一种可加热淤泥的排水板装置和加热联合真空预压淤泥处理方法

1.本发明涉及可加热淤泥的排水板装置，本发明还涉及一种加热联合真空预压淤泥处理方法。


背景技术：

2.淤泥包括疏浚淤泥、吹填淤泥以及工程废泥浆等，含水率高达 100％-190％，土体呈流动、悬浮状态，强度极低，一般采用排水固结法进行处理，主要方法包括堆载预压法、真空预压法或真空联合堆载预压法，通常需要经过3～5个月的预压加固。为了提高处理效果和减少处理时间，公开号cn204570664u的专利文献公开了一种超软土加固的具有加热型排水板的热真空预压装置，通过将淤泥加热到70℃，提高超软土的渗透能力，该法与传统真空法相比固结时间缩短了2/3，最终沉降提高了25～30％。不足的是，淤泥处理量通常很大，通过太阳能很难将淤泥加热至预定的温度，需要消耗大量的能源。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种节约能量消耗的可对淤泥进行加热的排水板装置，本发明的目的还在于提供一种加热联合真空预压进行淤泥处理的方法。
4.为此，本发明的一种可加热淤泥的排水板装置，包括水平排水板和加热装置，所述水平排水板包括排水槽，所述加热装置与水平排水板连接，所述加热装置包括加热管，所述加热管用于加热水平排水板周边的淤泥层，所述排水槽内设有换热管，所述加热管可与换热管连接，使得导热介质可在加热管和换热管内循环流动。
5.进一步的，所述导热介质在加热管中的流向与排水槽中抽排水的流向一致，所述导热介质在散热管中的流向与排水槽中抽排水的流向相反。
6.进一步的，所述加热装置包括导热介质的流出端和回流端，所述流出端设在水平排水板的中部，所述流出端设有供导热介质分别流向水平排水板两端的加热管，加热管在水平排水板两端与换热管连接，所述换热管的另一端穿过水平排水板的表面与回流端连接。
7.进一步的，所述水平排水板包括板芯，所述排水槽设在板芯中，所述板芯外侧设有滤膜，所述换热管的两端具有弯头，所述弯头穿过水平排水板的表面，所述水平排水板的表面设有与弯头连接的接头，接头与加热管或回流端管道连接。
8.所述导热介质的流出端也可设在水平排水板的一端，所述加热管在水平排水板的另一端与换热管连接，换热管与导热介质的回流端连接。
9.进一步的，所述回流端连接热交换器，所述水平排水板的抽排水和导热介质在热交换器中进行热交换。
10.进一步的，所述加热管为柔性软管。
11.本发明还包括一种加热联合真空预压淤泥处理方法，包括以下步骤：
12.(1)在淤泥池内填充淤泥，填充至预定高度后铺设一层水平排水板，将水平排水板与真空抽排管道连接；
13.(2)将加热装置与水平排水板固定，将加热管、回流端管道分别与水平排水板表面的接头连接，向加热装置中注入导热介质，调试加热装置；
14.(3)重复步骤(1)和(2)，在污泥池的表层上覆盖密封膜，开启真空泵进行真空抽排；
15.(4)与步骤(3)同时开启加热装置或当真空抽排水量减小时开启加热装置。
16.(5)真空预压抽排完成后，进行后期处理。
17.进一步的，所述步骤(4)包括开启加热装置一定时间后，关闭加热装置一定时长，重复该过程，用以当水平排水板的滤膜表层出现反渗层时通过反渗层的反复热胀冷缩效应破坏反渗层的致密结构。
18.本发明还包括一种加热联合真空预压淤泥处理方法，包括以下步骤：
19.(1)在淤泥池内填充淤泥，填充至预定高度后铺设一层水平排水板，水平排水板平行、对齐形成阵列，将水平排水板与真空抽排管道连接；
20.(2)将加热装置与水平排水板固定，将加热管、回流端管道分别与水平排水板表面的接头连接，所述水平排水板的导热介质流出端与相邻水平排水板的导热介质流出端设在水平排水板相反的一端，向加热装置中注入导热介质，调试加热装置；
21.(3)重复步骤(1)和(2)，在污泥池的表层上覆盖密封膜，开启真空泵进行真空抽排；
22.(4)与步骤(3)同时开启加热装置或当真空抽排水量减小时开启加热装置。
23.(5)真空预压抽排完成后，进行后期处理。
24.本发明的有益效果是：
25.(1)本发明的加热装置的加热管与水平排水板排水槽中的换热管连接，导热介质在加热管和换热管中循环，水平排水板长度较长，导热介质在加热管中流动时，热量被淤泥吸收，导热介质沿加热管温度逐渐降低，在此过程中，加热管周围的淤泥被加热，淤泥和淤泥中的水分温度升高，这部分水被加热升温后，穿过滤膜进入排水槽中，排水槽中的水具有较高的温度，加热管的导热介质用于沿加热管流动加热淤泥后被冷却，冷却后的导热介质流经排水槽中的换热管，导热介质吸收热水中的热量从回流端回流，热水与导热介质热交换后经抽排管道外排，减少了加热能量的损失，减少能源消耗。
26.(2)在真空预压处理过程中，排水板的滤膜基本都会发生淤堵，在滤膜的表层形成致密的反滤层，本发明通过加热管中导热介质的流动，使得淤泥中存在高温区和低温区，提高淤泥流动性，提高淤泥渗透率的同时还延缓了淤堵的发生。
27.本发明通过反复的开启和关闭加热装置，使得在滤膜表层形成的反滤层进行反复的热胀冷缩过程，破坏反滤层的致密结构，形成裂隙、裂纹，提高真空抽排的处理效果。
附图说明
28.图1为实现本发明的一种可加热淤泥的排水板装置的示意图；
29.图2为水平排水板的剖视示意图；
30.图3为实施例1中的水平排水板俯视示意图；
31.图4为实施例2中水平排水板的水平布设示意图；
32.图5加热管与水平排水板间的水流动示意图。
33.附图标记说明：1、水平排水板；2、加热装置；3、排水槽；4、换热管；5、加热管；6、淤泥层；7、弯头；8、接头；9、流出端；10、回流端；11、电加热丝；12、循环泵；13、高温区；14、隔热层；15、保护架； 16、热交换器。
具体实施方式
34.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
35.参照图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明的一种可加热淤泥的排水板装置，包括水平排水板1和加热装置2，水平排水板1与加热装置 2连接，水平排水板1包括排水槽3，排水槽3内设有换热管4，加热装置2包括加热管5，该加热管5用于加热水平排水板1周边的淤泥层6，加热管5可与换热管4连接，使得导热介质在加热管5和换热管4内循环流动。在本实施例中，水平排水板的排水槽3中预先固定换热管4，换热管4的两端可连接弯头7，弯头7穿过排水板的表面并与快速接头8连接，加热装置2可与水平排水板1分离，铺设水平排水板1时，将加热管5以及回流端10通过接头8分别月换热管4两端连接，使得加热装置2的导热介质可以在加热管5和换热管4中形成循环，加热装置2还包括热源如电加热丝11或柔性加热膜，以及循环泵12，导热介质为水，加热装置2 可以通过铁丝等固定在排水板表面上，电加热丝11可以将加热装置2中的水加热至70℃以上，循环泵12将加热后的热水泵向加热管5，设备的通电导线由密封的保护管保护。在其他一些实施例中，也可以在排水板上固定框架，将加热装置2固定在框架上，或者在淤泥池中设置框架，将水平排水板1和加热装置2分别固定在框架的对应位置。
36.在上述实施例中，参照图1所示，加热管5距离水平排水板1的表面 5-7cm，加热管5上可连接多个加热片用以扩大和淤泥层6的接触面积。在进行加热联合真空预压抽排时，加热管5周围形成一个高温区13，高温区13中的淤泥和水分被加热至70℃以上，高温区13外侧边界外的低温水在真空抽排的作用下，向高温区13内流动并被加热成热水，高温区 13内的热水在真空抽排作用下向水平排水板1内渗流，加热管5距离排水板表面5-7cm可以提高水平排水板1单侧约10-20cm厚度的淤泥层6的渗透率，当加热管5距离排水板表面过近则减少高温淤泥层6的厚度、效果降低，距离过远则导致水平排水板1和加热管5间侧向低温水的进入量增加，水平排水板1与加热管5间的淤泥层6温度降低，并显著增加了能源的消耗。
37.在上述实施例中，参照图5所示，在加热管5周围一定区域内以及热水向水平排水板1流动的区域为高温区13，如上所述，在高温区13外的侧向低温水向高温区13运动降低高温区13的温度而影响其效果，参照图 1所示，水平排水板1的周边设有隔热层14，隔热层14由隔热材料制作，隔热层14用以阻挡高温区13的侧向进水，避免高温区13水温降低。如上所述，高温区13的热量由于真空抽排反向流极少，热量损失主要是热水通过真空抽排由排水板外排的热量损失和侧向淤泥层的热交换，该隔热层14还以阻止高温区13和侧向淤泥层6的热交换减少热量损失。在隔热层14的上方还可以设置保护架，保护架和加热管5固定，防止在真空预压沉降过程中，发热管弯折导致导热介质循环不畅。
38.参照图1所示，实施例1中，导热介质在加热管5中的流向与排水槽 3中抽排水的流
向一致，导热介质在换热管4中的流向与排水槽3中抽排水的流向相反。在本实施例中，加热装置2包括导热介质的流出端9和回流端10，流出端9设在水平排水板1的中部，流出端9设有供导热介质分别流向水平排水板1两端的两个加热管5，加热管5在水平排水板1两端通过快速接头8与换热管4的弯头7连接，换热管另一端的弯头7穿过水平排水板1的表面通过快速接头8与回流端10管道连接。水平排水板 1具有一定的长度，换热管4沿水平排水板1的长度方向设置，热水从加热管5一端流向另一端热量持续损失，淤泥层6向排水板中渗流的热水温度从中部向两侧逐渐降低，水平排水板1的两端连接真空抽排管道，水流从排水槽3的中部向两侧流动，即高温度水向低温度水流动并混合，加热装置中冷却后的水在换热管4中的流向与排水槽3中热水的流向相反，从较低的温度区向较高的温度区流动，在排水槽3中高温水的流动距离长与换热管4接触距离长，换热管4中的冷却水随着流动距离的增加依次跟较低温度的水到高温水进行换热，因此本实施例具有较好的换热效率，换热管4中的回流水能较好地将热量收回，减少热损失。
39.在上述实施例中，水平排水板1中部温度高，淤泥渗透率高，水平排水板1中部抽排水更快，淤泥由水平排水板1两端向水平排水板1中部流动，水平排水板1中部沉降快于两端，水平排水板1翘曲，影响整体的排水效率。参照图4所示，实施例2与实施例1基本相同，其区别仅在于，将导热介质的流出端9设在水平排水板1的一端，加热管5在水平排水板 1的另一端与换热管4连接，换热管4的另一端与导热介质的回流端10 连接。铺设水平排水板1时，将导热介质流出端9与相邻水平排水板1的导热介质流出端9设在水平排水板1相反的一端，由于淤泥具有一定的流动性，在本实施例中，可以较好的平衡整个淤泥池的沉降速度。
40.在上述实施例2中，参照图4所示，流出端9设在水平排水板1的一端，该端同时连接真空抽排管道，使得流出端9附近的高温渗流并没有充分的与换热管4进行热交换就被抽排管道抽走，热量损失巨大，一种替代的方案是在该流出端9附近设热交换器16，排水板抽排出的水在热交换器16中与换热管4中的导热介质充分换热后再抽排走。
41.在上述实施例中，加热管5为柔性软管，可以随水平排水板1沉降偏移而不影响其加热效果。
42.本发明还包括一种采用实施例1的排水板装置进行加热联合真空预压抽排进行淤泥处理的方法，包括以下步骤：
43.(1)在淤泥池内填充淤泥，填充至预定高度后铺设一层水平排水板1，将水平排水板1与真空抽排管道连接；
44.(2)将加热装置2与水平排水板1固定，将加热管5、回流端10管道分别与水平排水板1表面的接头8连接，向加热装置2中注入导热介质，调试加热装置2；
45.(3)多次重复步骤(1)和(2)，在污泥池的表层上覆盖密封膜，开启真空泵进行真空抽排；
46.(4)与步骤(3)同时开启加热装置2或当真空抽排水量减小时开启加热装置2。
47.(5)真空预压抽排完成后，进行后期处理。
48.在上述实施例中，步骤(4)包括开启加热装置2一定时间后，关闭加热装置2一定时长，重复该过程，用以当水平排水板1的滤膜表层出现反渗层时通过反渗层的反复热胀冷缩效应破坏反渗层的致密结构。加热管 5距离水平排水板5-7cm，通常该距离使得加热管处于水平排水板1滤膜表面所形成的淤堵致密土柱内，致密土柱内部渗透率极低，可阻止外侧的
水分进入，而加热管5可通过对致密土柱反复地加热和冷却，致密土柱反复进行热胀和冷缩的过程。致密土柱内部具有分层现象，从内到外由极细颗粒到粗颗粒逐级增加，不同的分层其收缩率不同，反复的加热和冷却使得致密土柱内部出现裂隙或裂纹，破坏反渗的结构，从而提高或恢复淤泥层6的渗透能力。
49.本发明还包括采用实施例2的排水板装置的一种加热联合真空预压淤泥处理方法，采包括以下步骤：
50.(1)在淤泥池内填充淤泥，填充至预定高度后铺设一层水平排水板1，水平排水板1平行、对齐形成阵列，将水平排水板1与真空抽排管道连接；
51.(2)将加热装置2与水平排水板1固定，将加热管5、回流端10管道分别与水平排水板1表面的接头8连接，水平排水板1的导热介质流出端与相邻水平排水板的导热介质流出端设在水平排水板相反的一端，向加热装置2中注入导热介质，调试加热装置2；
52.(3)多次重复步骤(1)和(2)，在污泥池的表层上覆盖密封膜，开启真空泵进行真空抽排；
53.(4)与步骤(3)同时开启加热装置2或当真空抽排水量减小时开启加热装置2。
54.(5)真空预压抽排完成后，进行后期处理。
55.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。