一种高含水量低渗透性废渣的除盐碱脱水联合治理方法技术

本发明专利技术公开了一种高含水量低渗透性废渣的除盐碱脱水联合治理方法，属于废渣治理领域。其特征是：将若干既可导电又可通水的管状或带状电极按一定间隔、平行、水平向布置构成电极组，该电极组与废渣层相间叠摞；通过电极注入适当成分和数量的液体，对电极施加直流电在废渣中产生电场，在电场作用下，废渣中盐碱所含的可溶性离子向与其电性相反的电极迁移，并被适当的液体经电极的通水管路带出，从而实现废渣中盐碱的清除；同时废渣中的水分向电极迁移，从通水管路排出；在上覆废渣压力下，废渣中的水进一步被挤压向电极从通水管路排出。本发明专利技术可以同时实现大体量废渣的除盐碱和脱水，且处理的时间短、施工占地少。

A Combined Treatment Method of Desalination and Alkali Dehydration for Waste Slag with High Water Content and Low Permeability

The invention discloses a combined treatment method for desalination and alkali dehydration of high water content and low permeability waste residue, which belongs to the field of waste residue treatment. Its characteristics are as follows: a number of conductive and water-permeable tubular or strip electrodes are arranged in a certain interval, parallel and horizontal direction to form an electrode group, which overlaps with the waste slag layer; by injecting appropriate composition and quantity of liquid into the electrode, direct current is applied to the electrode to generate electric field in the waste slag, and under the action of electric field, waste is produced. The soluble ions contained in the saline-alkali residue migrate to the electrodes opposite to their electrical properties and are taken out by the appropriate liquid through the pipeline of the electrodes to remove the saline-alkali in the waste residue; at the same time, the water in the waste residue migrates to the electrodes and is discharged from the pipeline; under the pressure of the overlying waste residue, the water in the waste residue is further extruded to the pipeline. The electrodes are discharged from the pipeline. The invention can simultaneously realize desalination, alkali removal and dehydration of large amount of waste residue, and has short treatment time and less construction space.

【技术实现步骤摘要】
一种高含水量低渗透性废渣的除盐碱脱水联合治理方法
本专利技术涉及一种高含水量低渗透性废渣的除盐碱脱水联合治理方法,属于工业废渣处理与利用领域。
技术介绍
一些工业生产过程排弃渗透系数低于10-4cm/s、细粒、含盐碱的废渣泥浆。通常这些废渣泥浆是存放于坝体拦截的废渣库中。由于废渣的低渗透性、高含盐量的特点，虽然经长期的沉积，含水率虽有所下降，但仍处于流塑态，其含水率仍可高达100~380%。例如：生产纯碱过程排弃的碱渣，含有大量氯离子、钠离子、氢氧根离子等成分。颗粒粒径小于25μm的颗粒可占高达98%；富含易溶于水的盐类氯化钙、氯化钠和氯化镁等。由于氯化物盐类溶解度大，有较强的吸湿性，且水分蒸发缓慢，而致使碱渣长时间堆放后仍为膏状体，含水量可高达380%。用矾土提取铝的生产过程排弃赤泥，其颗粒粒径<80μm，其中含有氟和氢氧化钙等。由于这些废渣排弃量很大，有些生产厂已堆存高达数千万立方米。这些废渣的堆存占用土地、污染环境。欲将这类工业废渣无害化处理或资源化利用，都必须去除有害离子（如氯离子、氢氧根离子、钠离子、硝酸离子、氟离子等），并脱水到适当的含水率。目前，对于这类大体量、低渗透系数、高含水量的废渣尚无经济有效的脱水方法和盐碱脱除方法。此外，对这样大体量的固体污染物在治理过程中，通常需要占用大面积场地、耗费相当长的时间，而且处理后的废渣也需要占用大面积临时堆场。这些条件常常难以得到满足。
技术实现思路
本专利技术提出了一种高含水量低渗透性含盐碱废渣的除盐碱脱水联合治理技术，该法可以经济有效的处理大体量的这类废渣，实现废渣的减量化和无害化。同时治理过程和治理后堆存占用场地少，且处理时间短。当给潮湿废渣施以直流电场，在电场作用下，至少产生两种作用：1）废渣中可溶盐碱的离子会向与其电性相反的电极迁移，从而可被清除出废渣；2）废渣中的水分，会在电场的作用下向阴极聚集，从而可被排出。潮湿废渣在低于其承载力的持续压力作用下，其中的水分会逐步排出；排水的速率与其排水路径的长度呈负指数相关关系。如在废渣中设置较多的排水通道，缩短排水路径就可大幅度提高排水速率。在压力作用下，随着水的排出、废渣的孔隙量减少，废渣承载力逐步提高。所施加的压力必须与废渣的承载力相匹配。压力过大导致废渣的结构破坏，承载力反而下降。利用前述构建直流电场的具有导电和排水双重功能的电极带，在构建直流电场的同时增加了排水通道，缩短了排水路径。此外，采用导电排水电极带与废渣相间逐层堆积的方法，利用废渣的自重，一方面使废渣在压力作用下继续脱水，与电力脱水的效应叠加，从而可以减少直流电脱水的时间和能耗；另一方面提高了废渣的自身承载力，可以进一步增加上覆废渣堆重，而堆重的增加又进一步提高了下层废渣的排水量和承载力，如此循环，逐步增加废渣堆高，从而可以使废渣堆高大幅度提升。如此可将废渣处理过程和堆存占地大幅度减少。本专利技术的一种高含水量低渗透性废渣的除盐碱脱水联合治理方法，包括如下步骤：所用电极为既可以导电又可以通水的管、带状电极。电极为水平向布置，由一组平行、按一定间隔布置的电极构成的电极组与一定厚度的废渣层相间叠摞。在垂直于电极的平面内，任意一支电极所接直流电源的极性与围绕其的电极中至少一支电极所接直流电源的极性相反。在电极中施加直流电，并注入适当成分和数量的液体时，通过适当排列的正负电极在废渣中产生电场。在电场作用下，一方面，废渣中盐碱所含的可溶性离子向与其电性相反的电极迁移，并被适当的液体经电极的通水管路带出，从而实现废渣中有害物质的清除；另一方面，废渣中的水分向电极迁移，从电极的通水管路排出。在上覆废渣重力的作用下，废渣中的水被进一步挤压向透水的电极、从电极的通水管路排出。所述的电极有以下几种构型：1、由导电材料制成的管，管壁按设计的间隔和孔径带有可透水的小孔，小孔的几何形状不限，孔的直径或短边尺寸为0.1~50mm，小孔的总面积占管壁表面积的比例为5%~95%；管的截面形式不限；2、在导电材料线材（索、扁带、筋等）外套水管构成，其中水管管壁按设计的间隔和孔径带有小孔，小孔的几何形状不限，孔的直径或短边尺寸为0.1~50mm，小孔的总面积占管壁表面积的比例为5%~95%；电极截面形式不限；3、在1或2所述构型的基础上再外包滤层构成（滤层是防止废渣细颗粒进入到电极）；4、市售导电塑料排水板（由沿长方向带有凹型导水槽的导电材料带外包滤层构成）。其中：1、导电材料为公知的各种导电材料，包括但不限于：碳纤维、各种耐腐蚀金属材料、石墨、导电聚合物，由碳纤维、各种金属材料、石墨等一种或多种与聚合物复合构成的导电体；2、水管为公知的各种不导电水管，包括但不限于：塑料管、各种不导电纤维材料编织成的管；可以是能够保持特定截面形状的管，也可以是截面形状不固定的管；3、滤层为公知透水的柔性材料，包括但不限于：无纺布、植物纤维织成的布、化学纤维织成的布等；所述电极，可以全部使用同一种电极，也可以是连接电源负极的电极（阴极）采用一种电极、连接电源正极的电极（阳极）采用另一种电极。所述的废渣是渗透性低于10-4cm/s的流态或流塑态、细颗粒、含盐碱的废渣；所拟去除的盐碱为可溶的。具体实施方式1、将设计确定长度、间隔和数目的管或带状电极水平向平行布置，形成一层电极组。为保证整支电极上提供的电压基本均匀，在每支电极上的适当间隔引出导线，并联连接于电源同一极（引出导线间隔，根据废渣的物理和化学性质条件，经试验由设计决定）。将该电极组中的接电源同一极性的各电极两端分别与同一进水分管和同一排水分管连接；2、在其上摊铺设计厚度的废渣（废渣尽头可以采用公知的方法，如加筋土排档或土堰的办法，进行支挡，以维持该废渣层的形状稳定，不至于坍塌）；3、在该废渣层上再按1的方式布置一层电极组。该层电极组的电极与其它各层电极组的电极相互平行；4、在该层电极组上按2的方式再摊铺设计厚度的废渣；5、按上述1~4重复操作，直至达到设计的废渣层数。废渣层的增加速率需与下层废渣排水速率和强度增长速率协调，由设计基于试验结果计算确定。最高层电极组上用适量净土或废渣覆盖，起保护电极的作用；6、各层电极组连接电源极性的排列方式有以下四种：1）单数层电极组接电源的同一极性，而双数层电极组接电源的相反极性（下称电极A1连接）；2）单数层电极组接电源的同一极性，而双数层电极组中的相邻电极分别接电源的相反极性（下称电极A2连接），也可以双数层电极组接电源的同一极性，而单数层电极组中的相邻电极分别接电源的相反极性，以下均以电极A2为例叙述；3）在脱水和除盐碱过程中，每层废渣的下层电极组都接电源的同一极性，而每层废渣的上层电极组都接电源的相反极性（下称电极B连接）；4）每一层电极组的相邻电极分别接电源的正极和负极，各层电极组在竖向同一平面内的相邻电极也是分别接电源的正极和负极（下称电极C连接），电极组连接电源极性的排列方式不同，决定了不同的施工顺序；7、当电极A1连接或A2连接时施工顺序如下：1）当第三层废渣摊铺完成后，将第一层电极组和第三层电极组接电源的某一极（下称A极）；对电极A1连接，将第二层电极组接电源的相反极（下称负A极）；对电极A2连接，将第二层电极组相邻电极分别接电源的A极和负A极。同时将各层连接电源A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高含水量低渗透性废渣的除盐碱脱水联合治理方法，其特征是：包括如下步骤：准备既可导电又可通水的管状或带状电极；将若干个上述电极按一定间隔、平行、水平向布置构成电极组，该电极组与一定厚度的废渣层相间叠摞，在垂直于电极的平面内，对任意一支电极，在环绕该电极的电极中至少有一支电极所接直流电源的极性与该电极所接直流电源的极性相反；通过电极注入适当成分和数量的液体，对电极施加直流电在废渣中产生电场，在电场作用下，废渣中盐碱所含的可溶性离子向与其电性相反的电极迁移，并被适当的液体经电极的通水管路带出，从而实现废渣中盐碱的清除；同时废渣中的水分向电极迁移，从电极的通水管路排出；此外，在上覆废渣重力的作用下，废渣中的水进一步被挤压向透水的电极、从电极的通水管路排出。

【技术特征摘要】
1.一种高含水量低渗透性废渣的除盐碱脱水联合治理方法，其特征是：包括如下步骤：准备既可导电又可通水的管状或带状电极；将若干个上述电极按一定间隔、平行、水平向布置构成电极组，该电极组与一定厚度的废渣层相间叠摞，在垂直于电极的平面内，对任意一支电极，在环绕该电极的电极中至少有一支电极所接直流电源的极性与该电极所接直流电源的极性相反；通过电极注入适当成分和数量的液体，对电极施加直流电在废渣中产生电场，在电场作用下，废渣中盐碱所含的可溶性离子向与其电性相反的电极迁移，并被适当的液体经电极的通水管路带出，从而实现废渣中盐碱的清除；同时废渣中的水分向电极迁移，从电极的通水管路排出；此外，在上覆废渣重力的作用下，废渣中的水进一步被挤压向透水的电极、从电极的通水管路排出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电极为以下四种构型之一：由导电材料制成的管，管壁按设计的间隔和孔径带有可透水的小孔；在导电材料线材外套水管构成，其中水管管壁按设计的间隔和孔径带有可透水的小孔；在1）或2）所述构型的基础上再外包滤层构成；导电塑料排水板；其中，所述导电材料为：碳纤维、耐腐蚀金属材料、石墨、导电聚合物，由碳纤维、金属、石墨中的一项或多项与聚合物复合构成的导电体；所述水管为不导电水管，包括塑料管、不导电纤维材料编织成的管，能够保持特定截面形状的管或截面形状不固定的管；所述滤层为透水的柔性材料，包括无纺布，植物纤维织成的布或化学纤维织成的布；所述电极全部使用同一种电极，或者接直流电源正极的电极采用一种电极，接直流电负极的电极采用另一种电极。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的废渣是渗透性低于10-4cm/s的细颗粒含盐碱的废渣，所拟去除的盐碱为可溶的。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：将设计确定长度、间隔和数目的管或带状电极水平向平行布置，形成一层电极组，在每支电极上的适当间隔引出导线，并联连接于电源同一极，将该电极组中的接电源同一极性的各电极两端分别与同一进水分管和同一排水分管连接；在该层电极组上摊铺设计厚度的废渣，废渣尽头进行支挡；在该废渣层上再按1）的方式布置一层电极组，该层电极组的电极与其它各层电极组的电极相互平行；在该层电极组上按2）的方式再摊铺设计厚度的废渣；按上述1）~4）重复操作，进行其上各层废渣的摊铺和电极、水管的安装，直至达到设计的废渣层数；废渣层的增加速率需与下层废渣排水速率和强度增长速率协调，其中最高层电极组上用适量净土或废渣覆盖，起保护电极的作用。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：各层电极组连接电源极性的排列方式为以下四种之一：1）电极A1连接：单数层电极组接电源的同一极性，而双数层电极组接电源的相反极性；2）电极A2连接：单数层电极组接电源的同一极性，而双数层电极组中的相邻电极分别接电源的相反极性；或双数层电极组接电源的同一极性，而单数层电极组中的相邻电极分别接电源的相反极性；3）电极B连接：在除盐碱过程中，每层废渣的下层电极组都接电源的同一极性，而每层废渣的上层电极组都接电源的相反极性；4）电极C连接：每一层电极组的相邻电极分别接电源的正极和负极，各层电极组在竖向同一平面内的相邻电极也是分别接电源的正极和负极。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：电极组连接电源极性的排列方式不同，决定了不同的施工顺序；当电极A1连接或A2连接时施工顺序如下：当第三层废渣摊铺完成后，将第一层电极组和第三层电极组接电源的某一极（下称A极）；对电极A1连接，将第二层电极组接电源的相反极（下称负A极）；对电极A2连接，将第二层电极组相邻电极分别接电源的A极和负A极；同时将各层连接电源A极的电极组的进水分管（下称进水分管A）连接于通向供液源A的进水总管A，将各层连接电源负A极的电极组的进水分管（下称进水分管负A）连接于通向供液源负A的进水总管负A；将连接电源A极的电极组的排水分管（下称排水分管A）连接于通向蓄液池A的排水总管A；将连接电源负A极的电极组的排水分管（下称排水分管负A）连接于通向蓄液池负A的排水总管负A；施加设计的电压；同时分别经进水分管A和进水分管负A供给适量的特定液体；开始第一层和第二层废渣的脱水和清除盐碱过程；与此同时继续设置第四层和第五层废渣与第四层和第五层电极；当第五层废渣摊铺完成后，将第五层电极组接电源的A极，将第四层电极组接电源的负A极（电极A1连接）或将相邻电极分别接电源的A极和负A极（电极A2连接）；同时将各层进水分管A连接于进水总管A，将各层进水分管负A连接于进水总管负...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宝森，刘金龙，刘兴华，
申请(专利权)人：北京中岩大地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11