一种电渗联合木质素处理疏浚淤泥的方法

本发明涉及疏浚淤泥处理，特别涉及一种电渗联合木质素处理疏浚淤泥的方法。

背景技术：

1、目前国内城市化进程的加剧使得疏浚工程产生了大量的疏浚淤泥，而由于疏浚淤泥具有含水率高、渗透性低、压缩性大的工程特性，随处堆置的处理方式不仅无法规避淤泥本身污染物质对环境的影响和风险，同时占用了大量的土地资源并污染环境，严重违背了保护环境的发展战略，所以亟需研发环境友好型疏浚淤泥有效处理方法。

2、面对上述情况，目前已经涌现出大量与疏浚淤泥排水固结相关的工程技术，包括堆载预压和真空预压等物理固结方法、固化剂和电渗法等化学固结方法。其中物理方法需要在场地施加荷载，而淤泥初期的低强度使其无法架设常规的设备，容易出现淤堵而无法排水的情况，而且只能排出自由水，结合水部分难以排出，整体处理效率比较低。

3、固化剂是常用的化学固结方法，传统的软质淤泥改良固化剂包括石灰、水泥等虽然对提高淤泥的强度特性等方面都有明显效果，却在改变土体矿物成分、提高加固土体强度和耐久性的同时也对环境造成一定的危害。而现有的电渗法，为了改善单一电渗法带来的能耗高、后期加固效果变差等弊端，发现可以添加一些外掺剂，比如在改变通电方式、加压方式等手段的基础上掺入无机絮凝剂cacl2、fecl3和al2(so4)3发现可以显著提升淤泥质土的电渗排水速率和排水量，减少能耗。但这些添加剂往往需要较大注入量才能发挥有效作用，且容易导致固化土含盐量超标，决定了固化土难以绿化应用。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

2、本发明提供一种电渗联合木质素处理疏浚淤泥的方法，所述方法包括：

3、(1)现场收集淤泥，过滤除掉淤泥表面的杂质，得到预处理淤泥；

4、(2)向搅拌桶中加入木质素，搅拌均匀；

5、(3)将步骤(2)中得到的淤泥填入电渗装置进行电渗处理，固化后得到可回收利用淤泥。

6、进一步的，所述木质素为粉末状木质素磺酸盐。

7、进一步的，所述木质素的掺量为预处理淤泥质量的3％～20％。

8、进一步的，所述木质素加入的时间还包括电渗4-8h内添加，电渗可以有效降低含水率的同时，加入少量木质素，填充孔隙，使固化效果更均匀，不同固化时间后含水率均能快速降低30～45wt％。

9、从施工现场捞出疏浚淤泥，滤除大部分的自由水，通过多次取样、烘干、计算、加水，尽可能将含水率降低到80％，这样有助于减少后期电渗处理时间、减少能耗和木质素使用量。待达到所需含水率后，加入木质素，搅拌均匀，填入电渗装置进行电渗处理，在电场的作用下，水会发生分解，分解出带电离子，其带电粒子会随电场方向移动，水也会由阳极往阴极运移；而带电离子，则会发生电渗、电泳、电蚀现象，电渗是指吸附着极性水分子的正离子，在电场作用下移向阴极汇集，而阳极则逐渐被疏干，带有负电荷的土粒，在电场作用下移向阳极，这样对阳极土体具有加密作用。且这种方法可以解决常规排水固结方法只能排出自由水的弊端，部分弱结合水可以摆脱静电场的束缚被排出，大大提升排水效率。电泳即在外加电场的作用下，胶体的微粒向阴极(或阳极)作定向移动的现象，金属离子在阳极，发生氧化反应，生成氢氧化物胶体，其体积发生膨胀，对土体可以产生膨胀加密作用，同时通过重金属离子发生的电迁移能有效减少重金属含量。电蚀就是含碳的金属电极在阳极会产生金属碳化物，在阳极附近剥落，加密土体。单一的电渗法已经能够满足大幅快速降低含水率的工程需要，加入，通过水解反应、离子交换、质子化反应和在静电引力作用下正电荷聚合物缠绕颗粒填充孔隙，有效改善电渗作用带来的孔隙大、加固不均匀问题，而且仅需少量掺量就能达到加固效果。

10、通过电渗技术快速降低污泥含水率的同时利用木质素填充孔隙、均匀固化。本发明不需要再额外添加其他外加剂，不会对环境造成二次污染，其优点是不仅可以在室内试验检测加固效果，而且完全可以大规模应用于疏浚淤泥附近的空地。电渗加固排水方法再掺入少量木质素，其施工荷载小，通电10-24h即可，耗电量少，施工方便，验证了本发明电渗和少量木质素协同固化的脱水减量、有效降污、稳定固化的作用。

11、进一步的，所述电渗装置包括土样槽、集水槽、电极板和直流电源，所述电极板包括设在土样槽两侧的阳极板和阴极板，阳极板和阴极板分别通过导线与直流电源连接；所述电渗处理指开启直流电源，使固化淤泥中的水由阳极向阴极流动并排出。

12、进一步的，所述电渗时间为10-24h。

13、所述土样槽为室内的土工试验模型箱或室外的空地。土样槽，也称电渗池或电解池，即用于电渗处理的装置。取样时应尽量采用因地制宜的方法，如需处理少量疏浚淤泥，则在室内将淤泥运输至模型箱做电渗处理；如需处理大量污泥，且不便于室内试验运输，则在现场的空地上开挖出满足试验需求大小的处理场地，用于设置电渗装置处理现场。

14、进一步的，所述土样槽为室内的模型箱时，采用限值为30v、3a的固纬gps3303c直流电源和截面积为1mm2的铜导线。由于室内处理疏浚淤泥量较小，所以采用上述直流电源和直径较小的铜导线即可完成电渗处理。

15、进一步的，所述土样槽为室外的空地时，采用限值为240v、1a的直流电源和截面积为5mm2的铜导线。由于室外处理污泥量较大，所以采用更大功率的直流电源和更大直径的铜导线完成电渗处理。

16、进一步的，所述电极材料为100mm×100mm的铁制电极板或铜制电极板。其中阴极板上带有多排小孔，利于排水。

17、优选的，在填入混合淤泥(步骤2中得到的淤泥)之前、放置电渗装备时，会在阴阳极板上铺设多层透水的土工织布作为反滤层，即在填入混合淤泥或预处理淤泥前先用水润湿被土工织布包裹着的阴极和阳极，这样是为了防止预处理淤泥或混合淤泥堵塞排水通道，或者避免淤泥直接通过排水孔排出现象，进而减小排水量测量误差。接通电源后，预处理淤泥或混合淤泥中的水随电场作用从阳极流至阴极，再透过包裹着土工织布的阴极板流向集水槽而流入底部放置的烧杯。

18、进一步的，所述可回收利用淤泥用于制备种植土，经过电渗联合木质素处理后，以更快的速度加固土体、排水，实现了疏浚淤泥的二次利用以及木质素的二次利用。

19、目前现有的淤泥处理方法中为电渗+固化的方法，其中固化剂涉及多种原料，包括硅酸盐水泥、磷酸镁水泥、硫铝酸盐水泥、氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钙、硫酸钠、硅酸钠、次氯酸钠、双氧水、高锰酸钾、氯化钠、氯化钙、三乙醇胺、固氮菌等，虽然整体掺量较低，但采用了以水泥为主要固化剂的固化方案，用于路基填料有较好效果。但不符合目前“碳达峰”“碳中和”等政策对于降低环境污染的要求且不能用于制备种植土。

20、本发明具有以下有益效果：

21、(1)本发明通过将木质素作为固化剂应用在疏浚淤泥的技术领域中，木质素本身是资源化回收利用，比水泥石灰等传统固化剂更环保经济，木质素在微观上能够填充孔隙实现固化效果，再加上电渗法能够大大降低淤泥含水率；另外木质素本身资源丰富可以大范围进行推广；

22、(2)本发明不需要再额外添加其他外加剂，不会对环境造成二次污染；

23、(3)本发明仅需通电10-24h即可以及少量的木质素即可实现固化的脱水减量、有效降污、稳定固化的作用，同时施工方便；

24、(4)本发明使得含水率能快速降低30～45wt％，与单纯的电渗方法相比较，加入少量木质素就能明显达到加固的效果，且无需外加剂，电渗消耗少，施工成本低。