桥梁施工中的泥浆废水处理技术研究

2023-01-08宋会民

交通世界 2022年9期

关键词：药罐絮凝剂离心机

宋会民

（高邑县公路管理站，河北石家庄 051330）

0 引言

桥梁工程施工中会产生大量的泥浆废水，其中含细小颗粒和胶状物质，且污染物种类较多，未经处理随意排放，会使环境受到破坏，所以有必要采取措施对泥浆废水妥善处理，使其达到排放标准，最大限度减轻污染。借此就桥梁施工中泥浆废水处理工艺展开分析探讨。

1 工程概况

某桥梁工程项目，全长988m，上部结构采用的是预应力混凝土简支T梁，桥跨为2×32m；主塔为钢筋混凝土结构，桥面以上呈倒Y形；下部结构为钻孔灌注桩基础，圆端形等截面桥墩，矩形承台。桥梁施工过程中，不可避免会产生大量废弃的泥浆，由此会对土壤、水环境造成污染，必须对泥浆废水有效处理。下面重点对该桥梁施工中的泥浆废水处理工艺展开分析。

2 泥浆废水处理工艺在桥梁施工中的应用

2.1 泥浆废水处理方案

在桥梁桩基础施工中，需在钻孔时采用泥浆护壁，因此使得泥浆成为该分项工程中不可或缺的重要材料。钻孔过程中运用泥浆能起到吸附热量的效果，从而进一步降低温度，破碎的岩石碎屑会随之浮出，同时还具有调整密度、平衡内外压力的作用，对整个钻孔施工起到有效的保护。由于地层中自然浆液的溢出，使得用于护壁的泥浆成分遭到破坏，为解决这一问题，需要向泥浆内加入适量的添加剂，以此来优化泥浆性能，而部分泥浆会彻底废弃。不仅如此，钻孔时，以膨胀土制成的泥浆不具备再利用性，用完后便会成为泥浆废料，因其本身的构造分散且稳定，加之添加剂的掺入，使其特性更为突出，形成胶体结构。本工程中产生的泥浆废水含有大量的胶体结构，在对各种处理工艺分析后，最终决定选用化学絮凝加机械处理的方法对泥浆废水进行处理。具体的工艺流程如下：收集施工现场产生的泥浆废料，集中放入废泥浆池内，由加药罐加药，经离心机处理后，将分离出来的泥渣外运，上清液经加药罐加药后，进入沉淀池内沉淀，处理后的材料可以重新用于工程施工。

2.2 泥浆废水处理要点

2.2.1 废浆池

在整个桥梁泥浆废水处理工艺中，泥浆池的主要作用是随时收集和贮存废泥浆。据统计，施工现场每个工作日大约能够产生的废泥浆约为300m³左右（上下浮动为10m³）。按照废泥浆在泥浆池内停留的时间为24～72h计算，其容量应在320～960m³[1]。在离心机处理的前提下，场地内现有的废浆池能够满足施工要求，不需要新建。

2.2.2 泥浆泵

在泥浆废水处理工艺中，泥浆泵主要起提升的作用，其能够将废浆池内的废泥浆提升至离心机中。为确保泥浆泵的作用得以充分发挥，要保证其扬程达到使用要求，可随意调节流量大小。大块的泥土容易造成管道堵塞的情况，对此可在污泥泵前端的管子上加装100目的过滤筛网，以此来过滤泥土。

2.2.3 加药罐

废泥浆的颗粒相对比较细小，从而无法实现自然沉降，对此可利用化学药剂，使废泥浆中的颗粒变大。可用于改变泥浆颗粒的药剂分为两类，即有机化学药剂和无机化学药剂，其中有机药剂的使用较为广泛，如聚丙烯酰胺等。大量试验表明，有机絮凝剂的作用优于无机絮凝剂，少量即可达到最佳效果。随着有机絮凝剂的掺入，可以使废泥浆中的颗粒在较短的时间内变大，利用相关设备，便可快速完成固体和液体的分离。在本次泥浆废水处理中，絮凝剂选用浓度为0.1%的聚丙烯酰胺，可按照使用情况对絮凝剂的浓度做适当调整。为加药罐配备搅拌设备，也可选用空压机溶解药剂[2]。需要注意的是，选用搅拌设备时，搅拌叶片尽量不要用铁质材料，因为在聚丙烯酰胺的催化下，容易发生降解反应。为避免加药罐发生故障影响泥浆处理，需配备两个加药罐，一主一备。采用自吸泵加药，要求选用的自吸泵功率与使用需要相符，避免压力不足，影响药剂与泥浆的混合。

2.2.4 离心机

（1）离心机是泥浆废水处理工艺中的核心设备，根据使用需要，选取卧螺离心机，其转鼓的直径和长度分别为550mm和1 900mm，最高转速为2 650r/min，主电机的功率为55kW，自带变频调速功能[3]。离心机功率达到最大时，通过高速旋转会产生明显的离心力场，向其中投入悬浮液后，在场效应的影响下，悬浮液内的固相物会被抽离至离心机的转鼓表面，而在转鼓与螺旋之间转速差的作用下，转鼓表面的固相物质会被传递出来，剩余的澄清液则会从溢流口流出，由此便完成固体与液体的分离。而随着絮凝剂的掺入，使废泥浆中细小的颗粒变大，整个分离过程更加彻底。

（2）在离心机安装的过程中，为防止振动和噪声的增加，不宜将其直接装在钢质的台架上，进料口、出渣和出液口与管道之间采用软连接，避免设备运转时产生的震动传给管道引起共振效应，导致零部件受损。配置离心机工作参数时，要对如下因素综合考虑：处理能力、悬浮液性质、工艺条件以及分离要求等，在保证生产效率的前提下，达到最佳的分离效果[4]。离心产生的泥渣，经传送带运至空旷处集中堆放，统一处理。

（3）离心机安装完毕后，要在使用的过程中对其工况综合调整，使离心机始终保持最佳的工作状态。在调整离心机工况时要遵循如下原则：选择恒定的指标作为参照，据此对差速及其他参数做相应调整，操作方法如下：泥浆废水处理中，絮凝剂的投入量是一个不变的指标，可将之作为参照，保持最大的进泥量，以谷值为起点，逐步加大差速，观察上清液的情况，当差速达到7r/min时，若上清液中仍然存在大量的污染物，则表明进泥量超标，此时要逐步降低，直至获得理想的上清液为止[5]。通过对离心机工况的调整，待设备达到稳定的运行状态后，便可减少絮凝剂的投入量，在最少投药量的工况下得到最佳的上清液含固率，这样离心机便达到最佳的运行状态。

2.2.5 沉淀池

沉淀池的主要作用是沉淀，为达到预期的沉淀效果，要保证沉淀池有足够的深度。当混合的水样与絮凝剂进入沉淀池后，通过一段时间的静置，能够使清水悬浮于上层，可以用这部分配制絮凝剂、清洗机械设备，实现循环再利用的目标[6]。

2.3 现场应用

本次现场应用中，选取的泥浆絮凝参数如下：泥∶水=7∶33，有机絮凝剂为聚丙烯酰胺阴离子，酸碱调节剂为HCL，浓度10%，卧螺离心机。处理前30min，启动离心机预热，随后将泥浆泵送入管道开始絮凝处理，先在1#药剂自吸泵内加入HCL，使泥浆pH值达到6.0～7.5之间；在2#药剂自吸泵内加入聚合氯化铝与泥浆混合，初步脱稳；在3#药剂自吸泵内加入聚丙烯酰胺银离子，与脱稳后的泥浆混合，使密度达到0.2g/L[7]；将离心机设置为2 000r/min，完成混合泥浆固液分离，待达到排放标准的规定要求后，使絮凝体进入沉淀池内沉淀，上清液直接排放。处理后的泥浆废水pH值从11.01降至6.5，COD从37.8mg/L降至35.7mg/L，可见采用的泥浆废水处理工艺合理可行，能够达到预期的处理效果[8]。