一种环保疏浚清淤方法与流程

本发明涉及环保疏浚技术领域，尤其涉及一种环保疏浚清淤方法。

背景技术：

环保疏浚技术是湖泊污染源治理措施之一，是在水道，内河港口等工程疏浚的基础上发展起来的。环保疏浚与工程疏浚的区别主要表现在：环保疏浚旨在清除湖水中受污染的沉积物，为湖泊水生态系统的恢复创造条件，还需要与湖泊综合修复项目进行协调；工程疏浚主要是一个项目的需求，如渠道疏浚，扩容等。因此，环保疏浚工程需要较高的疏浚精度。在环保疏浚过程中，需要防止二次污染，并且清理和污染的沉积物应该安全处理。

目前湖泊的环保清淤系统普遍采用“挖泥船挖泥+管道输送”的方式，但由于现有工艺疏浚过程中细颗粒物的再悬浮、疏浚后新生表层泥面较短时间内的生物活化和疏浚工程区外污染迁入等因素，导致一些环保疏浚工程不能取得预期效果。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种环保疏浚清淤方法，能够在一定程度上有效减少清淤过程中的泥浆再悬浮、二次扩散，从而保证清淤的效果。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种环保疏浚清淤方法，具体包括以下步骤：

1)清除工程区内的大型垃圾，在工程区内沉积物积聚区疏挖多条与主风向垂直的深沟；

2)利用抽吸泵对表层悬浮的絮状沉积物层进行清理，清理完成后静置4-6h；

3)向工程区淤泥缓慢、均匀地投放预处理颗粒，投放完成、静置10-12h，；

4)利用绞吸式挖泥船绞吸工程区的淤泥，绞吸出的淤泥通过管道输送进行后续处理。。

本发明的清淤方法，通过在工程区内沉积物集聚区进行垂直主风向深沟的开挖，用于捕获易悬浮沉积物及二次扩散后重新下沉沉积物，同时将清淤分两次进行，先对表层浮泥进行只吸不绞，处理完成后再对中层淤泥进行绞吸式挖泥，同时实现高浓度稀泥和防止泥浆扩散。

进一步，所述深沟的宽度为50-80cm，深度为0.5-1m。

进一步，所述预处理颗粒的投放量为1-1.5kg/㎡。

进一步，所述预处理颗粒包括载体以及负载在载体上的功能微胶囊，所述载体外还包覆有保护层。

本发明的预处理颗粒，通过载体对功能微胶囊进行负载，利用载体的重量，在使用的过程中能够更好的进入到淤泥中，使得功能微胶囊能够在淤泥中发生作用，同时通过载体外的保护层，能够对内部的功能微胶囊起到一定的保护和限位的作用，能够在一定程度上防止功能微胶囊在还未进入淤泥之前就被水流冲出，带走，从而失去处理效果。

进一步，所述载体为陶粒，所述陶粒上具有相互连通的孔隙，所述功能微胶囊填充在孔隙内。

进一步，所述陶粒是以清淤得到的疏浚淤泥为原料，经过烧结后制成。

进一步，所述功能微胶囊是以甘油磷酸钠、微晶纤维素为囊芯，石花籽胶和改性壳聚糖为囊皮。

进一步，所述功能微胶囊的制备方法包括以下步骤：

壁材准备：将改性壳聚糖加入去离子水中，以60-80r/min的速度持续搅拌5h，加入石花籽胶，持续搅拌3-5h，真空除去气泡，得到壁材溶液；

造粒：将甘油磷酸钠和微晶纤维素以3:1的质量比进行混合均匀后得到混合粉末，置于圆锅造粒机中，控制圆锅以40-45r/min的转速稳定旋转，使得混合混合粉末在其中来回翻滚，同时喷洒壁材溶液，使湿粉末颗粒之间发生黏结，最终使得混合粉末逐渐形成颗粒，然后进行烘干，得到功能微胶囊。

进一步，所述改性壳聚糖是先将壳聚糖利用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵对进行季铵化改性后，再接枝3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷制得。

进一步，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：

季铵化：称取壳聚糖粉末加入2wt％的醋酸溶液中，升温至80℃持续搅拌至壳聚糖完全溶解得到壳聚糖溶液，然后称取2,3-环氧丙基三甲基氯化铵加入去离子水搅拌溶解后加入壳聚糖溶液中，于80℃温度下恒温反应10h，反应完成后用无水乙醇沉淀得到白色絮状沉淀，真空抽滤并用丙酮洗涤后，于60℃下干燥得到季铵化壳聚糖；

接枝改性：将制备得到的季铵化壳聚糖搅拌溶解于2％醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后加入3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷，于60℃温度下恒温反应12h，再加入乙醇沉淀、过滤、洗涤，干燥后得到改性壳聚糖。

进一步，所述保护层为壳聚糖接枝羟丙基甲基纤维素。

进一步，所述预处理颗粒的制备方法为：将壳聚糖接枝羟丙基甲基纤维素加入去离子水制成保护层料浆，将清淤得到的疏浚淤泥采用常规的方法进行烧结得到陶粒，将陶粒利用激光打孔技术打出若干孔洞得到载体，然后将载体和制备得到的功能微胶囊按照1:5的质量比搅拌混合均匀，进行超声填充20-30min，再置于保护层料浆中，搅拌包裹均匀后，捞出于阴凉处晾干，得到预处理颗粒。

本发明的预处理颗粒，在使用的时候，外表的保护层先与水进行接触，对内部的功能微胶囊进行保护，同时通过保护层上的壳聚糖能够对淤泥先进行一个絮凝、聚集的作用，然后外部的保护层溶解，暴露出内部的功能微胶囊，功能微胶囊囊皮破裂、溶解，释放出内部的甘油磷酸钠和微晶纤维素，其中，在甘油磷酸钠的促进作用下，囊皮的改性壳聚糖和保护层的壳聚糖、羟丙基甲基纤维素相交联，形成网络状结构，将预处理颗粒周围的淤泥包裹在内，从而对淤泥起到一定的固定作用，能够在一定程度上减少绞吸过程中淤泥的扩散，引起二次污染，而微晶纤维素的存在则对网络状结构起到一定的增强作用，防止在绞吸的过程中网络状结构被轻易破坏，失去对淤泥的固定作用；另外，本发明预处理颗粒的载体以清淤得到的疏浚淤泥为原料，将资源充分利用，能够有效降低成本，且烧结陶粒具有良好的吸附性能能够在处理的过程中将淤泥吸附在陶粒表面。

本发明的有益效果：

1.本发明的一种环保疏浚清淤方法，通过在工程区内沉积物集聚区进行垂直主风向深沟的开挖，用于捕获易悬浮沉积物及二次扩散后重新下沉沉积物，同时将清淤分两次进行，先对表层浮泥进行只吸不绞，处理完成后再对中层淤泥进行绞吸式挖泥，同时实现高浓度稀泥和防止泥浆扩散。

2.本发明中的一种环保疏浚清淤方法，使用了预处理颗粒，通过预处理颗粒对淤泥进行初步的固定，能够进一步防止清淤过程中淤泥再悬浮、泥浆扩散，进而保证了清淤效果。

3.本发明的预处理颗粒，通过保护外层、载体、功能微胶囊协同作用，在结构上，载体、保护层对功能微胶囊进行负载、保护，从而保证微胶囊能够进入淤泥内，充分发挥作用，而在功能上，保护层、功能微胶囊、载体之间又能协同作用，以此达到对淤泥固定，保证清淤效果的作用。

附图说明

图1是发明一种环保疏浚清淤方法的流程方框图；

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：

本发明的一种环保疏浚清淤方法，通过在工程区内沉积物集聚区进行垂直主风向深沟的开挖，用于捕获易悬浮沉积物及二次扩散后重新下沉沉积物，同时将清淤分两次进行，先对表层浮泥进行只吸不绞，处理完成后再对中层淤泥进行绞吸式挖泥，结合预处理颗粒的使用，同时实现高浓度稀泥和防止泥浆扩散。具体为：

实施例一预处理颗粒的制备1

保护层材料制备

称取壳聚糖粉末加入2wt％醋酸溶液中，加热至65℃搅拌至完全溶解，得到质量浓度为20mg/ml的壳聚糖溶液，然后滴加加入硫酸铵溶液，其中硫酸铵的质量为壳聚糖质量的1％，搅拌混合均匀后加入3倍壳聚糖质量的羟丙基甲基纤维素，搅拌混合均匀后，置于微波炉中于70w功率下活化1min，再于210w功率下反应2h，反应完成后，将反应物用无水乙醇洗涤2次，浸泡3h，过滤后于60℃温度下烘干，粉碎，得到壳聚糖接枝羟丙基甲基纤维素。

改性壳聚糖的制备

季铵化：称取壳聚糖粉末加入2wt％的醋酸溶液中，升温至80℃持续搅拌至壳聚糖完全溶解得到质量浓度为30mg/ml壳聚糖溶液，然后称取2,3-环氧丙基三甲基氯化铵加入去离子水搅拌溶解后加入壳聚糖溶液中，于80℃温度下恒温反应10h，反应完成后用无水乙醇沉淀得到白色絮状沉淀，真空抽滤并用丙酮洗涤后，于60℃下干燥得到季铵化壳聚糖；

接枝改性：将制备得到的季铵化壳聚糖搅拌溶解于2％醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后加入3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷，于60℃温度下恒温反应12h，再加入乙醇沉淀、过滤、洗涤，干燥后得到改性壳聚糖。

功能微胶囊的制备

壁材准备：将改性壳聚糖加入50倍壳聚糖质量的去离子水中，以65r/min的速度持续搅拌5h，加入1/2倍壳聚糖质量的石花籽胶，持续搅拌4h，真空除去气泡，得到壁材溶液；

造粒：将甘油磷酸钠和微晶纤维素以3:1的质量比进行混合均匀后得到混合粉末置于圆锅造粒机中，其中混合粉末和改性壳聚糖的质量比为2:1,控制圆锅以40r/min的转速稳定旋转，使得混合混合粉末在其中来回翻滚，同时间歇式喷洒壁材溶液，具体为每次喷洒时间为30s,间隔时间为1min，喷洒流量根据实际情况进行选择，使湿粉末颗粒之间发生黏结，最终使得混合粉末逐渐形成颗粒，然后进行烘干，得到功能微胶囊。

预处理颗粒的制备

将壳聚糖接枝羟丙基甲基纤维素加入去离子水制成保护层料浆，将清淤得到的疏浚淤泥采用常规的方法进行烧结得到陶粒，将陶粒利用激光打孔技术打出若干孔洞得到载体，然后将载体和制备得到的功能微胶囊按照1:5的质量比搅拌混合均匀，进行超声填充20-30min，再置于保护层料浆中，搅拌包裹均匀后，捞出于阴凉处晾干，得到预处理颗粒。

实施例二预处理颗粒的制备2

保护层材料制备与实施例一相同。

改性壳聚糖的制备

季铵化：称取壳聚糖粉末加入2wt％的醋酸溶液中，升温至80℃持续搅拌至壳聚糖完全溶解得到质量浓度为25mg/ml壳聚糖溶液，然后称取2,3-环氧丙基三甲基氯化铵加入去离子水搅拌溶解后加入壳聚糖溶液中，于80℃温度下恒温反应10h，反应完成后用无水乙醇沉淀得到白色絮状沉淀，真空抽滤并用丙酮洗涤后，于60℃下干燥得到季铵化壳聚糖；

接枝改性：将制备得到的季铵化壳聚糖搅拌溶解于2％醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后加入3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷，于60℃温度下恒温反应12h，再加入乙醇沉淀、过滤、洗涤，干燥后得到改性壳聚糖。

功能微胶囊的制备

壁材准备：将改性壳聚糖加入50倍壳聚糖质量的去离子水中，以80r/min的速度持续搅拌5h，加入1/2倍壳聚糖质量的石花籽胶，持续搅拌3h，真空除去气泡，得到壁材溶液；

造粒：将甘油磷酸钠和微晶纤维素以3:1的质量比进行混合均匀后得到混合粉末置于圆锅造粒机中，其中混合粉末和改性壳聚糖的质量比为2:1,控制圆锅以45r/min的转速稳定旋转，使得混合混合粉末在其中来回翻滚，同时间歇式喷洒壁材溶液，具体为每次喷洒时间为30s,间隔时间为1min，喷洒流量根据实际情况进行选择，使湿粉末颗粒之间发生黏结，最终使得混合粉末逐渐形成颗粒，然后进行烘干，得到功能微胶囊。

预处理颗粒的制备

将壳聚糖接枝羟丙基甲基纤维素加入去离子水制成保护层料浆，将清淤得到的疏浚淤泥采用常规的方法进行烧结得到陶粒，将陶粒利用激光打孔技术打出若干孔洞得到载体，然后将载体和制备得到的功能微胶囊按照1:5的质量比搅拌混合均匀，进行超声填充20-30min，再置于保护层料浆中，搅拌包裹均匀后，捞出于阴凉处晾干，得到预处理颗粒。

实施例三预处理颗粒的制备3

保护层材料制备与实施例一相同。

改性壳聚糖的制备

季铵化：称取壳聚糖粉末加入2wt％的醋酸溶液中，升温至80℃持续搅拌至壳聚糖完全溶解得到质量浓度为35mg/ml壳聚糖溶液，然后称取2,3-环氧丙基三甲基氯化铵加入去离子水搅拌溶解后加入壳聚糖溶液中，于80℃温度下恒温反应10h，反应完成后用无水乙醇沉淀得到白色絮状沉淀，真空抽滤并用丙酮洗涤后，于60℃下干燥得到季铵化壳聚糖；

接枝改性：将制备得到的季铵化壳聚糖搅拌溶解于2％醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后加入3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷，于60℃温度下恒温反应12h，再加入乙醇沉淀、过滤、洗涤，干燥后得到改性壳聚糖。

功能微胶囊的制备

壁材准备：将改性壳聚糖加入50倍壳聚糖质量的去离子水中，以60r/min的速度持续搅拌5h，加入1/2倍壳聚糖质量的石花籽胶，持续搅拌5h，真空除去气泡，得到壁材溶液；

造粒：将甘油磷酸钠和微晶纤维素以3:1的质量比进行混合均匀后得到混合粉末置于圆锅造粒机中，其中混合粉末和改性壳聚糖的质量比为2:1,控制圆锅以40r/min的转速稳定旋转，使得混合混合粉末在其中来回翻滚，同时间歇式喷洒壁材溶液，具体为每次喷洒时间为30s,间隔时间为1min，喷洒流量根据实际情况进行选择，使湿粉末颗粒之间发生黏结，最终使得混合粉末逐渐形成颗粒，然后进行烘干，得到功能微胶囊。

预处理颗粒的制备

将壳聚糖接枝羟丙基甲基纤维素加入去离子水制成保护层料浆，将清淤得到的疏浚淤泥采用常规的方法进行烧结得到陶粒，将陶粒利用激光打孔技术打出若干孔洞得到载体，然后将载体和制备得到的功能微胶囊按照1:5的质量比搅拌混合均匀，进行超声填充20-30min，再置于保护层料浆中，搅拌包裹均匀后，捞出于阴凉处晾干，得到预处理颗粒。

利用实施例一～实施例三制备得到的预处理剂某湖泊疏浚淤泥进行清淤处理，具体如下：

实施例四

1)清除工程区内的大型垃圾，在工程区内沉积物积聚区疏挖多条与主风向垂直的宽度为50-80cm，深度为0.5-1m，本实施例选择宽度为60cm，深度为0.8m的深沟；

2)利用抽吸泵对表层悬浮的絮状沉积物层进行清理，清理完成后静置4-6h；

3)根据工程区内需要开挖的淤泥厚度，按照1-1.5kg/㎡的投放量，本实施例选择1.2kg/㎡的投放量向工程区淤泥缓慢、均匀地投放预处理颗粒，投放完成、静置10-12h；

4)利用绞吸式挖泥船绞吸工程区的淤泥，绞吸出的淤泥通过管道输送进行后续处理。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。