基于铁路桥梁施工废弃泥浆实用处理技术的探讨

万应强

（广西柳梧铁路有限公司,广西 南宁 530000）

0 引言

铁路桥梁工程常用的废弃泥浆处理方式以就近排放、沉淀处理为主，不符合国际环保要求，极易引发不必要的环境纠纷。发达国家高成本的废弃泥浆处理方式同样不适应于我国。鉴于此，相关部门需要针对我国铁路桥梁工程施工建造情况进行严密分析与计算，在此基础上有针对性地采取处理技术，以便获得最佳处理效果。

1 工程概述

某高铁在桥梁施工前，区域内土质为黏土，采用回旋钻孔机钻孔，泥浆通过钻机的空心钻杆从钻杆底部喷射出。该项目中泥浆用量为3 000 m3，施工结束后产生大量废弃泥浆，为减少对生态环境造成的破坏与污染，决定对可回收利用的废弃泥浆进行处理采用。

2 铁路桥梁施工废弃泥浆处理原则及必要性

2.1 铁路桥梁施工废弃泥浆处理原则

废弃泥浆处理对铁路桥梁工程具有非常重要的意义。在施工过程中需要遵循如下处理原则：在施工时若采用钻孔灌注桩技术，施工单位就需要配合使用具有泥浆循环利用功能的施工机械，通过泥浆重复利用减少废弃泥浆产出量；施工前做好地形、土质、水文等自然环境的勘察工作，在此基础上合理规划设计存储池、沉淀池的具体位置，尽量避开土质疏松、裂缝溶洞等区域，降低废弃泥浆外漏风险，避免对周边环境造成不良影响；计算整个工程需要使用的泥浆总量，科学设定存储池、沉淀池容量，确保泥浆得到合理利用、有效回收；收集、整合铁路桥梁施工区域全部环境、生活信息，计算废弃泥浆对施工区域所处环境的影响程度，为废弃泥浆处理技术的选择提供可靠数据参考。

2.2 铁路桥梁施工废弃泥浆处理必要性

铁路桥梁施工产生的废弃泥浆成分较为单一，如果只是采取就近排放、沉淀处理的处置方式，势必会给周边环境带来不可逆的影响。若废弃泥浆混入自然水系统会增加水体泥沙含量，使周边河道泥沙淤积、洪涝灾害频繁发生；若废弃泥浆流入田野，不仅影响农作物正常生长，还会对土壤理化性能产生不良影响；若废弃泥浆混入城市循环系统，会对城市环境、居民生活、日常出行产生诸多不良影响。

鉴于此，政府职能部门需要加强铁路桥梁施工废弃泥浆处理的监督管理力度，将环境保护作为工程建设的基本原则，结合工程实际选择合理的泥浆处理技术，为生态环境保护、和谐社会构建贡献力量。

3 铁路桥梁施工废弃泥浆的性质特征与危害

3.1 性质特征

泥浆是按照一定比例将水（油）、黏土（膨胀土）、添加剂（纯碱、石灰等）混合在一起的混合物。混合过程中要确保泥浆的各项指标与参数符合要求。细分散水基泥浆是铁路桥梁钻孔中所使用的泥浆。铁路桥梁施工中废弃泥浆的性质特性如下：

（1）污染成分单一，处理难度小。在施工泥浆配置期间并未添加各类有毒有害物质或者试剂，施工期间泥浆的物理性质并不会发生变化，所以，在处理时整体难度较低。

（2）胶体稳定性强，难以自然沉淀分离，且超细颗粒与水一起组成水基泥浆，其直径一般在20 μm以内，具有较强的稳定性。废弃泥浆的胶体性质并不会发生改变，沉淀时需要沉淀池的面积较大，会占用大量土地，且整个沉淀周期较长[1]。

3.2 危害

废弃泥浆的成分比较单一，若不加以处理，直接排放到自然中，会给生态环境造成极大的影响与破坏。比如，将其排入水体中，会增加水体的泥沙含量，产生河道淤积问题，遇到洪涝灾害会加重灾害程度[2]；如果将废弃泥浆直接填埋，会对土地上的作物以及周边土壤产生危害；假如将废弃泥浆排放到城镇环境中，会对城市环境卫生产生影响。由此可见，铁路桥梁施工废弃泥浆对生态环境产生的危害较大，因此，需对废弃泥浆进行科学处理，确保在处理合格后排放到自然环境中[3]。

4 铁路桥梁施工废弃泥浆实用处理技术

铁路桥梁施工废弃泥浆处理技术中，比较常见的技术有自然沉淀法、化学絮凝法与土地耕作法。

4.1 自然沉淀法

自然沉淀法在铁路桥梁施工废弃泥浆处理中比较常见，将废弃泥浆放置到低洼地或者简易沉淀池中，在静止一段时间后将上面的上清液排去，就可以填埋复垦沉淀底泥[4]。如果当地对环境比较敏感，则要在自然沉淀结束后，将底泥运输到指定位置进行填埋。这种方式在具体应用中操作简单、成本较低，但由于废弃泥浆胶体稳定性较强，使用自然沉淀法无法有效实现固液分离，且沉淀周期较长，临时沉淀时需占用大面积土地，一旦遇到雨季就会导致沉淀池中的废弃泥浆发生外溢，对周边环境产生影响。所以，在使用自然沉淀法时，要求做好沉淀池位置、沉淀周期等各项参数的控制，并对沉淀全过程做好监督与检查。

储泥池要与沉淀池分开，并联设置，储泥池溢流进入沉淀池。按照淤泥循环利用工艺需求设置储泥池容积，按照孔体容积的1～2倍估算储泥池容积，按照孔体容积2～3倍估算沉淀池容积[5]；有效深度与超高需要分别控制在3.0 m以内与0.5 m以上。当储泥池兼作沉淀池时，要按照孔体容积的3～5倍估算容积。由于泥浆具有防渗效果，池底无须再做防渗处理。

4.2 化学絮凝法

化学絮凝法能克服自然沉淀法的各项缺点，将絮凝剂加入废弃泥浆中，可破坏泥浆体系的化学稳定性，水与固体颗粒能快速分离；排除上清液，使泥浆减量与干化，并运输到指定位置进行填埋。这种方法处理废弃泥浆周期短，临时占地面积小，但整个操作过程相对比较复杂，且需使用絮凝剂，投入成本高，同时要求絮凝剂无毒害，不可再次造成污染[6]。化学絮凝处理法中絮凝剂的选择是关键所在，不同絮凝剂的机理与性能各不相同。常见的絮凝剂及其机理如表1所示。

表1 常见的絮凝剂及其机理

在施工结束之后需一次性完成处理，储泥池可兼作沉淀池，按照孔体容积的3～5倍设计其容积；有效深度与超高需要分别控制为3.5 m以内与0.5 m以上；在处理过程中要将储泥池与沉淀池分开，按照孔体容积的1～2倍估算沉淀池容积；有效深度与超高需分别控制在3.0 m以上与0.5 m以上。

4.2.1 絮凝池的作用

在废弃泥浆处理中，絮凝池发挥着重要作用。将混凝剂加入泥浆中，与泥浆混合在一起，可使泥浆胶体杂质的稳定性被破坏，再在絮凝池中让较稳定的胶体颗粒产生碰撞、凝聚，然后用沉淀方法将絮体去除。

4.2.2 反应条件

微小颗粒接触与碰撞使絮体长大，高分子络合物、微小颗粒碰撞是影响絮凝效果的两个因素。高分子络合物会在混凝剂水解后产生，然后形成吸附架桥的联结能力[7]；微小颗粒相互之间的碰撞可由碰撞概率决定，增加速度梯度是增加碰撞概率的有效手段，通过水体能耗的增加，可使絮凝池的流速增加。

4.2.3 投加要求

在絮凝池中投加絮凝剂，需要药剂与污水碰触的机会较高，为增加碰触机会，可利用搅拌或者增加水流流速的方式。流速增加可依靠水流与折板碰撞实现，水中颗粒碰撞机会增加，絮体实现凝聚；搅拌时长为5 min，将添加的水温控制在20 ℃，确保絮凝效果。

4.2.4 絮凝剂的配制

使用自来水将PAM配制为形态为0.1%～0.2%水溶液，在水中加入PAM后需不断搅拌，确保PAM能均匀落在水中，使PAM在入水后能保持分散的单独颗粒，配制好的溶液必须当天用完。在废弃泥浆中加入PAM，要求PAM与泥浆得到充分混合，混合时间为10～30 s，最长不宜超过2 min。泥浆中的胶体、悬浮物的浓度等会影响PAM的使用量[8]。

4.3 土地耕作法

在土壤表层撒上废弃泥浆，在机械耕作方式下使其与土壤混合在一起，通过自然微生物的作用，可将有害物质吸收与降解。在处理时需选择合适的土壤结构与土地资源，确保良好的处理效果与较低的成本。但是当在土壤中一次性加入太多量的泥浆，会影响土壤的透气性，严重时会导致土壤出现板结与盐碱化[9]。将废弃泥浆与草木灰等农家肥一起投放，可改善土壤透气性，土地肥力也会增加。

5 废弃泥浆实用处理技术应用要点

5.1 处理工艺

该项目在对废弃泥浆处理期间，由于泥浆污染物含量不高，所以采取的方式为混凝沉淀固液分离+排除上清液+回填废弃泥浆的工艺流程。对泥浆池占地进行测量，对泥浆的体积进行计算，然后对泥浆密度进行测定，并按照科学的方式确定加药量。采取自动加药的方式投加絮凝剂，并使用泥浆泵搅拌，形成絮团后静止一段时间排放上清液，直接将底泥覆土填埋，底泥经过处理不会对土壤和农作物产生影响。

5.2 絮凝剂选择

聚丙烯酰胺3型、明矾等是当下市场上比较常见的几种絮凝剂。聚丙烯酰胺3型中AP-120（阴）、AP-80（非离子）、CP8530（阳）适应的泥浆颗粒度分别为细、粗、细；可堆放性分别为好、一般、较好；固液分离分别为0.8、0.9、0.9。明矾与硫酸钡适应的泥浆颗粒度均为细，可堆放性分别为一般、一般、不可；固液分离分别为0.9、1.1、1。针对实际情况选择合适的絮凝剂，能获得良好的处理效果。

5.3 做好上清液溢出处理

在废弃泥浆处理期间，为避免上清液溢出，需做好各项应对措施：

（1）将全部上清液及时排出[10]。

（2）填埋时所选择的土要求含水率较低。

（3）在泥浆池中部进行填埋，并适当搅拌。

（4）泥浆处理密度在1.3 g/cm3以上时可在泥浆池四周做好围挡工作。

（5）地面在水蒸发后可能出现塌陷情况，要适当增加填土高度。

5.4 废弃泥浆处理装置

在泥浆池中废弃泥浆装置可悬浮在上面，能实现固体药剂的定量添加；可对泥浆进行搅拌；同时也能将上清液及时排出。废弃泥浆处理装置的主要部件：

（1）加药系统。包括储药斗与加药电机。加料机加药可在转动轴的作用下实现，并能调节转速与加药量。

（2）泥浆循环泵系统。由循环水箱、循环泵等共同组成该系统，在循环水箱中加入药剂后，可与泥浆共同进入循环泵，药剂与液体混合在一起，在水池内进入水管，在池内形成泥浆环流，使药剂与泥浆充分反应。

（3）清水泵系统。絮团生成并沉淀一段时间后需将清水泵开启，排出清水。

（4）浮筒系统。在液面上可实现设备的悬浮。

（5）控制箱。对加药进行控制，启停循环泵与清水泵。

（6）螺旋离心机。能在高速旋转期间，实现固液分离。

废弃泥浆处理装置各项性能均应符合要求，确保泥浆处理的有效性。

6 结语

铁路桥梁施工废弃泥浆实用处理技术的有效应用，能确保泥浆处理实现无害化。目前较为有效的处理技术为化学絮凝法，也是当下研究的主要方向。在使用化学絮凝法时，要合理选择絮凝剂，做好工艺流程控制，提升泥浆处理效果。随着科技的不断发展，废弃泥浆的处理质量会不断上升，推动绿色铁路建设，为实现我国社会经济的可持续发展提供保障。