Использование геотекстильных трубок для обезвоживания шлама при очистке сточных вод

2025/07/28 09:50

Введение: Растущая потребность в эффективном управлении шламом

Очистные сооружения сточных вод (очистные сооружения) ежегодно производят тысячи и тысячи шлама – побочного продукта, содержащего воду, растительные остатки и химические вещества. Традиционные методы утилизации – захоронение на свалках, сжигание или повторное использование в сельском хозяйстве – сталкиваются с такими проблемами, как чрезмерные транспортные расходы, риск вторичного загрязнения воздуха и нормативные ограничения. Обезвоживание шлама – процесс уменьшения содержания влаги в тканях для минимизации объема – стало важнейшим этапом в устойчивом управлении отходами. Среди технологий обезвоживания геотекстильные трубы для обезвоживания и мешки для обезвоживания шлама выделяются своей экономической эффективностью, экологическими преимуществами и адаптируемостью к различным сферам применения. В данной статье рассматриваются принципы работы этих конструкций, их преимущества и анализ реальных случаев, демонстрирующих их эффективность.

Как работают геотекстильные трубки и мешки для обезвоживания шлама

1. Состав и дизайн материалов

Геотекстильные трубки изготавливаются из высокопрочного полипропилена (ПП) или натуральных волокон, таких как джут, с размером пор от 0,07 мм до 0,5 мм. Их плетеная структура позволяет воде свободно проникать сквозь них, одновременно задерживая твердые частицы, выступая в качестве пассивной системы фильтрации. Мешки для обезвоживания шлама, более компактный вариант, имеют те же тканевые каркасы, что и обычные мешки, и предназначены для небольших объемов, например, для улавливания осадка при дноуглублении или для управления промышленным шламом.

Использование геотекстильных трубок для обезвоживания шлама при очистке сточных вод

Трубы имеют цилиндрическую форму и могут быть изготовлены по индивидуальному заказу: длиной (до ста метров) и диаметром (от 2 до 6 метров), что обеспечивает масштабируемое применение. Например, компания Anhui Zhonglu Engineering Materials Co., Ltd. производит трубы с прочностью на разрыв 70–200 кН/м, подходящие для тяжелых условий эксплуатации, таких как прибрежная рекультивация или строительство хвостохранилищ.

2. Механизм обезвоживания

Метод включает три этапа:

Заполнение: Шлам или грязь закачиваются в трубку/мешок с помощью шламового насоса или цементационной машины.

Уплотнение: Гравитация и капиллярность отводят воду с помощью геотекстиля, даже если твердые частицы оседают внутри.

Высыхание: в течение недель или месяцев остаточная влага испаряется, уменьшая объем до 80%.

Химическое кондиционирование часто используется перед заполнением для улучшения характеристик. Полимеры, такие как полиакриламид, дестабилизируют коллоидные частицы, образуя крупные хлопья, которые быстрее оседают. Исследование 2025 года, посвященное иловым отходам очистных сооружений, показало, что кондиционированный полимерами ил снизил влажность на 65% в геотекстильных трубках по сравнению с 45% без кондиционирования.

Основные преимущества осушения с помощью геотекстиля

1. Экономическая эффективность

По сравнению с оборудованием для механического осушения (например, центрифугами, ленточными прессами), геотекстильные сооружения требуют минимальных капитальных и эксплуатационных расходов. Оценка, проведенная в 2023 году компанией NETICS BV в Нидерландах, показала, что использование джутовых труб для осушения извлеченных осадков снизило расходы на 40% по сравнению с синтетическими аналогами, в основном за счет снижения стоимости материала и экономии электроэнергии.

2. Экологическая устойчивость

Сокращение выбросов углекислого газа: перед предварительной откачкой не требуется применения энергоемких стратегий.

Интеграция экономики замкнутого цикла: обезвоженные твердые частицы могут быть повторно использованы в качестве наполнителя для благоустройства, верхнего слоя почвы или материала для производства кирпича. Например, Управление водного хозяйства Роттердама повторно использовало 15 000 сотен осушенных осадков, полученных в результате дноуглубительных работ в порту, для проектов по мелиорации земель.

Биоразлагаемые варианты: новые трубки из натуральных волокон (например, джута, конопли) решают проблему загрязнения воздуха микропластиком. Испытание, проведённое консорциумом в 2025 году, показало, что джутовые трубки сохраняют 85% прочности на разрыв после шести месяцев использования, что подтверждает их пригодность для краткосрочных проектов.

Использование геотекстильных трубок для обезвоживания шлама при очистке сточных вод

3. Операционная гибкость

Геотекстильные трубы подходят для различных рельефов — прибрежных зон, промышленных площадок или удаленных районов — не требуя специальной инфраструктуры. Они также справляются с шламом с высоким содержанием твердых частиц (5–15%) и различной фракцией частиц — от мелкого ила до крупного песка.

Реальные приложения и примеры использования

1. Управление отложениями дноуглубительных работ в Нидерландах

Нидерландские водные управления, стремясь к достижению 50%-ного использования ресурсов в рамках программы «Сфера благоустройства» к 2030 году, установили геотекстильные трубы для осушения осадка в порту Роттердам. Используя джутовые трубы, заполненные 10 000 м³ шлама, проект достиг следующих результатов:

Снижение цены на 70% за девяносто дней.

Удерживание 95% тяжелых металлов (например, цинка, меди) внутри трубки.

Повторное использование высохшего осадка для укрепления дамб.

2. Обезвоживание промышленных шламов в Китае

Компания Sichuan Groupeve Co., Ltd. поставила мешки для обезвоживания бурового раствора на основе полипропилена сталелитейному заводу в Чэнду для обработки шлама доменной печи. Мешки, рассчитанные на прочность на разрыв 70 кН/м, перерабатывали 500 м³/день жидкого раствора с содержанием твердых веществ 12%, производя сто восемьдесят м³/день легкой воды и 320 м³/день сухого кека для производства кирпича.

3. Оптимизация очистных сооружений в Бразилии

Исследование 2017 года, проведенное при участии Ливии Аванчини и Дельмы Видал, оптимизировало схему геотекстильных труб для осадка сточных вод в Сантьяго, Чили. Проверив размер пор (0,1–0,3 мм) и затраты на заполнение (2–5 м³/час), они добились:

Сниженная цена при влажности 60% через 30 дней.

30% минимизируют использование химикатов по сравнению со стандартными методами.

Использование геотекстильных трубок для обезвоживания шлама при очистке сточных вод

Проектирование с учетом оптимальной производительности

1. Выбор материала

Синтетические волокна: купальники из полипропиленовых трубок для долгосрочных инициатив (5+ лет) с чрезмерными требованиями к растяжению.

Натуральные волокна: джутовый или пеньковый багаж лучше всего подходит для коротких поездок (6–12 месяцев), так как приоритет отдается биоразлагаемости.

2. Размеры и компоновка

Соотношение диаметра к высоте: заполняйте трубки на 66% от их диаметра, чтобы исключить разрыв.

Расстояние: оставляйте расстояние 1–2 метра между трубками для дренажа и доступа для технического обслуживания.

3. Химическая обработка

Расходы на дозировку полимера следует рассчитывать на основе характеристик ила. Патент 2025 года, полученный Ли Сяньваном и соавторами, представил метод предварительного перемешивания, который позволил сократить расход полимера на 20% и одновременно повысить стабильность хлопьев.

Проблемы и будущие инновации

1. Долговечность натурального волокна

Хотя джутовые трубки разлагаются изнутри за 1–2 года, воздействие ультрафиолета и микробов могут сократить срок их службы. В настоящее время изучаются технологии покрытия, такие как покрытия на основе алоэ вера, для повышения прочности, не снижая при этом биоразлагаемости.

2. Интеллектуальные системы мониторинга

Датчики Интернета вещей, встроенные в трубки, теперь могут отслеживать уровень влажности, давление и концентрацию химических веществ в режиме реального времени. Например, пилотный проект NETICS 2025 года использовал Wi-Fi-датчики для оптимизации циклов наполнения, что позволило сократить трудозатраты за счёт повышения производительности на 25%.

3. Гибридные технологии

Сочетание геотекстильных трубок с электродегидратацией (применение электрической зоны для ускорения удаления влаги) доказало свою эффективность в ходе лабораторных испытаний, сократив время осушения с недель до дней.

Использование геотекстильных трубок для обезвоживания шлама при очистке сточных вод

Заключение: геотекстильные трубки как основа устойчивого управления водными ресурсами

Геотекстильные трубки и мешки для обезвоживания шлама представляют собой универсальное и экологичное решение проблемы международного управления шламом. Их способность ограничивать объём, перерабатывать отходы и сочетаться с моделями многооборотной финансовой системы делает их неотъемлемой частью современной очистки сточных вод. По мере развития науки о тканях и интеллектуального мониторинга эти конструкции будут играть ещё более важную роль в достижении целей устойчивого развития.

Для промышленности в поисках оптимизации управления осадками инвестиции в варианты обезвоживания на основе геотекстиля в настоящее время не просто мера по экономии затрат-это преданность более чистому, более экологичному будущему.