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CN118388112A - 一种电渗联合真空预压污泥脱水系统及工艺 - Google Patents

一种电渗联合真空预压污泥脱水系统及工艺 Download PDF

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CN118388112A CN202410822314.3A CN202410822314A CN118388112A CN 118388112 A CN118388112 A CN 118388112A CN 202410822314 A CN202410822314 A CN 202410822314A CN 118388112 A CN118388112 A CN 118388112A
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姜越
林思劼
李斌
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CCCC First Harbor Engineering Co Ltd
Tianjin Port Engineering Institute Ltd of CCCC Frst Harbor Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种电渗联合真空预压污泥脱水系统及工艺，系统包括底泥处理池、电渗装置和真空预压装置，电渗装置包括直流电源和若干对插入至底泥处理池内的排水机构，直流电源通过导线与排水机构电连接；真空预压装置包括水汽分离罐和用于将水汽分离罐抽真空的真空泵。本发明以电渗联合真空预压原位底泥处理方式为基础，有效增强了底泥排水效率，同时可以将底泥中的重金属离子强化析出，结合TiO2光催化剂和蒙脱石混合而成的复合材料，在排水板及水汽分离罐中对重金属污染物进行吸附，通过光电催化对有机污染物进行降解，实现在脱水过程中完成底泥和污水的净化，极大降低了施工成本和二次处理成本，在水环境处理领域具有较好的应用前景。

Description

一种电渗联合真空预压污泥脱水系统及工艺
技术领域
本发明属于污泥脱水和污泥治理领域，尤其是涉及一种电渗联合真空预压污泥脱水系统及工艺。
背景技术
自然干化、污泥浓缩和机械脱水等为底泥脱水的异位脱水方式，然而异位处理由于疏浚和运输的成本较高，在疏浚堆场、污水处理厂、河湖底泥治理中，底泥的原位处理方式更加经济和便捷。在原位脱水中，软基处理的真空预压法、电渗法、电渗联合真空预压也逐渐进入底泥脱水方法的行列。现阶段人们更多关注如何对底泥进行快速减量和快速脱水，却忽视了脱水后底泥中残留有重金属和有机污染物等物质。底泥中残留的污染物仍需进行无害化处理才可应用，而脱出的废水还需进一步处理才能达到合理的排放标准。因此存在二次处理成本高、周期长、过程复杂等问题。
底泥中的重金属由于吸附在土体颗粒周围，较难随普通物理过程析出，特别是在细颗粒低渗透系数的底泥，而电动力作用可使重金属离子形成水合阳离子进行排出。纳米TiO2具有表面活性强、分散性高、稳定、再生性能好、价格适中等优点，纳米TiO2的光电催化技术为高级氧化技术，可以有效降解有机污染物，同时该材料可以作为吸附剂吸附金属离子。蒙脱石材料分散性和吸附性好，且廉价易得，可用于吸附重金属污染物，同时，蒙脱石多孔粘土材料作为载体可实现纳米TiO2的固定化。
另外，现有技术的排水板存在如下技术问题：1.电渗排水板刚度过大的问题：传统电渗技术中，刚性排水板在土体加固过程中容易刺透上覆真空膜，导致真空度降低，进而影响污泥脱水效率和软基加固效果。2.重金属离子难以回收的问题：在电动力修复过程中，重金属离子会被吸附至阴极区域，如果电渗排水板无法取出，这些重金属离子将残留在处理后的污泥和土体中，需要额外的二次处理。3.施工效率和安全性的提升：传统电渗排水板的安装和回收过程复杂且耗时，存在一定的安全风险。4.环境风险和处理成本的降低：传统技术中，由于重金属离子难以回收，往往需要进行二次处理，而且在二次处理过程中也会产生废水，这不仅增加了处理成本，还可能对环境造成二次污染。
因此，研发一种可回收重金属离子回收的排水板以及对底泥进行快速脱水的同时净化底泥和排放水体的方法，对底泥原位脱水技术的推动和环境的可持续发展具有显著的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种电渗联合真空预压污泥脱水系统及工艺。本发明以电渗法联合真空预压为基础，显著提升脱水效率和减量效果的同时，通过电动力作用对底泥中的重金属进行析出，并结合纳米TiO2-蒙脱石复合材料，采用光电催化技术，实现底泥快速脱水的同时，对底泥和排放水的污染物进行处理净化的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电渗联合真空预压污泥脱水系统，包括底泥处理池、电渗装置和真空预压装置，所述电渗装置包括直流电源和若干对插入至底泥处理池内的排水机构，所述直流电源通过导线与排水机构电连接；所述真空预压装置包括水汽分离罐和用于将水汽分离罐抽真空的真空泵；
所述排水机构包括由上至下依次设置的固定组件和伸缩体；所述伸缩体包括框架和与框架滑动连接的排水板，所述排水板包括第一面层、第二面层以及设置在第一面层与第二面层之间的支撑结构，所述第一面层的内表面和/或第二面层的内表面均设有TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物，所述支撑结构分别与内层和外层之间形成若干个排水通道，所述排水通道内设置有排水管，所述排水管与水汽分离罐连通；所述固定组件包括盖板和设置在盖板下表面的若干根锚杆，所述盖板与框架连接。
进一步的，所述排水板的第一面层和第二面层的材质为不锈钢纤维水刺布。优选的，所述第一面层和第二面层的等效孔径为0.075mm。
优选地，所述TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物中TiO2光催化剂与蒙脱石的质量比为2：1~1：2。其中，TiO2是一种半导体材料，具有特殊的电子结构。在电催化过程中，TiO2作为电极材料，其表面的电子结构和化学反应活性被充分利用。当外部电压施加到TiO2电极上时，电极表面会产生电化学反应。这些反应涉及到电子的转移和化学反应的进行。在电催化过程中，TiO2电极表面的电子受到外部电压的作用，发生跃迁，形成电子-空穴对。这些电子-空穴对在电场的作用下分离，分别迁移到电极表面，参与到与有机污染物的反应中。电子-空穴对与有机污染物发生反应，导致有机污染物的化学键断裂，从而将其降解为无害的小分子物质，如二氧化碳、水等。在这个过程中，电子参与还原反应，而空穴参与氧化反应，共同促进有机污染物的降解。TiO2电催化降解有机污染物的反应条件通常比较温和，可以在常温常压下进行。此外，TiO2催化剂的制备和回收也相对容易，这进一步提高了其在有机污染物降解领域的应用价值。另外，将TiO2光催化剂与蒙脱石的质量比设计为2：1~1：2用以均衡排水板中TiO2电催化降解有机污染物与蒙脱石重金属吸附这两个过程。
进一步的，所述TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物通过如下方法设于第一面层的内表面和第二面层的内表面：
在不锈钢纤维水刺布的内表面均匀设置点胶，将TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物均匀撒在不锈钢纤维水刺布的内表面，并静置后，去除多余的TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物。
进一步的，所述排水板左右两端部的排水通道内设置有铜丝，所述铜丝与直流电源电连接。
进一步的，所述框架与排水板相适配，且其底部设置有用于排水板通过的通孔，内侧壁设置有与排水板相配合的滑槽。
进一步的，所述框架由上至下设置有环箍和加强筋。
进一步的，所述底泥处理池内的底泥表面覆盖有砂垫层，所述砂垫层表面覆盖有真空膜，所述真空膜安装有出膜装置，所述盖板设置于真空膜下方。
进一步的，所述底泥处理池内等距插设排水板，且相邻排水板间的电极相反。优选的，所述排水板的插设间隔为1 m。
进一步的，所述水汽分离罐的顶部安装放气头、真空表和两个分别连接排水板和真空泵的通管，所述水汽分离罐的底部安装放水头，所述水汽分离罐的侧壁为玻璃材质，且水汽分离罐侧面安装有向水汽分离罐内部投料的投料机构，所述水汽分离罐的外表面安装有设有用于照射水汽分离罐内物料的发光机构。
进一步的，所述水汽分离罐的内部转动插接有搅拌盘，水汽分离罐的底部固定安装有用于驱动搅拌盘转动的驱动组件。
进一步的，所述投料机构中投放有TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物，所述TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物中TiO2光催化剂与蒙脱石的质量比为1：1~3：1。
进一步的，所述导线中设置有电流表和开关，优选地，所述开关为双刀双掷换向开关。
另一方面，本发明还提供了应用上述电渗联合真空预压污泥脱水系统的电渗联合真空预压污泥脱水工艺，所述工艺包括如下步骤：
S1：使用插板机将排水机构插入底泥处理池内的指定深度，排水板滑动至框架的最底部，使锚杆插入至底泥中，将盖板覆盖于底泥的表面；
S2：在底泥处理池内的底泥表面依次铺设砂垫层和真空膜；
S3：将出膜装置与水管的一端相连，水管的另一端接水汽分离罐，并将水汽分离罐与真空泵相连；
S4：在水汽分离罐的投料装置中加入TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物；
S5：试抽真空，检验密封性能，对漏气点进行二次密封；
S6：正式开始抽真空，并合上双刀双掷开关，施加直流电压；
S7：待水位高于搅拌盘时，打开搅拌盘，并启动投料机构进行部分投料；
S8：待水位接近投料机构的上端时，通过放水头进行放水，放水后重复步骤S6；
S9：每隔3-5天，双刀双掷开关进行一次换向；
S10：当底泥出水量几乎为零时，停止抽真空完成污泥脱水。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
（1）本发明通过设计一种具有伸缩性的排水机构，该排水机构能够随着土体高程的变化同步伸缩，从而避免了对真空膜的破坏。
（2）本发明通过创新的可回收式排水板设计，使得在污泥脱水或软基处理后，可以方便地回收排水板，从而实现重金属离子的有效回收和资源化利用，减少了环境污染和处理成本，体现了环保和经济双重效益。
（3）本发明提供的打设方法改进了施工流程，可通过使用插板机和回收设备，简化安装和回收过程，提高了施工效率并降低了安全风险。
（4）本发明基于电渗联合真空预压对底泥进行脱水的技术，电渗作用可以加大水分子的活性，增大脱水效率。采用EKG材料（不锈钢纤维水刺布）替代传统塑料材质，并使用TiO2光催化剂和蒙脱石混合而成的催化剂层对排水板的内表面进行黏附改进，通过电动力作用将底泥中的重金属离子变成水合重金属离子，水合重金属离子及有机污染物随排水过程进入排水板。在排水板中，TiO2在电催化作用下，对有机污染物进行降解，同时TiO2光催化剂和蒙脱石混合而成的复合材料对重金属进行有效吸附。污水通过排水进入水汽分离罐后，在水汽分离罐中TiO2光催化剂和蒙脱石混合而成的复合材料对重金属进行二次吸附，且TiO2在光催化作用下，再一次对污水中有机污染物进行降解。
（5）本发明以电渗联合真空预压原位底泥处理方式为基础，有效增强了底泥排水效率，同时可以将底泥中的重金属离子强化析出，结合TiO2光催化剂和蒙脱石混合而成的复合材料，在排水板及水汽分离罐中对重金属污染物进行吸附，通过光电催化对有机污染物进行降解，实现在脱水过程中完成底泥和污水的净化，极大降低了施工成本和二次处理成本，在水环境处理领域具有较好的应用前景。
（6）本发明不仅提高了污泥脱水和软基加固工程的效率和效果，还有助于环境保护和资源的可持续利用，具有重要的实用价值和社会效益。
（7）应用本发明的电渗联合真空预压污泥脱水工艺污泥脱水效率提高30%以上，显著缩短了处理时间；重金属离子的回收率达到90%，有效减少了环境污染；施工成本降低20%，同时施工安全性得到显著提升。
附图说明
图1为本发明所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统的结构示意图；
图2为本发明所述的排水机构立体图；
图3为本发明所述的排水板的内部结构示意图；
图4为本发明所述的框架的立体图；
图5为本发明所述的排水板的立体图。
附图标记说明：
1、底泥处理池；2、排水机构；3、直流电源；4、导线；5、电流表；6、双刀双掷换向开关；7、水管；8、砂垫层；9、真空膜；10、水汽分离罐；11、放气头；12、真空表；13、通管；14、放水头；15、投料机构；16、LED灯环；17、搅拌盘；18、真空泵；
200、盖板；201、锚杆；202、框架；203、排水板；204、铜丝；205、排水管；206、通孔；207、滑槽；208、环箍；209、加强筋；210、排水通道；211、支撑结构；212、不锈钢纤维水刺布。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种如图1所示的电渗联合真空预压污泥脱水系统，该系统的具体结构包括：底泥处理池1、电渗装置和真空预压装置。
其中，电渗装置包括直流电源3和若干对插入至底泥处理池1内的排水机构2，直流电源3通过导线4与排水机构2电连接；直流电源3为电渗的供电装置，导线4中设置有电流表5和开关。排水机构2包括由上至下依次设置的固定组件和伸缩体，伸缩体包括框架202和与框架202滑动连接的排水板203。固定组件包括盖板200和设置在盖板200下表面的若干根锚杆201，使用时锚杆201插入至底泥处理池1内的底泥内，盖板200与框架202连接，使盖板200与框架202同步移动。底泥处理池1内的底泥表面覆盖有砂垫层8，砂垫层8表面覆盖有真空膜9，真空膜9安装有出膜装置，盖板200设置于真空膜9下方。
作为优选的实施方案，底泥处理池1内等距插设排水板203，且相邻排水板203间的电极相反。排水板203的插设间隔为1 m。
排水板203包括第一面层、第二面层以及设置在第一面层与第二面层之间的支撑结构211，排水板203的第一面层与第二面层的材质为不锈钢纤维水刺布212，排水板203的底部和侧面做封口处理。第一面层与第二面层具有优异的耐腐蚀性和强度，能够抵御土体中的化学物质和机械磨损，同时，不锈钢纤维水刺布212具备良好的导电性能，能够在电渗过程中形成有效的电流通道，促进土壤中水分和重金属离子的迁移。支撑结构211为刚性支撑结构，采用高强度复合材料制成，以提供足够的抗弯和抗压能力。
为保证透水性和导电性，同时防止砂粒穿透，作为优选的实施方案，第一面层与第二面层的等效孔径设计为0.075mm。这一孔径设计既能保证水分的快速通过，又能有效地阻止泥沙等颗粒物质的渗透，确保了排水系统的畅通无阻。
本发明的排水板203在外覆材质上进行了创新，采用不锈钢纤维水刺布，这种材料不仅具有透水性，还能够在短时间内迅速导电，提高电渗效率。在本发明的一个优选实施方式中，还可在上述基础上对第一面层和第二面层进行防腐蚀处理，以及对内部排水板203进行强度测试，确保其能够承受土体压力。
另外，在第一面层的内表面和/或第二面层的内表面均黏附有TiO2光催化剂和蒙脱石，TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物中TiO2光催化剂与蒙脱石的质量比为2：1~1：2。TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物通过如下方法设于第一面层和第二面层内表面：在不锈钢纤维水刺布212的内表面均匀设置点胶，将TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物均匀撒在不锈钢纤维水刺布212的内表面，并静置待点胶凝固，且点胶表面TiO2蒙脱石材料粘接牢固后，通过振动的方式去除多余的TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物即可。在本发明的一个具体实施例中，在不锈钢水刺纤维布的内表面水平向每隔3cm，纵向每隔5cm粘贴点胶，点胶直径为5mm，静置时间为1h。
支撑结构211分别与内层和外层之间形成若干个排水通道210，排水通道210内插入有排水管205，排水管205的底部插入至排水通道210的上部，排水管205的顶部连接柔性的水管7后与水汽分离罐10连通。排水板203左右两端部的排水通道210内设置有铜丝204，铜丝204与直流电源3电连接。排水板203两侧加设铜丝204，增加了排水板203的导电性和结构稳定性，连接排水管205，便于收集和排除土壤中的水分。铜丝204的上部连接柔性的电线，排水管205上部连接柔性的水管，以适应土体的不均匀沉降和变形，保证排水系统的连续运行。
在本发明的一个实施例中，为防止施工过程中的意外漏电，对铜丝204和排水管205进行了绝缘处理。在本发明的一个实施例中，为确保连接牢固，使用专用的焊接设备对铜丝204进行点焊，排水管205的连接采用快速接头，以便于后续的拆卸和回收。安装过程中，对排水板203的间距和位置进行精确测量，以保证排水效率。
在本发明的一个实施例中，框架202和支撑结构211均采用高强度塑料材料，以提供足够的刚度。排水管205采用聚乙烯材料，两侧铜丝204间距设定为50mm，直径为1mm，排水管205的内径为2-3 mm，以确保良好的排水性能。
在本发明的一个实施例中，框架202与排水板203相适配，且其底部设置有排水板203通过的通孔206，内侧壁设置有与排水板203上下滑动的滑槽207，防止在插入和拔出的过程中排水板203滑脱。
在本发明的一个优选实施方式中，框架202的上设置有环箍208和加强筋209，环箍208与加强筋209的间距100mm。这些环箍208和加强筋209以均匀分布的方式设置，确保框架202在整个长度方向上具有一致的刚度，防止在复杂的土体条件下发生不均匀的横向变形或断裂，从而保证了装置的稳定性和耐久性。
本发明中的排水板203与框架202的协同工作，确保土体高程下降时的同步伸缩，避免破坏上覆的真空膜9；铜丝204和水管7采用柔性材料制造，以适应土体变形，保持排水连续性和效率；排水板203底部进行密封处理，防止泥水倒流，确保排水板203的功能完整性。
真空预压装置包括水汽分离罐10和用于将水汽分离罐10抽真空的真空泵18。水汽分离罐10的顶部安装放气头11、真空表12和两个分别连接排水板203和真空泵18的通管13，水汽分离罐10的底部安装放水头14，水汽分离罐10的侧壁为玻璃材质，且水汽分离罐10侧面安装有向水汽分离罐10内部投料的投料装置，投料装置中安装有投料开关，水汽分离罐10的外表面安装有LED灯环16。水汽分离罐10的内部转动插接有搅拌盘17，水汽分离罐10的底部固定安装有电动机，搅拌盘17的下端与电动机的输出端固定连接。
另一方面，本发明还提供了应用上述电渗联合真空预压污泥脱水系统的电渗联合真空预压污泥脱水工艺，具体包括如下步骤：
在施工前，对预定的工作场地进行清理，确保无障碍物。检查所有设备，包括插板机、电源设备等确保其处于良好工作状态，特别关注插板机的液压系统和控制系统，以保证施工安全。提前连接排水板203电路，同时将铜丝204与直流电源3正确连接，确保电渗作用的有效进行；其中，铜丝204通过焊接固定在排水板203的两侧，排水管205则通过热熔技术与排水板203顶部连接。确保所有连接点均密封良好，无渗漏现象。
S1：使用插板机将排水机构插入底泥处理池内的指定深度，排水板滑动至框架的最底部，将锚杆插入至底泥中，将盖板200覆盖于底泥的表面。要确保排水板与地面之间的密封性，通过锚杆的张紧和固定，保证排水机构在土体中的稳定性和可靠性，以适应后续的土体变化；
根据土质情况和工程需求，指定深度为3-5m，以提高施工效率和安全性。在本发明的一个实施例中，设定插板机的工作压力为1.5MPa，插入速度为20mm/s，确保排水板能够均匀且稳定地进入土体。排水板插入深度根据土体条件和工程需求设定，一般为土体厚度的70%。在本发明的另一个实施例中，根据土体的实际情况，调整插板机的工作参数，如液压压力调整为2MPa，插入速度控制在25mm/s。同时，监控土体的变形情况，确保排水板的均匀分布和土体的稳定性。
S2：在底泥处理池内的底泥表面依次铺设砂垫层和真空膜；
S3：将出膜装置与水管的一端相连，水管的另一端接水汽分离罐，并将水汽分离罐与真空泵相连；
S4：在水汽分离罐的投料装置中加入TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物；
S5：试抽真空，检验密封性能，对漏气点进行二次密封；
S6：正式开始抽真空，并合上双刀双掷开关，施加直流电压。
在本发明的一个实施例中，设定电压为20V，电流密度为50A/m²，持续时间为48小时，以促进土壤中的水分迁移和重金属离子的吸附。
在本发明的另一个实施例中，根据土体的电导率和含水量，调整电压至25V，电流密度维持在60A/m²，以提高电渗效率。同时，监测土体的温度和pH值，确保电渗过程的稳定性和安全性。
S7：待水位高于搅拌盘17时，打开搅拌盘17，并启动投料机构15进行部分投料；
S8：待水位接近投料机构15的上端时，通过放水头14进行放水，放水后重复步骤S6；
S11：每隔3-5天，双刀双掷开关进行一次换向；
S12：当底泥出水量几乎为零时，停止抽真空完成污泥脱水。
通过上述工艺的施工和管理，可以实现以下效果：
（1）污泥脱水效率提升至30%-35%，显著提高了工程进度；
（2）重金属离子回收率提高至90%-95%，有效减少了对环境的影响；
（3）施工成本降低20%-25%，同时提高了施工的安全性和可靠性。
在污泥脱水或软基处理完成后，首先评估土体的稳定性和伸缩体的状态，然后通过回收设备，如带有抓取功能的机械手臂，将排水板从土体中取出。这一过程中，机械手臂要精确控制以避免对土体结构的破坏。取出的排水板随后送入重金属离子回收系统，该系统进行分离和回收重金属离子，实现资源的再利用。
本发明的系统通过高效排水和重金属离子的有效回收，显著降低了污泥处理和土壤改良过程中的环境污染和处理成本。本发明的系统的设计充分考虑了工程的可持续性和经济性，为土体处理提供了一种全新的解决方案。本发明的系统具有良好的适应性和可靠性。无论是在软土地基加固，还是在污泥脱水处理中，该装置都能提供稳定的排水效果和重金属离子回收效率。本发明的系统设计考虑了不同工程环境的特殊要求，如土体的酸碱度、含水量、颗粒大小等，确保了在各种复杂条件下的高效运行和长期稳定性。
本发明的伸缩体结构能够适应土体高程变化，通过内部刚性支撑和外部不锈钢纤维网编织层的协同作用，实现同步伸缩而不刺透上覆真空膜9，这一点是确保装置正常运作并提高工程效率的关键；其次，创新的可回收式排水板设计，该设计允许在污泥脱水或软基处理后，通过回收设备将排水板及其吸附的重金属离子从土体中取出，实现了环保处理和资源回收的双重目标；通过改进打设方法提高了施工效率和安全性，同时降低了环境风险和处理成本，为土工工程领域带来了创新的施工解决方案。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电渗联合真空预压污泥脱水系统，其特征在于：包括底泥处理池、电渗装置和真空预压装置，所述电渗装置包括直流电源和若干对插入至底泥处理池内的排水机构，所述直流电源通过导线与排水机构电连接；所述真空预压装置包括水汽分离罐和用于将水汽分离罐抽真空的真空泵；
所述排水机构包括由上至下依次设置的固定组件和伸缩体；所述伸缩体包括框架和与框架滑动连接的排水板，所述排水板包括第一面层、第二面层以及设置在第一面层与第二面层之间的支撑结构，所述第一面层的内表面和/或第二面层的内表面均设有TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物，所述支撑结构分别与内层和外层之间形成若干个排水通道，所述排水通道内设置有排水管，所述排水管与水汽分离罐连通；所述固定组件包括盖板和设置在盖板下表面的若干根锚杆，所述盖板与框架连接。
2.根据权利要求1所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统，其特征在于：所述排水板的第一面层和第二面层的材质为不锈钢纤维水刺布。
3.根据权利要求1所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统，其特征在于：所述TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物中TiO2光催化剂与蒙脱石的质量比为2：1~1：2；
所述TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物通过如下方法设于第一面层和第二面层的内表面：在不锈钢纤维水刺布的内表面均匀设置点胶，将TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物均匀撒在不锈钢纤维水刺布的内表面，并静置后，去除多余的TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物后即可。
4.根据权利要求1所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统，其特征在于：所述排水板左右两端部的排水通道内设置有铜丝，所述铜丝与直流电源电连接。
5.根据权利要求1所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统，其特征在于：所述框架与排水板相适配，且其底部设置有用于排水板通过的通孔，内侧壁设置有与排水板相配合的滑槽。
6.根据权利要求1所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统，其特征在于：所述底泥处理池内的底泥表面覆盖有砂垫层，所述砂垫层表面覆盖有真空膜，所述真空膜安装有出膜装置，所述盖板设置于真空膜下方。
7.根据权利要求1所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统，其特征在于：所述水汽分离罐的顶部安装放气头、真空表和两个分别连接排水板和真空泵的通管，所述水汽分离罐的底部安装放水头，所述水汽分离罐的侧壁为玻璃材质，且水汽分离罐侧面安装有向水汽分离罐内部投料的投料机构，所述水汽分离罐的外表面安装有设有用于照射水汽分离罐内物料的发光机构。
8.根据权利要求7所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统，其特征在于：所述水汽分离罐的内部转动插接有搅拌盘，水汽分离罐的底部固定安装有用于驱动搅拌盘转动的驱动组件。
9.根据权利要求7所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统，其特征在于：所述投料机构中投放有TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物，所述TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物中TiO2光催化剂与蒙脱石的质量比为1：1~3：1。
10.应用权利要求1-9任一所述的电渗联合真空预压污泥脱水系统的电渗联合真空预压污泥脱水工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：
S1：使用插板机将排水机构插入底泥处理池内的指定深度，排水板滑动至框架的最底部，锚杆插入至底泥中，将盖板覆盖于底泥的表面；
S2：在底泥处理池内的底泥表面依次铺设砂垫层和真空膜；
S3：将出膜装置与水管的一端相连，水管的另一端接水汽分离罐，并将水汽分离罐与真空泵相连；
S4：在水汽分离罐的投料装置中加入TiO2光催化剂和蒙脱石的混合物；
S5：试抽真空，检验密封性能，对漏气点进行二次密封；
S6：正式开始抽真空，并合上双刀双掷开关，施加直流电压；
S7：待水位高于搅拌盘时，打开搅拌盘，并启动投料机构进行部分投料；
S8：待水位接近投料机构的上端时，通过放水头进行放水，放水后重复步骤S6；
S9：每隔3-5天，双刀双掷开关进行一次换向；
S10：当底泥出水量几乎为零时，停止抽真空完成污泥脱水。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119241033A (zh) * 2024-10-23 2025-01-03 河海大学 一种重金属疏浚污染底泥真空电化学原位脱水去污系统与方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997011767A1 (en) * 1995-09-26 1997-04-03 Steinmuller Mining And Piping Systems (Proprietary) Limited Electro-osmotic dewatering of sludges
CN102535432A (zh) * 2011-12-26 2012-07-04 河海大学 一种真空-电渗-堆载联合加固软基的系统和方法
CN106757765A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 浙江大学 一种电渗用加强型导电土工布、制备方法及其应用
CN109095742A (zh) * 2018-08-23 2018-12-28 河海大学 一种河湖淤泥高效脱水系统及其脱水方法
CN111018278A (zh) * 2019-12-13 2020-04-17 中交四航工程研究院有限公司 底泥重金属污染治理联合脱水固化的原位修复系统及方法
CN211498820U (zh) * 2019-08-15 2020-09-15 中交四航工程研究院有限公司 一种电渗联合真空预压的底泥原位修复固化模型试验装置
CN117125869A (zh) * 2023-10-16 2023-11-28 河海大学 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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997011767A1 (en) * 1995-09-26 1997-04-03 Steinmuller Mining And Piping Systems (Proprietary) Limited Electro-osmotic dewatering of sludges
CN102535432A (zh) * 2011-12-26 2012-07-04 河海大学 一种真空-电渗-堆载联合加固软基的系统和方法
CN106757765A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 浙江大学 一种电渗用加强型导电土工布、制备方法及其应用
CN109095742A (zh) * 2018-08-23 2018-12-28 河海大学 一种河湖淤泥高效脱水系统及其脱水方法
CN211498820U (zh) * 2019-08-15 2020-09-15 中交四航工程研究院有限公司 一种电渗联合真空预压的底泥原位修复固化模型试验装置
CN111018278A (zh) * 2019-12-13 2020-04-17 中交四航工程研究院有限公司 底泥重金属污染治理联合脱水固化的原位修复系统及方法
CN117125869A (zh) * 2023-10-16 2023-11-28 河海大学 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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
生态环境部南京环境科学研究所，生态环境部土壤生态环境司: "《土壤污染风险管控与修复技术手册》", 31 December 2021, 中国环境出版集团, pages: 39 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119241033A (zh) * 2024-10-23 2025-01-03 河海大学 一种重金属疏浚污染底泥真空电化学原位脱水去污系统与方法
CN119241033B (zh) * 2024-10-23 2025-06-06 河海大学 一种重金属疏浚污染底泥真空电化学原位脱水去污系统与方法

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