環(huán)保疏浚淤泥脫水固結(jié)的影響因素研究

環(huán)保疏浚淤泥脫水固結(jié)的影響因素研究

勞動(dòng)管袋是用高汗布制成的大型管袋和袋。它的直徑可以根據(jù)需要改變。最大可超過5m，長度可達(dá)數(shù)十m。土工管袋最初用于圍堤工程中,近幾年逐漸被用于江河湖海淤泥脫水處理,其工藝是將泥漿與脫水藥劑混合后充入土工管袋中,通過底泥自身重力作用和袋體材料本身的濾水作用,實(shí)現(xiàn)泥漿的脫水與固結(jié)。目前關(guān)于土工管袋用于環(huán)保疏浚淤泥處理的報(bào)道多見于工程應(yīng)用,而對(duì)于土工管袋自身結(jié)構(gòu)特征及脫水藥劑用量對(duì)淤泥脫水固結(jié)的影響卻未見報(bào)道。為此,本文利用小型土工管袋進(jìn)行環(huán)保疏浚淤泥脫水固結(jié)試驗(yàn),研究土工管袋的不同結(jié)構(gòu)特征和脫水藥劑用量對(duì)環(huán)保疏浚淤泥脫水固結(jié)的影響,為工程應(yīng)用提供一些理論依據(jù)。1機(jī)織結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)的確定疏浚淤泥采自于無錫梅梁湖生態(tài)清淤工程疏浚淤泥,脫水藥劑采用工程上普遍采用的陽離子聚丙烯酰胺(CPAM),土工管袋規(guī)格為1m×1m,過濾面積2m2,選取編織和機(jī)織兩種織造方式,斜紋、平紋兩種組織結(jié)構(gòu),并取0.1mm、0.5mm、1.0mm三種織造孔徑。1.2土工管袋充填內(nèi)微膠囊將疏浚泥漿利用螺桿泵輸送,在輸送管道中注入一定量的脫水藥劑,經(jīng)靜態(tài)管道混合器使其與泥漿充分混合反應(yīng)后,進(jìn)入不同織物結(jié)構(gòu)的土工管袋中,底泥通過化學(xué)脫水和土工管袋過濾兩種作用使其孔隙水慢慢排出,當(dāng)管袋中包含的泥漿量達(dá)到極限時(shí)停止充填,土工管袋充填結(jié)束后,將管袋整齊碼放于竹排上,在自然環(huán)境下通過管袋內(nèi)泥漿自重及滲水壓力的作用進(jìn)一步脫水固結(jié),并在不同時(shí)間段取樣測(cè)定管袋內(nèi)淤泥含水率的變化。1.3數(shù)據(jù)分析的方法試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2007進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì),利用SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。2結(jié)果與分析2.1各類織物含水率測(cè)定土工管袋的織造方式主要為機(jī)織和編織。土工管袋不同織造方式對(duì)淤泥脫水固結(jié)效果會(huì)產(chǎn)生一定影響,充填結(jié)束后不同時(shí)間段內(nèi)對(duì)袋內(nèi)土取樣測(cè)定含水率,對(duì)機(jī)織布與編織布淤泥含水率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并列于表1。結(jié)果表明:在不同時(shí)間段內(nèi)機(jī)織布內(nèi)的淤泥含水率均低于編織布,機(jī)織布對(duì)淤泥固結(jié)脫水效果優(yōu)于編織布,對(duì)機(jī)織布與編織布含水率數(shù)值進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析,兩者之間處理差異也達(dá)到顯著水平(p=0.001<0.05,雙尾檢驗(yàn)),表明機(jī)織布與編織布之間脫水效果的差異來源于其不同的織造方式,且機(jī)織布對(duì)淤泥的脫水效果要好于編織布。2.2排水固結(jié)效果經(jīng)紗和緯紗每隔一根紗就交織一次織制的叫平紋織物,經(jīng)紗和緯紗至少隔兩根紗線才交織一次,采用添加經(jīng)、緯交織點(diǎn)改變織物組織結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱為斜紋織物。將斜紋布與平紋布對(duì)淤泥脫水固結(jié)處理效果表征值含水率進(jìn)行整理分析列于表2,斜紋布對(duì)淤泥脫水固結(jié)效果略優(yōu)于平紋布,在充填結(jié)束后初期斜紋布的脫水效果要明顯好于平紋布的脫水效果,充填結(jié)束半個(gè)月后兩者的差別減小,表明斜紋布初期脫水速率快,脫水效果要優(yōu)于平紋布,淤泥脫水后期兩者的脫水速率、脫水效果無明顯差別,然而在實(shí)際工程應(yīng)用中,利用土工管袋脫水主要在于前期脫水,因此,斜紋布在工程應(yīng)用中具有一定的優(yōu)勢(shì)。2.3機(jī)織斜紋布的孔徑土工管袋等效孔徑的大小對(duì)淤泥脫水起著至關(guān)重要的作用,合適的等效孔徑大小既可以保證水分盡可能多的排出袋體,同時(shí)又保證泥漿顆粒留存于袋內(nèi)。前文結(jié)果表明機(jī)織斜紋布對(duì)淤泥脫水效果較好,在此基礎(chǔ)上考察不同等效孔徑的機(jī)織斜紋布對(duì)淤泥脫水固結(jié)的影響。不同等效孔徑機(jī)織斜紋布處理的淤泥含水率列于表3。表3的數(shù)據(jù)表明:等效孔徑大小并沒有對(duì)淤泥脫水固結(jié)產(chǎn)生明顯的差異。1.0mm等效孔徑管袋后期的淤泥含水率與0.5mm等效孔徑管袋的淤泥含水率差別不大,0.5mm等效孔徑管袋脫水固結(jié)效果還略微好于1.0mm等效孔徑管袋,并非設(shè)想的等效孔徑大的含水率一定低,但0.1mm等效孔徑管袋后期淤泥含水率卻明顯比大等效孔徑管袋內(nèi)淤泥含水率高,說明在袋體充填結(jié)束后靠泥漿液自重及滲水壓力脫水,小等效孔徑管袋透水效果不佳,脫水速率慢,效果差,在充填結(jié)束后同等時(shí)間內(nèi)達(dá)不到0.5mm、1.0mm等效孔徑管袋的脫水固結(jié)效果。2.4統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)結(jié)果通過上述試驗(yàn)分析確定了0.5mm等效孔徑機(jī)織斜紋土工管袋組合使用對(duì)淤泥脫水固結(jié)的效果最好,在此基礎(chǔ)上研究CPAM投加量對(duì)淤泥脫水效果的影響,此部分?jǐn)?shù)據(jù)整理結(jié)果見表4。由表4數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)在同等條件下,并不是CPAM投加量越大對(duì)淤泥的脫水固結(jié)效果越好,由于可供考察的數(shù)據(jù)較少,并不能完全判定這種推論確實(shí)是由CPAM投加量產(chǎn)生而非試驗(yàn)誤差所致,因此對(duì)這些數(shù)據(jù)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)手段進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn),從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果見表5。通過統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,CPAM與不同時(shí)間段淤泥含水率的配對(duì)T檢驗(yàn)p值均大于0.05,因此在統(tǒng)計(jì)學(xué)上也說明CPAM投加量對(duì)土工管袋內(nèi)淤泥脫水固結(jié)之間無顯著差異,并非CPAM投加量越大對(duì)淤泥的脫水固結(jié)效果越好,在充填結(jié)束后幾天內(nèi)還能表現(xiàn)出CPAM大劑量投加的脫水效果較好,可降低淤泥含水率,但在充填結(jié)束后期反而表現(xiàn)出低劑量CPAM投加量(0.6~1.0g/kg)處理的淤泥含水率降低明顯,低于高劑量CPAM處理的結(jié)果,這可能是由于CPAM一方面是一種脫水劑,另一方面也是一種保水劑,高劑量的CPAM將淤泥顆粒絮凝成大塊的絮凝顆粒團(tuán),造成顆粒團(tuán)之間產(chǎn)生較大空隙,不能達(dá)到顆粒團(tuán)之間相互擠壓的效果,降低了自重壓力和滲水壓力,包裹在絮凝團(tuán)空隙之間的水分不能及時(shí)排出,表現(xiàn)為高劑量CPAM投加量后期的脫水固結(jié)效果差于低劑量的處理效果。因此,CPAM的投加量對(duì)土工管袋淤泥脫水固結(jié)的影響很重要,需要找到一個(gè)合適的投加劑量,既要保證充填期間土工管袋出水水質(zhì)要求,還要考慮到充填結(jié)束后期淤泥脫水固結(jié)的效果。3脫水藥劑com對(duì)固結(jié)的影響通過小型土工管袋對(duì)疏浚淤泥脫水固結(jié)試驗(yàn)分析,土工管袋不同織造方式、織造結(jié)構(gòu)、等效孔徑對(duì)疏浚淤泥脫水固結(jié)的效率有較大影響,同時(shí)脫水藥劑的使用量也存在一個(gè)最佳