本发明属于污泥脱水和污泥治理领域，尤其是涉及一种可回收式电渗联合真空预压排水装置及施工方法。
背景技术：
1、在传统的土工工程实践中，污泥脱水和软基加固是常见的技术挑战。电渗技术作为一种有效的土壤改良手段，通过施加电场力促进土壤中水分的迁移，从而加速污泥的脱水过程和软基的固结。然而，随着加固过程的进行，土体表面高程逐渐降低，传统电渗排水板由于刚度过大，容易刺透上覆的真空膜，导致真空度下降，进而影响脱水效率和加固效果。
2、此外，电动力修复过程中，重金属离子会被吸附至阴极区域，如果电渗排水板无法取出，这些重金属离子将残留在处理后的污泥和土体中，需要额外的二次处理才能实现资源化利用，这不仅增加了处理成本，还可能对环境造成二次污染。
3、另外，现有技术的排水板存在如下技术问题：(1)电渗排水板刚度过大的问题：传统电渗技术中，刚性排水板在土体加固过程中容易刺透上覆真空膜，导致真空度降低，进而影响污泥脱水效率和软基加固效果。(2)重金属离子难以回收的问题：在电动力修复过程中，重金属离子会被吸附至阴极区域，如果电渗排水板无法取出，这些重金属离子将残留在处理后的污泥和土体中，需要额外的二次处理。(3)施工效率和安全性的提升：传统电渗排水板的安装和回收过程复杂且耗时，存在一定的安全风险。(4)环境风险和处理成本的降低：传统技术中，由于重金属离子难以回收，往往需要进行二次处理，而且在二次处理过程中也会产生废水，这不仅增加了处理成本，还可能对环境造成二次污染。
4、因此，研发一种可回收重金属离子回收的排水装置以及对底泥进行快速脱水的同时净化底泥和排放水体的方法，对底泥原位脱水技术的推动和环境的可持续发展具有显著的意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种可回收式电渗联合真空预压排水装置及施工方法。本发明的排水装置能够在土体高程下降时同步伸缩，避免刺透真空膜，同时，该装置设计允许在处理过程结束后回收排水板，从而实现重金属离子的有效回收，减少了环境污染和处理成本，提高了资源的再利用率。本发明的排水装置对于土工合成材料和环境工程技术领域具有重要的意义，为相关工程提供了一种更为高效、环保的解决方案。
2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种可回收式电渗联合真空预压排水装置，所述排水装置包括由上至下依次设置的固定组件和伸缩体；所述伸缩体包括框架和与框架滑动连接的排水板，所述排水板包括第一面层、第二面层以及设置在第一面层与第二面层之间的支撑结构，所述支撑结构分别与内层和外层之间形成若干个排水通道，所述排水通道内设置有排水管；所述固定组件包括盖板和设置在盖板下表面的若干根锚杆，所述盖板与框架连接。
4、进一步的，所述排水板的第一面层和第二面层的材质为不锈钢纤维水刺布。
5、更进一步的，所述第一面层和第二面层的等效孔径为0.075mm。
6、进一步的，所述第一面层的内表面和/或第二面层的内表面均设有催化剂层。
7、进一步的，所述催化剂层为tio2光催化剂和蒙脱石的混合物。
8、优选地，所述tio2光催化剂和蒙脱石的混合物中tio2光催化剂与蒙脱石的质量比为2：1～1：2。其中，tio2是一种半导体材料，具有特殊的电子结构。在电催化过程中，tio2作为电极材料，其表面的电子结构和化学反应活性被充分利用。当外部电压施加到tio2电极上时，电极表面会产生电化学反应。这些反应涉及到电子的转移和化学反应的进行。在电催化过程中，tio2电极表面的电子受到外部电压的作用，发生跃迁，形成电子-空穴对。这些电子-空穴对在电场的作用下分离，分别迁移到电极表面，参与到与有机污染物的反应中。电子-空穴对与有机污染物发生反应，导致有机污染物的化学键断裂，从而将其降解为无害的小分子物质，如二氧化碳、水等。在这个过程中，电子参与还原反应，而空穴参与氧化反应，共同促进有机污染物的降解。tio2电催化降解有机污染物的反应条件通常比较温和，可以在常温常压下进行。此外，tio2催化剂的制备和回收也相对容易，这进一步提高了其在有机污染物降解领域的应用价值。另外，将tio2光催化剂与蒙脱石的质量比设计为2：1～1：2用以均衡排水板中tio2电催化降解有机污染物与蒙脱石重金属吸附这两个过程。
9、进一步的，所述催化剂层通过如下方法设于第一面层的内表面和第二面层的内表面：
10、在不锈钢纤维水刺布的内表面均匀设置点胶，将tio2光催化剂和蒙脱石的混合物均匀撒在不锈钢纤维水刺布的内表面，并静置后，去除多余的tio2光催化剂和蒙脱石的混合物。
11、进一步的，所述排水板左右两端部的排水通道内设置有铜丝，所述铜丝与直流电源电连接。
12、进一步的，所述框架与排水板相适配，且其底部设置有用于排水板通过的通孔，内侧壁设置有与排水板相配合的滑槽。
13、进一步的，所述框架由上至下设置有环箍和加强筋。
14、另一方面，本发明还提供了应用上述的可回收式电渗联合真空预压排水装置的施工方法，包括如下步骤：
15、s1：现场勘查，评估土质条件、确定排水装置的布置方案，并准备所需的施工设备和材料；
16、s2：将排水板中的铜丝与直流电源连接，以便于在电渗过程中形成电流回路；
17、s3：在预定的打设位置上进行标记，确保排水板的位置准确；
18、s4：使用插板机将伸缩体沿标记位置插入土体中的指定深度；
19、s5：伸缩体插入土体后，将盖板与框架的顶部连接，并锁定锚杆以固定排水板的位置；
20、s6：排水装置安装完成后，启动电源，开始电渗操作；
21、s7：对电渗操作过程进行实时监控，记录排水板的位置和电渗参数，完成污泥脱水；
22、s8：回收排水装置，取下排水板进行后处理、修复和再利用。
23、相对于现有技术，本发明具有以下优势：
24、(1)本发明的排水装置具有伸缩功能，能够随着土体高程的变化同步伸缩，从而避免了对真空膜的破坏。
25、(2)本发明通过创新的可回收式排水装置的设计，使得在污泥脱水或软基处理后，可以方便地回收排水装置，从而实现重金属离子的有效回收和资源化利用，减少了环境污染和处理成本，体现了环保和经济双重效益。
26、(3)本发明采用ekg材料(不锈钢纤维水刺布)替代传统塑料材质，并使用tio2光催化剂和蒙脱石混合而成的催化剂层对排水板的内表面进行黏附改进，工作过程中通过电动力作用将底泥中的重金属离子变成水合重金属离子，水合重金属离子及有机污染物随排水过程进入排水板。在排水板中，tio2在电催化作用下，对有机污染物进行降解，同时tio2光催化剂和蒙脱石混合而成的复合材料对重金属进行有效吸附。
27、(4)本发明有效增强了底泥排水效率，同时可以将底泥中的重金属离子强化析出，结合tio2光催化剂和蒙脱石混合而成的复合催化剂材料，在排水板中对重金属污染物进行吸附，通过光电催化对有机污染物进行降解，实现在脱水过程中完成底泥的净化，极大降低了施工成本和二次处理成本，在水环境处理领域具有较好的应用前景。
28、(5)本发明不仅提高了污泥脱水和软基加固工程的效率和效果，还有助于环境保护和资源的可持续利用，具有重要的实用价值和社会效益。
29、(6)应用本发明提供的排水装置能够改进施工流程，可通过使用插板机和回收设备简化安装和回收过程，提高了施工效率并降低了安全风险。
1.一种可回收式电渗联合真空预压排水装置，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的可回收式电渗联合真空预压排水装置，其特征在于：所述排水板的第一面层和第二面层的材质为不锈钢纤维水刺布。
3.根据权利要求2所述的可回收式电渗联合真空预压排水装置，其特征在于：所述第一面层和第二面层的等效孔径为0.075mm。
4.根据权利要求1所述的可回收式电渗联合真空预压排水装置，其特征在于：所述第一面层的内表面和/或第二面层的内表面均设有催化剂层。
5.根据权利要求4所述的可回收式电渗联合真空预压排水装置，其特征在于：所述催化剂层为tio2光催化剂和蒙脱石的混合物，所述tio2光催化剂和蒙脱石的混合物中tio2光催化剂与蒙脱石的质量比为2：1～1：2。
6.根据权利要求1所述的可回收式电渗联合真空预压排水装置，其特征在于：所述催化剂层通过如下方法设于第一面层和第二面层的内表面：在不锈钢纤维水刺布的内表面均匀设置点胶，将tio2光催化剂和蒙脱石的混合物均匀撒在不锈钢纤维水刺布的内表面，静置后，去除多余的tio2光催化剂和蒙脱石的混合物后即可。
7.根据权利要求1所述的可回收式电渗联合真空预压排水装置，其特征在于：所述排水板左右两端部的排水通道内设置有铜丝，所述铜丝与直流电源电连接。
8.根据权利要求1所述的可回收式电渗联合真空预压排水装置，其特征在于：所述框架与排水板相适配，且其底部设置有用于排水板通过的通孔，内侧壁设置有与排水板相配合的滑槽。
9.根据权利要求1所述的可回收式电渗联合真空预压排水装置，其特征在于：所述框架由上至下设置有环箍和加强筋。
10.应用权利要求1-9任一所述的可回收式电渗联合真空预压排水装置的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括如下步骤：
