废弃泥浆无害化处理的应用

2020-08-20巫东辉吕艳海中煤江南建设发展有限公司

环球市场 2020年14期

巫东辉吕艳海中煤江南建设发展有限公司

泥浆作为一种良好的护壁材料在地基与基础工程中应用十分广泛，经一段时间循环使用以后，会产生大量的废浆，常规的处理方法是外运出场，集中排放，这样处理泥浆的缺点是对自然生态环境影响大、成本高，很难满足环保和绿色生产的要求。放射线如意坊站、白云棠溪站等项目在施工过程中，率先采用泥浆脱水平台（以下简称为泥浆脱水平台）对废弃泥浆进行处理，首次实现泥浆的“零排放”。

一、泥浆处理方法

1）化学絮凝固话处理分离：在泥浆中加入适当的絮凝剂等添加剂，改变泥浆的物理、化学性质，破坏泥浆的胶体系，改变泥浆中黏土表面的性质，让更细的颗粒粘结，实现在某种机械条件下的固液分离，但在含水率在75%～85%区间段时，含固量在15%～25%，比重较大，因而沉淀困难，需要大量的絮凝剂。

2）化学固话处理：向泥浆中投入一定量的泥浆固化剂，使其转化成可用的土壤类固体，可以就地掩埋，或进一步处理，作为建筑材料等，处理起来比较麻烦，粉尘颗粒较大。

3）土壤耕作法：将泥浆充分打碎，与土壤表面土混合进行耕种，利用土壤自身的净化特性让泥浆的降解，最终达到无害化处理泥浆的目的[1]。简单易行且成本低，但在进行之前需要对土壤的结构进行分析，且对适宜的土壤所能投放的泥浆量有严格限制。

4）自然沉淀法：对泥浆不再进行任何人工处理，直接放置在沉淀池中，慢慢沉淀，一段时间后泥浆沉淀物与上层澄清液自然分离，此方法需要远离水源、且安全隐患较大、所需时间长。

二、泥浆及泥浆现状

（一）泥浆

泥浆是粘土的微小颗粒在水中分散、并与水混合形成的半胶体悬浮液。泥浆用粘土或膨润土加水搅拌而成。地基与基础工程中泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。正确地使用泥浆，可以保证钻孔安全钻进。使用泥浆时，一定要根据不同的地层性质随时加稠或冲稀，在施工中泥浆的性能通常指泥浆的粘度、含砂率、比重（或密度）、流动性及触变性等指标，其优点在于：（1）泥浆能在孔壁形成一层薄而韧的泥皮，能保护孔壁、防止坍塌、掉块而引起的卡、夹钻事故；（2）利用泥浆内部的结构强度悬浮岩粉，使得在停钻、停泵时，岩粉不至于很快沉入孔底，防止埋钻事故；（3）泥浆具有一定的粘度，在有裂隙或破碎地层中钻进，可以堵漏、防止漏失，减少冲洗液的消耗。

（二）泥浆现状

目前，泥浆在地下工程施工中应用极为普遍，地下隧道盾构和地下基础工程的施工，都会产生大量泥浆，在国内的建设项目中，工程泥浆一般直接排放，外运出场自然沉淀或掺入水泥固化，这样处理泥浆的方式是成本高，处理效率低。在利益的驱使下，有的直接排放，造成河流生态污染和城市排水系统堵塞等问题。因此工程泥浆无害化处理及资源化利用已经成为社会迫切需要解决的问题。

三、泥浆处理过程

泥浆脱水平台是集机、电、液于一体的先进分离机械设备。它由以下几部分组成：即机架部分、过滤部分（滤板、滤布）、拉板部分、液压部分和电器控制部分（见图 1）。

图1

（一）机架部分

机架部分是机器的主体，用以支撑过滤部件，它主要由止推板、压紧板、油缸体和主梁等部件组成。机器工作时，油缸体内的活塞推动压紧板，将位于压紧板与止推板之间的滤板、滤布压紧，以保证带有压力的泥浆浆在滤室内进行加压过滤。

（二）过滤部分

过滤部分是由按一定顺序排列在主梁上的滤板和夹在滤板之间的滤布组成，滤板和滤布的相间排列，形成了若干个独立的过滤单元——滤室（见图2）。

过滤开始时，泥浆在进料泵的推动下，经止推板上的进料口进入各滤室内，并借进料泵产生的压力进行过滤。由于滤布的过滤作用，使固体颗粒留在滤室内形成泥饼，泥浆里的水分由出水口和管道排出，达到泥土和水的分离的效果。

（三）拉板部分

自动拉板部分由液压马达或低速电机、机械手、传动机构和暂停装置等组成。液压马达或低速电机带动传动链条从而带动机械手运动，将滤板逐一拉开。暂停装置可随时控制拉板过程中的停、进动作，以保证拉板机构拉板卸料的顺利实现。

泥浆脱水平台在处理泥浆时。首先，检查每个滤室滤布是否整洁完好，压紧每个滤室的筛板，避免在泵送泥浆时漏浆现象[2]。其次，将泥浆泵送至絮凝箱，根据泥浆含水率高低选择是否加入絮凝剂，如果加入絮凝剂，搅拌泥浆，使泥浆快速絮凝，通过进料泵输送至每个滤室，加入絮凝剂也可以提高泥浆脱水平台处理泥浆的效率。接着，等泥浆充满每个滤室，压缩滤板，使水分快速过滤流出。然后，等出水口的流速成滴水状流出时，停止压缩，松开滤板。最后，拉开滤板，使泥饼依靠重力掉落在传送带上。泥饼卸载之后，清洗每个滤室中滤布上的废渣，根据出水口的流出水的清浊更换滤布，做下一循环工作，泥浆脱水平台处理泥浆流程（见图3）。

图2 泥浆脱水平台中滤室（滤板、滤布）

图3 泥浆脱水平台工作流程图

四、泥浆的处理方法

泥浆的常规处理方法有以下几种：

3）土壤耕作法：将泥浆充分打碎，与土壤表面土混合进行耕种，利用土壤自身的净化特性让泥浆的降解，最终达到无害化处理泥浆的目的。简单易行且成本低，但在进行之前需要对土壤的结构进行分析，且对适宜的土壤所能投放的泥浆量有严格限制。

根据现场作业，产生的泥浆由于含有颗粒稍大的砂石或碎岩带有棱角，会对滤布产生破坏，同时也是提高泥浆处理的效率。首先，对现场回浆进行筛沙机过滤，将泥浆中的砂石和岩屑分离出来，分离出的泥浆统一放置在泥浆箱里，累计泥浆量满足泥浆脱水平台工作需求量时，再进行泥浆脱水分离。

首先，按下“压紧”按钮，活塞杆前移，压紧滤板，达到标定上线压力时，电机自动关停。压滤机进入自动保压状态。进入保压状态后，检查各管路阀门开闭状况，将泥浆通过泥浆泵泵送至絮凝箱，由进料泵输送，经由止推板前的管道和阀门至每个滤室。泥浆进入各滤室，在规定压力下实现加压过滤，泥浆里的水分会随着压力的增大逐渐透过滤布从滤室里渗透出来，当压力表在2mpa 时停止加压。留在滤室的泥土因为压缩，形成泥饼。按下停止按钮，压紧指示灯熄灭，自动保压状态解除，按下“松开”按钮，活塞回程，滤板松开。活塞回退到位后，压紧板触及行程开关而自动停止，回程结束。

按下“拉板”按钮，拉板系统开始工作，将滤板逐一拉开，同时滤饼靠自重自动从滤室脱落，落在下面的传送带上，由传送带将泥饼送至渣土车，由渣土车转运渣土池，在拉板过程中，可以暂停。由推拉杆控制拉板过程的停止、进行保证卸料进行。

表1 泥浆脱水平台处理泥浆成本

五、泥浆处理结果

党的十九大以后，国家大力提倡生态文明建设，习近平总书记多次强调，要“像保护眼睛一样保护生态环境，像对待生命一样对待生态环境”。作为一家专业的地基基础工程施工企业，为了积极响应党的十九大号召，为了实现泥浆“零排放”这一行业性的创新目标，公司在广州市金融城枢纽站项目生产中，引进泥浆脱水分离器对产生的泥浆进行泥水脱水分离，将泥浆分离成泥饼和清水，取得了良好的效果，达到绿色生产的目标。

以往如此大量的泥浆处理都是采用外运出场的方式处理，外运成本高，且不能符合国家环境保护的要求。采用泥浆脱水分离器对泥浆进行脱水分离，将泥浆泵送至絮凝箱，根据泥浆含固率，选择时是否加入絮凝剂。如果加入絮凝剂充分混合、絮凝，将混合之后的泥浆通过脱水平台自吸至压滤机中的每个滤室，通过压缩将泥浆里的水分挤压出滤布，泥浆中的泥土通过筛板对滤布的挤压形成泥饼。压缩至无水流出，卸载压缩，泥饼垂落在传送带上，通过传送带输送至渣土车内，完成泥浆的分离。分离出的水达到直接排放的标准，也可作为文明施工用水循环利用，压缩成的泥饼，可用于回填。此举措实现泥浆“零排放”，既能保护生态环境，生产出的固体物、清水又可以循环利用，有效地改善了工程排污对生态环境的影响，降低了施工过程中的能耗。

（一）成果

泥浆脱水平台在如意坊站地下连续墙的施工生产中，可以达到25m³每小时的速度进行泥浆压缩脱水分离，脱水分离效率高，可连续工作24 小时，操作方便，一人即可进行分离泥浆作业，压缩过滤后的泥饼含水可率达到50%。根据广州市市场价格，泥浆外运处理市场单价每立方米约为50 元，泥浆脱水平台处理泥浆成本约为18.5 元（包含泥饼外运处理）如表1 所示。

泥浆脱水平台分离泥浆成本较低，分离泥浆处理费用比外运泥浆处理费用支出减少近63%。在基础工程施工过程中产生大量的泥浆，平均1m³土产生3m³泥浆，项目为减少泥浆处理成本，采用泥浆脱水平台处理泥浆降低生产成本，增加项目利润。

与常规泥浆处理方式相比，泥浆脱水平台处理泥浆效率更高，处理泥浆的方式更加科学。做到无害化处理，资源化利用，零污染，绿色排放。分离出来的水，经广州中科检测技术服务有限公司抽样检测，符合国家二级排放标准。对排放水循环利用，用于文明施工，清洗路面，清洗工程车辆，节约施工用水约36.4%。泥饼可以烘干粉碎处理，做膨润土用于新的项目制作泥浆，也可以用于陶瓷工艺[3]。达到绿色生产的目标。泥浆现场直接脱水分离，避免机械运输带来的各种不利影响。同时也避免了废弃泥浆对自然生态造成的影响。（见图4、图5、图6）