Bolsas de deshidratación de geotextiles: método de construcción para la deshidratación de lodos
Bolsas de drenaje de geotextilSe utilizan para separar el agua de los lodos dragados combinando la floculación de polímeros con la filtración geotextil. Durante la operación, el lodo dragado se mezcla con PAM y se bombea al interior del tubo. El agua atraviesa el tejido geotextil, mientras que el lodo concentrado permanece en el interior del tubo.
Para un gran proyecto de dragado, el resultado se ve afectado por algo más que el propio tubo. Antes de la construcción se deben considerar el área de deshidratación, la capa de drenaje, la dosificación del polímero, la presión de llenado, la disposición de los tubos y la secuencia de llenado.
Diseño de bolsa de deshidratación de geotextil
La circunferencia de un tubo geotextil se diseña comúnmenteentre 8 y 30m. La longitud se puede ajustar según el sitio disponible y la cantidad de lodos, siendo un rango común de 30 a 60 m.
Un tubo no debería simplemente hacerse lo más largo posible. Cuando el tubo es demasiado largo, resulta difícil mantenerlo recto durante el llenado. Una vez que el tubo se mueve o oscila, su volumen de llenado efectivo disminuye y se puede ocupar más espacio en el sitio.
Un tubo más grande puede contener más lodo, pero normalmente también lleva más tiempo deshidratarlo.
Los puertos de llenado suelen tener entre 0,2 y 0,4 m de diámetro, con una longitud de manguito de aproximadamente 0,5 a 1,0 m. Normalmente se puede disponer un puerto de llenado cada 10-15 m.
El número de puertos de llenado debe coincidir con el tamaño del tubo. Demasiados puertos pueden debilitar el tubo, mientras que muy pocos puertos pueden hacer que el llenado sea desigual y provocar que el tubo se deforme durante el funcionamiento.
Preparación del área de deshidratación
Antes de instalar los tubos geotextiles, es necesario nivelar y compactar el área de drenaje.
El propósito del área no es sólo soportar los tubos llenos. También necesita recolectar y descargar el filtrado liberado durante la deshidratación.
Para un área de deshidratación de 10.000 m², el sistema de drenaje puede incluir un revestimiento impermeable, una capa de filtración, tuberías de drenaje perforadas, canales de drenaje, un sumidero de recolección y bombas.
Una estructura de revestimiento típica consta de:
Geotextil no tejido perforado con aguja de 200 g/m²-
Geomembrana de HDPE de 2 mm
Geotextil no tejido perforado con aguja de 200 g/m²-
El revestimiento se instala sobre la arcilla compactada o la subrasante preparada.
Luego se puede colocar una capa de drenaje de aproximadamente 5 cm de grava graduada sobre el revestimiento. Dentro de esta capa se instalan tuberías de drenaje perforadas para recoger el agua que pasa a través de los tubos geotextiles.
El agua recolectada fluye hacia los canales de drenaje y luego hacia el sumidero de recolección para su sedimentación o tratamiento adicional antes de la descarga.
Teniendo en cuenta todos los factores, los tubos geotextiles para este proyecto se apilarán en dos capas después del llenado; las dimensiones y cantidades son las siguientes:
| Nombre del producto | Especificación | Dimensiones de la bolsa tubular (circunferencia × largo) | Cantidad (artículos) |
| Tubo geotextil de alta-resistencia | WEIWO | 15.7m*30.6m | 40 |
| Tubo geotextil de alta-resistencia | WEIWO | 15.7m*28.8m | 40 |
Nota:
1. Tres mangas de llenado están espaciadas uniformemente a lo largo del tubo; cada manguito tiene 0,6 m de largo y 0,3 m de diámetro.
2. Las costuras que unen la tela del tubo se cosen con seis hileras de hilo.
La superficie de apoyo debajo de los tubos necesita una atención especial.
La capa impermeable debajo del sistema de drenaje puede tener una pendiente hacia el canal de drenaje para que el agua pueda salir del área.
Sin embargo, la superficie superior que soporta los tubos geotextiles debe permanecer nivelada. Si la superficie tiene demasiada pendiente, el tubo puede moverse o rodar cuando se está llenando.
Otra disposición es formar una pequeña pendiente desde ambos lados hacia el centro. En este caso, el primer tubo se llena por el centro y los siguientes tubos se llenan hacia ambos lados.
Esta disposición permite que los tubos se muevan ligeramente hacia el centro durante el llenado y ayuda a reducir los espacios entre tubos adyacentes.
También se deben dejar caminos de acceso alrededor de la zona de deshidratación. Por lo general, un pasillo de aproximadamente 1,0 m de ancho es suficiente para que los trabajadores puedan operar válvulas, inspeccionar los tubos y realizar reparaciones.
Requisitos técnicos y de calidad para tubos geotextiles
| No. | Proyectos Experimentales | Unidad | Estándares de referencia | Valor nominal | |
| 1 | Resistencia a la tracción | Longitudinal | kN/m | SL235-2012 | Mayor o igual a 70 |
| Horizontal | kN/m | SL235-2012 | Mayor o igual a 90 | ||
| 2 | Elongación de rotura | Longitudinal | % | SL235-2012 | Menor o igual a 20 |
| Horizontal | % | SL235-2012 | Menor o igual a 25 | ||
| 3 | Permeabilidad | 1/m²/s | ISO 11058 | Mayor o igual a 20 | |
| 4 | Tamaño de poro equivalente (O90) | milímetros | GB/T14799-2005 | 0.2~0.6 | |
| 5 | Resistencia a los rayos UV (retención de fuerza después de 500 horas) | % | Norma ASTM D4355 | Mayor o igual a 90 | |
| 6 | Resistencia a la tracción de la costura | kN/m | ISO 10321 | Mayor o igual a 60 | |
| 7 | Fuerza de punción CBR | kN | ISO 12236 | Mayor o igual a 8,0 | |
| 8 | Resistencia a la abrasión (retención de fuerza) | % | Norma ASTM D4886 | Mayor o igual a 70 | |
| 9 | Prueba de caída dinámica del cono (diámetro de punción) | milímetros | ISO 13433 | Menor o igual a 13 | |
| 10 | Altura máxima de llenado | m | Mayor o igual a 2,5 | ||
Preparar y agregar PAM
PAM, o poliacrilamida, se usa comúnmente para acondicionar el lodo dragado antes de que ingrese al tubo geotextil.
El tipo de PAM depende del lodo. El PAM aniónico y el PAM catiónico se utilizan comúnmente para diferentes tipos de aguas residuales y lodos.
El polímero no debe seleccionarse únicamente según una tabla de dosificación general. Los lodos procedentes de distintos ríos, lagos, procesos industriales o zonas de dragado pueden comportarse de forma muy diferente.
Se debe realizar una prueba de floculación-a pequeña escala antes del llenado-a gran escala.
El sistema de dosificación puede incluir dos tanques de polímero, un mezclador y una bomba dosificadora.
Primero se añade agua al tanque de preparación. El mezclador se pone en marcha antes de añadir PAM.
Se puede utilizar como referencia una velocidad de mezcla de aproximadamente 100 a 300 rpm. El polvo de PAM se debe agregar lentamente a lo largo del vórtice en lugar de verterlo en el tanque de una vez.
Si entra demasiada PAM seca al agua a la vez, el polvo puede formar grumos que son difíciles de disolver.
Después de añadir el PAM, la mezcla normalmente continúa durante más de 30 minutos.
Se puede preparar una solución de PAM aniónica a una concentración de aproximadamente el 0,1 % como referencia inicial. El PAM catiónico se puede preparar en aproximadamente 0,1 a 0,5%, según el material que se esté tratando.
La solución preparada no debe almacenarse por mucho tiempo. La solución de PAM aniónica generalmente se usa dentro de aproximadamente 36 horas, mientras que la solución de PAM catiónica normalmente debe usarse dentro de las 24 horas.
Se puede utilizar una dosis de alrededor de 1 a 2 ppm como referencia inicial para algunas aplicaciones, pero la dosis real debe determinarse a partir de pruebas.
El operador debe observar el tamaño del flóculo, el comportamiento de sedimentación y la claridad del filtrado.
Si los flóculos son demasiado pequeños y el agua permanece turbia, es posible que sea necesario ajustar la dosis o las condiciones de mezcla. Si se utiliza un exceso de polímero, el coste del tratamiento aumenta sin mejorar necesariamente el resultado de la deshidratación.
Por esta razón, la dosis debe ajustarse durante la puesta en servicio en lugar de fijarse antes de probar el lodo.
Disposición de los tubos geotextiles
Los tubos se colocan según la forma de la zona de deshidratación.
Los tubos adyacentes deben colocarse muy juntos. Se puede utilizar una superposición de aproximadamente 30 cm cuando lo requiera la disposición del sitio.
Hay dos diseños comunes: colocación secuencial y colocación escalonada.
La colocación escalonada puede proporcionar una buena estabilidad, pero lleva más tiempo colocar y asegurar los tubos. Para muchos proyectos, la colocación secuencial es más fácil de operar.
Cuando los tubos se apilan en varias capas, los tubos superiores normalmente deben ser más cortos que los inferiores.
El primer tubo es particularmente importante.
Si el primer tubo se mueve durante el llenado, su posición afectará a todos los tubos instalados a su lado. Por lo tanto, antes de comenzar el llenado, el tubo debe fijarse con una cuerda que no se estire u otro medio de sujeción adecuado.
Dragado y Transferencia de Lodos
Para el dragado submarino, se puede utilizar una draga de succión con cortador para eliminar los sedimentos del río o cuerpo de agua.
El lodo dragado se transporta a través de una tubería hasta el sistema de recolección de lodos.
Se puede utilizar una disposición de tanque de dos-etapas. El primer tanque recibe el lodo dragado, mientras que el segundo tanque proporciona almacenamiento antes del tratamiento.
Se puede instalar una pantalla entre los dos tanques para eliminar escombros flotantes, piedras y otros materiales grandes.
Este paso es importante porque materiales extraños de gran tamaño pueden bloquear la bomba, las válvulas o los puertos de llenado más adelante en el proceso.
Luego, la lechada tratada se bombea hacia los tubos geotextiles.
Llenado del tubo geotextil
Se utiliza una bomba de lodo para transferir el lodo acondicionado al tubo.
Por ejemplo, se puede utilizar una unidad de bomba de 22 kW para un proyecto adecuado, pero la bomba real debe seleccionarse de acuerdo con la distancia de bombeo, la diferencia de elevación, el diámetro de la tubería y el caudal requerido.
La tubería principal se divide en ramales. Cada ramal debe tener su propia válvula.
La presión de llenado debe controlarse según el tubo y el sistema de bombeo. Se pueden utilizar alrededor de 0,05 MPa como referencia para algunas aplicaciones, pero la presión de funcionamiento real debe confirmarse durante la puesta en servicio.
PAM se puede inyectar en la tubería de lodo a través de un mezclador estático.
La presión de inyección del polímero debe superar la presión en la tubería de lodos. Se puede utilizar una diferencia de presión de aproximadamente 0,01–0,02 MPa como referencia para el punto de dosificación.
Durante el llenado, los trabajadores deben monitorear el tubo continuamente.
La altura y la forma del tubo, la posición de la válvula y el estado de la superficie deben comprobarse durante toda la operación.
Una vez que el tubo alcanza su altura máxima de llenado, se debe detener el llenado.
Como referencia del proyecto se puede utilizar una altura máxima de llenado de unos 2,3 m.
Por qué el llenado debería comenzar desde el centro
Para un área de deshidratación grande, llenar los tubos de un lado al otro puede dificultar el posicionamiento de los tubos.
Comenzar desde el centro le da al primer tubo una posición de referencia fija.
Después de llenar el tubo central, los siguientes tubos se pueden llenar hacia ambos lados.
Esto es particularmente útil cuando la capa de drenaje de soporte tiene una ligera pendiente hacia el centro. Los tubos adyacentes pueden acercarse gradualmente entre sí en lugar de dejar grandes espacios.
El objetivo es simple: mantener los tubos estables, reducir el espacio no utilizado y evitar movimientos excesivos durante el llenado.
Llenado de un único-puerto y de varios-puertos
Un tubo se puede llenar a través de un puerto o de varios puertos al mismo tiempo.
Con el llenado de un solo puerto-, el operador debe cerrar la válvula, desconectar el ramal y moverlo a otro puerto de llenado después de llenar una sección.
Hay un problema práctico con este método.
Una vez cerrada la válvula, el ramal aún puede contener una gran cantidad de lodo y agua. La tubería se vuelve pesada y difícil de mover. También puede haber fugas de lodo durante el cambio de conexión.
El llenado de múltiples-puertos evita gran parte de este movimiento repetido de la tubería.
Varias conexiones de llenado en el mismo tubo están conectadas a ramales separados. Luego, las válvulas se utilizan para controlar el flujo.
El funcionamiento de la válvula se vuelve más complicado, pero el lodo puede entrar en diferentes partes del tubo al mismo tiempo. Esto generalmente proporciona un mejor control de la forma del relleno y reduce la necesidad de mover repetidamente las tuberías llenas de lechada-.
Para proyectos en los que el diseño de las tuberías y el sistema de válvulas se pueden gestionar adecuadamente, el llenado de múltiples-puertos es una forma práctica de realizar un llenado continuo.
Controlando el ciclo de llenado
Un tubo de geotextil no debe llenarse continuamente hasta que esté completamente lleno.
Cuando el tubo alcanza la altura máxima de llenado, se detiene el bombeo.
Luego se deja que el tubo suelte agua y se asiente.
A medida que el agua sale del tubo, el volumen de lodo disminuye y la altura del tubo disminuye. Entonces puede comenzar el siguiente ciclo de llenado.
Dependiendo de las propiedades del lodo y de los requisitos del tratamiento, pueden ser necesarios aproximadamente entre 7 y 8 ciclos de llenado.
El número real debe determinarse a partir del comportamiento del tubo durante la construcción en lugar de fijarse únicamente a partir de cálculos teóricos.
Después del llenado, las mangas de llenado deben atarse con correas o cuerdas de geotextil.
No se debe utilizar alambre porque puede cortar o dañar el geotextil.
Si se encuentra un área dañada, se debe detener el llenado y reparar el área inmediatamente.
El espacio entre costuras no debe exceder los 5 mm.
Llenado de tubos multi-capas
Cuando el área del sitio es limitada, los tubos geotextiles se pueden apilar en varias capas.
Los tubos inferiores primero deben completar su etapa requerida de llenado y drenaje.
Luego, el tubo superior se coloca entre dos tubos inferiores.
Esta disposición es importante porque los tubos inferiores proporcionan soporte al tubo superior.
Normalmente habrá un espacio en forma de V-entre dos tubos inferiores. Cuando el tubo superior está lleno, parte del tubo superior puede hundirse en este espacio.
Esto crea una deformación local y puede aumentar la presión en esa zona.
Se puede colocar un material de relleno flexible en el espacio en forma de V-antes de llenar el tubo superior. El objetivo es proporcionar una superficie de apoyo más uniforme.
También se debe comprobar el estado de los tubos inferiores.
Si los tubos inferiores no están dispuestos uniformemente o si el lodo de su interior no se ha deshidratado lo suficiente, el tubo superior puede deformarse durante el llenado.
Esto puede reducir el volumen efectivo del tubo superior y crear tensión local en el geotextil.
Por lo tanto, en el caso de sistemas multi-capas, se debe comprobar la forma, la condición de contacto, la estabilidad y el contenido de humedad de los tubos inferiores antes de instalar la siguiente capa.
Se puede utilizar un contenido de humedad final del lodo de aproximadamente el 50% como referencia para juzgar si la etapa de deshidratación ha progresado sustancialmente hasta las condiciones requeridas.
Altura final y volumen de lodos
Una vez completados los ciclos de llenado, el tubo continúa perdiendo agua y sedimentándose.
La altura seca final puede ser aproximadamente el 80% de la altura máxima de llenado en algunos proyectos.
Este valor se puede utilizar para una estimación preliminar del volumen de lodo final.
Sin embargo, para los cálculos del proyecto, se deben utilizar las dimensiones reales del tubo y el asentamiento medido en lugar de confiar únicamente en el valor de referencia del 80%.
Disposición final
El método de eliminación depende del contenido de humedad final, la composición del lodo, los requisitos ambientales y las condiciones del sitio.
Si el lodo deshidratado puede permanecer en el sitio, los tubos geotextiles llenos pueden cubrirse con tierra después de alcanzar las condiciones requeridas.
Los tubos llenos pueden permanecer como parte de la estructura de relleno estabilizada.
Si es necesario eliminar el lodo, el tubo geotextil se puede abrir con equipo de construcción después de la deshidratación.
Luego, el lodo y el material geotextil cortado pueden transportarse a una instalación de tratamiento o eliminación aprobada.
Qué se debe comprobar antes de la construcción
Un proyecto de deshidratación de geotextiles debe revisarse desde el principio en lugar de esperar hasta la etapa de llenado para resolver los problemas.
Antes de la construcción, confirme:
- Tipo de lodo y concentración de sólidos.
- Volumen total de lodos
- Contenido de humedad final requerido
- Área de deshidratación disponible
- Circunferencia y longitud del tubo.
- Número y posición de los puertos de llenado.
- Tipo y dosis de PAM
- Capacidad de la bomba y presión de llenado.
- Sistema de drenaje y recogida de filtrado.
- Método de fijación del tubo
- Secuencia de llenado
- Requisitos de apilamiento de varias-capas
- Método de disposición final
El punto más importante es que el tubo geotextil, el sistema de polímero, el sistema de bombeo y el área de drenaje deben diseñarse juntos.
Un tubo con propiedades de filtración adecuadas aún puede funcionar mal si la dosis de polímero es incorrecta, la capa de drenaje está bloqueada, la presión de llenado no está controlada o el tubo se coloca sobre una superficie inestable.
Por este motivo, las pruebas de campo antes del llenado-a gran escala son una parte importante del proceso de construcción.
