[发明专利]采用工程方式实现碱渣真空脱水的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境岩土工程技术领域，具体涉及一种采用工程手段(非化学手段)对氨碱废渣进行脱水、提高强度以便综合处理利用的新技术。

背景技术

氨碱法纯碱生产过程中排放大量的蒸氨废液(每生产1t纯碱约产生10m³废液废渣)，采用渣场筑坝加以堆存，碱渣占用土地、侵蚀土壤、破坏植被、污染环境并耗费大量人财物加以管理，制约着企业的进一步发展，直接阻碍企业做强做大和当地社会经济协调进步，是纯碱工业所需解决的“瓶颈”问题。再者，构建环境友好社会的总目标也要求对这些数量大、环境安全性差的碱渣进行合理处置，碱渣的综合利用已成当务之急。但是因为碱渣亲水性强、含水率较高(170％以上)、强度低，必须脱水后才能利用，为此国内外曾经做过两种尝试：一是在碱渣中加入脱水剂或固化剂等化工材料以吸出水分，但不难看到，采用化学手段不仅成本较高，不具备合理的投入产出比，而且带来二次污染，不符合环境保护要求，因而该方法仅局限于室内少量研究而已，没有大规模推广应用的可行性；二是采用大型压滤设备，购置费用较高(国产为500～1000万元人民币/套，进口为120～160万美元/套)，而且运行成本太高(1吨纯碱压滤费用30～40元人民币，以年处理碱渣130万吨为例，年运行费用3900～5200万元人民币)，因而该方法未能大范围应用。鉴于上述问题，目前大量碱渣未能加以利用，仍靠渣场长期贮放，国内外尚无科学合理、经济可行的碱渣脱水技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用工程方式实现碱渣真空脱水的方法，以突破化学手段或机械手段的不足，采用工程技术手段进行碱渣脱水，为碱渣的综合利用提供前提条件。

本发明的基本解决方案是：一种采用工程方式实现碱渣真空脱水的方法，其特征在于，步骤如下：

在碱渣中设置竖向排水通道和碱渣表面设置水平集水层，将一定平面区域的碱渣覆盖真空膜予以密封，通过真空设备抽取碱渣中的水分和空气，一段时间后含水率大幅降低，达到脱水效果。

下面对本发明的实施方案作详细说明。

具体操作方法是：

(1)、根据碱渣能够外运利用或作为原址建筑地基的使用目标，确定需要达到的强度及其对应的含水率(一般地：外运利用时含水率低于75％，作为坝基等建筑地基时含水率低于65％)，将此强度量值作为荷载，运用岩土工程排水固结理论与方法进行碱渣层和下卧软土层复合地层总沉降量的计算，以工期(一般60天)作为固结时间，85％作为固结度控制标准，通过试算确定输水带的规格、深度、间距和布置型式。

(2)、根据第(1)步骤的计算结果，在碱渣中打设竖向输水带，输水带由全新聚乙烯料制成，抗碱性腐蚀，纵向通水量不小于45cm³/s，复合体抗拉强度不小于1.6kN/10cm，滤膜渗透系数不小于5×10-4cm/s。输水带需穿越碱渣层，进入软土层中2.0m～5.0m，以3.0m最佳。输水带在平面上呈正方形或三角形布置，间距0.9m～1.2m，以1.0m最佳。全场划分成一定数量的小区域，小区域面积800.0m²～1200.0m²，以1000.0m²最佳，小区域之间有1.5m～2.0m的间隔，以1.5m最佳。

(3)、在碱渣表面布设水平集水层，集水层为全新聚乙烯料制成的抗碱性腐蚀管道，管道平面布置上呈方格状，管道间距2.0m～3.5m，管道连接形式大多为三通或四通，少量二通，接头处用PVC粘合剂均匀涂抹后再用BOPP胶带包扎。在料源充足和经济许可情况下，集水层也可用中粗砂，中粗砂厚度0.6m～0.8m，含泥量低于5％，无杂物。

(4)、对整个场地覆盖真空膜密封，真空膜采用聚氯乙烯密封膜，拉伸强度不小于18.0MPa，断裂伸长率不小于220％，厚度不小于0.14mm。真空膜超出场地四周4.0m～6.0m。在场地四周开挖密封沟，密封沟深度不小于2.0m，将真空膜掩埋于沟中，阻止外界空气与水分的的进入。

(5)、在场地外安设真空系统，真空系统通过法兰与场内管道相连，各部位确保密封无误。真空系统核心是离心泵，功率5.0kW～9.0kW，以7.5kW最佳。

(6)、运行真空系统，抽真空一定时间(50天～70天)后碱渣含水率降低，强度提高，可以进行综合处理和开发利用。