng)的一端為真空裝置接口端，另一端為封閉端；真空裝置接口端設(shè)于土工管袋本體外；封閉端設(shè)于土工管袋本體內(nèi)；

10、封閉端處設(shè)有電機(jī)接頭，電機(jī)接頭位于土工管袋本體外；電機(jī)的輸出端通過電機(jī)接頭與外側(cè)排水板網(wǎng)連接，電機(jī)用于帶動(dòng)外側(cè)排水板網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)以與內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

11、在一種可能的設(shè)計(jì)中，后期排水結(jié)構(gòu)包括多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的剛性導(dǎo)流柱；待真空表示數(shù)不變時(shí)，將多個(gè)剛性導(dǎo)流柱沿豎直方向由土工管袋本體頂部插入土工管袋本體內(nèi)；

12、剛性導(dǎo)流柱底部設(shè)有楔形導(dǎo)流口；剛性導(dǎo)流柱上設(shè)有多條導(dǎo)流槽；高含水率泥漿中的水沿導(dǎo)流槽向下流動(dòng)至剛性導(dǎo)流柱的底部。

13、在一種可能的設(shè)計(jì)中，剛性導(dǎo)流柱由上至下包括緊固段和導(dǎo)流段；導(dǎo)流槽設(shè)于導(dǎo)流段上。

14、在一種可能的設(shè)計(jì)中，導(dǎo)流槽為豎向?qū)Я鞑郏回Q向?qū)Я鞑垩貙?dǎo)流段的周向均勻布置，相鄰豎向?qū)Я鞑壑g相互平行；豎向?qū)Я鞑巯蛳卵由熘列ㄐ螌?dǎo)流口處；豎向?qū)Я鞑叟c導(dǎo)流段的內(nèi)腔連通。

15、另一方面，本發(fā)明還提供了一種高含水率泥漿的土工管袋脫水方法，采用上述的高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水；該土工管袋脫水方法包括以下步驟：

16、步驟1、利用泥漿預(yù)處理裝置對(duì)高含水率泥漿進(jìn)行預(yù)處理；

17、步驟2、利用泥漿輸送裝置將絮凝處理后的的高含水率泥漿輸送至土工管袋脫水裝置中；

18、步驟3、利用土工管袋脫水裝置對(duì)高含水率泥漿進(jìn)行脫水處理。

19、進(jìn)一步地，在步驟3中，先利用過程排水結(jié)構(gòu)對(duì)土工管袋本體內(nèi)的高含水率泥漿進(jìn)行脫水；待真空表示數(shù)不變時(shí)，利用后期排水結(jié)構(gòu)對(duì)土工管袋本體內(nèi)的高含水率泥漿進(jìn)行脫水。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實(shí)現(xiàn)如下有益效果之一：

21、(1)本發(fā)明先利用過程排水結(jié)構(gòu)對(duì)土工管袋本體內(nèi)的高含水率泥漿進(jìn)行脫水，待真空表示數(shù)不變時(shí)，再利用后期排水結(jié)構(gòu)對(duì)土工管袋本體內(nèi)的高含水率泥漿進(jìn)行進(jìn)一步脫水，通過分階段對(duì)高含水率泥漿進(jìn)行脫水，確保高含水率泥漿脫水比較徹底和高效。

22、(2)本發(fā)明通過設(shè)置多層三維排水板網(wǎng)，通過抽真空單元對(duì)其抽真空，三維排水板網(wǎng)上的大量網(wǎng)孔能夠形成大量排水通道，減小高含水率泥漿中水分的滲透路徑，進(jìn)而減少滲透時(shí)間，提高脫水效率。

23、(3)本發(fā)明通過設(shè)置內(nèi)側(cè)排水網(wǎng)板網(wǎng)和外側(cè)排水板網(wǎng)，抽真空裝置與內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)連接，以對(duì)土工管袋抽真空，外側(cè)排水板網(wǎng)與電機(jī)連接，電機(jī)能夠帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而清理掉其表面粘附的泥漿顆粒，避免其將三維排水板網(wǎng)上的網(wǎng)孔堵塞，影響脫水效率。

24、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點(diǎn)可從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過說明書實(shí)施例以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述土工管袋脫水系統(tǒng)包括土工管袋脫水裝置；所述土工管袋脫水裝置包括土工管袋本體、排水單元和抽真空單元；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述過程排水結(jié)構(gòu)包括多個(gè)相互平行且沿所述土工管袋本體長(zhǎng)度方向設(shè)置的三維排水板網(wǎng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述三維排水板網(wǎng)包括內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)和外側(cè)排水板網(wǎng)；所述外側(cè)排水板網(wǎng)套設(shè)于所述內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)外，兩者同軸設(shè)置；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述外側(cè)排水板網(wǎng)的內(nèi)壁與所述內(nèi)側(cè)排水板網(wǎng)的外壁之間的間隙；大小為1-2mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述三維排水板網(wǎng)為長(zhǎng)圓管狀；所述三維排水板網(wǎng)的一端為真空裝置接口端，另一端為封閉端；所述真空裝置接口端設(shè)于所述土工管袋本體外；所述封閉端設(shè)于所述土工管袋本體內(nèi)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述后期排水結(jié)構(gòu)包括多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的剛性導(dǎo)流柱；待真空表示數(shù)不變時(shí)，將多個(gè)所述剛性導(dǎo)流柱沿豎直方向由所述土工管袋本體頂部插入所述土工管袋本體內(nèi)；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述剛性導(dǎo)流柱由上至下包括緊固段和導(dǎo)流段；所述導(dǎo)流槽設(shè)于所述導(dǎo)流段上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)流槽為豎向?qū)Я鞑郏凰鲐Q向?qū)Я鞑垩厮鰧?dǎo)流段的周向均勻布置，相鄰所述豎向?qū)Я鞑壑g相互平行；所述豎向?qū)Я鞑巯蛳卵由熘了鲂ㄐ螌?dǎo)流口處；所述豎向?qū)Я鞑叟c所述導(dǎo)流段的內(nèi)腔連通。

9.一種高含水率泥漿的土工管袋脫水方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水；所述高含水率泥漿的土工管袋脫水方法包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高含水率泥漿的土工管袋脫水方法，其特征在于，在所述步驟3中，先利用過程排水結(jié)構(gòu)對(duì)土工管袋本體內(nèi)的高含水率泥漿進(jìn)行脫水；待真空表示數(shù)不變時(shí)，利用后期排水結(jié)構(gòu)對(duì)土工管袋本體內(nèi)的高含水率泥漿進(jìn)行脫水。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了高含水率泥漿的土工管袋脫水系統(tǒng)及其脫水方法，屬于高含水率泥漿快速脫水技術(shù)領(lǐng)域；解決了現(xiàn)有土工管袋裝置脫水效果差的技術(shù)問題。本發(fā)明的土工管袋脫水系統(tǒng)包括土工管袋脫水裝置；土工管袋脫水裝置包括土工管袋本體、排水單元和抽真空單元；排水單元包括過程排水結(jié)構(gòu)和后期排水結(jié)構(gòu)；抽真空單元設(shè)于土工管袋本體外，抽真空單元與過程排水結(jié)構(gòu)連接，抽真空單元用于對(duì)過程排水結(jié)構(gòu)抽真空以脫除土工管袋本體內(nèi)的水分；待抽真空單元的真空表示數(shù)不變時(shí)，將后期排水結(jié)構(gòu)插入土工管袋本體內(nèi)，利用后期排水結(jié)構(gòu)對(duì)土工管袋內(nèi)的高含水率泥漿進(jìn)一步脫水。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高含水率泥漿的快速脫水。

技術(shù)研發(fā)人員：黃英豪,吳敏,戴濟(jì)群,陳學(xué)東,胡益誠,董仕駿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30