地下工程泥浆零排放处理技术

2023-08-05 122 上传者：管理员

摘要：本文针对城市发展建设中深基坑施工产生的大量泥浆，提出一种地下工程泥浆零排放处理的施工工艺，大大节省了经济成本，同时节约水资源，减少了泥浆排放对环境的污染，起到了泥浆变废为宝的效果。

关键词：
半胶体悬浮液
工程泥浆
微小颗粒
泥浆处理
零排放
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工程泥浆是黏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。在地下工程施工中（如桩基、基坑支护等），容易产生大量的工程泥浆。适量的泥浆可以起到保护井壁的作用，然而过量的泥浆给施工带来很多困扰。在建筑工程中，一般对多余泥浆的处理方式是将泥浆外运至垃圾场，让其自然风干。但是这种处理方式均不利于项目的成本控制、进度控制及环境保护。结合公司多年来的施工经验和资源，本文采用完整工艺的零排放地下工程泥浆处理技术，拟有效控制成本、增加施工效率，同时减少环境污染。

1、工程概况

本工程为先行区污水处理厂项目，主要单体包括综合楼、紫外线消毒池及地下箱体。其中地下箱体为深基坑工程，长度134.5m，宽度89.5m，深度17.5m。支护形式为φ800支护桩+φ800三轴搅拌桩；桩基形式为φ800灌注桩，桩长29m，数量1107根。本工程的基坑支护和桩基施工中，容易产生大量的工程泥浆，为此，采用了一种零排放地下工程泥浆处理技术。

2、工艺流程

(1）现场废弃泥浆输入泥浆净化装置。由泥浆净化装置对泥浆进行第一次分离处理，目的是为了筛选出泥浆中的砂土。

(2）泥浆经净化装置除砂后进行回收，转入二次泥浆池。

(3）泥浆通过泵送进入配药箱。在配药箱中，泥浆与絮凝剂进行快速的反应，使泥浆中的土颗粒处于悬浮絮凝状态。

(4）由离心机或压滤机进行二次分离处理，进一步将泥浆中的中细颗粒与水分离。

(5）清水回收再利用、分离出的黏土开发再利用。该工艺分离出的砂性土、黏土和清水，可以现场循环利用及开发再利用，该泥水分离工艺流程见图1。

图1泥浆泥水分离循环利用工艺流程图

3、主要技术内容

3.1一级分离

一级分离采用振动筛进行分离，其工作原理示意图见图2。

(1）通过进浆管将泥浆从废弃泥浆池抽吸出来，进入泥浆净化装置的粗筛，将泥浆中较大的颗粒筛选出来，剩余泥浆进入储浆槽。

(2）储浆槽内的泥浆由泥浆泵抽吸出来，从水力旋转器的进浆口切向射入，进入细筛装置进行筛选和脱水，将分离出来的砂土收集起来进行开发再利用，剩余泥浆重新回到储浆槽内，而处理后的干净泥浆从旋流器溢流管进入中储箱，然后从出浆管排出。

图2一级分离工作原理示意图

3.2二级分离

二次分离即为离心分离，其系统主要由离心机和配药箱组成。经过一级分离后的工程泥浆进入二次泥浆池内，泥浆通过泵送进入配药箱与絮凝剂进行快速反应，使泥浆中的土颗粒处于悬浮絮凝状态，再通过离心机处理，分离出清水和泥土，分别进行回收再利用。

3.2.1带式压滤机分离

一级分离（即振动筛处理）过的工程泥浆流至储浆池中，通过泵送输送到混合器（见图3）中与絮凝剂（PAM+PAC）混合，使泥浆中的土颗粒处于悬浮絮凝状态，具有更好的沉降性能。之后通过送料口进入带式压滤机，通过重力脱水、低中压脱水和高压脱水区进行压滤处理，分离出清水和泥饼，工艺流程见图4。

图3混合器

图4带式压滤机工艺流程图

3.2.2板框式压滤机分离

通过一级分离过的工程泥浆流至储浆池中，然后将泥浆泵送至板框式压滤机滤板（见图5）中，之后进行加压处理，滤出水分（见图6），并将水收集至水箱进行后续循环使用。压滤过程完毕后拉开压紧板卸料，泥饼受到重力将落至下方的皮带输送机运送至堆放地点，若泥饼在重力下不能掉落，则需人工将其铲落。

图5板框式压滤机滤板

图6板框式压滤机过滤效果

3.3泥浆分离物回收利用方式

一级分离出来的砂土可以作为透水路面和工程中桩孔的回填进行使用；二级分离出来的清水可以作为施工用水在工程建设中使用，泥土可以应用于绿植墙和地砖。

3.4絮凝剂的应用

3.4.1絮凝剂的工作原理

絮凝剂一般为有机高分子聚合物，其理论基础为“聚并”理论。絮凝剂与泥浆混合后，絮凝剂中带有正（负）电性的基团和水中带有负（正）电性的难于分离的一些粒子或者颗粒相互靠近，降低其电势，使其处于不稳定状态，并利用其聚合性质使得这些颗粒集中，并通过物理或者化学方法分离出来，形成大颗粒。

3.4.2絮凝剂的投加位置

工程建设中，泥浆与絮凝剂的反应时间比较短，所以絮凝剂的投加位置设置在离心机的进料口处。絮凝剂的投加位置主要和物料以及絮凝剂的反应时间有关，如果物料和絮凝剂的反应时间较长，可以把投加位置前移。

3.4.3絮凝剂的熟化时间

絮凝剂遇水溶解有个溶胀过程，一般配制浓度为0.1%～0.4%，熟化时间在45～60min，冬天低温时可能需要更长的时间。絮凝剂自动投配装置在设置好制备浓度后，装置自动从储粉仓中分配粉剂量与当量的水混合搅拌，搅拌至足够的熟化时间后即可直接泵送使用。

3.4.4脱水效果与絮凝剂投加量关系

絮凝剂投加量过多，一方面造成药剂的浪费，另一方面会使分离出的水和泥土更具有粘性，不利于回收再利用。絮凝剂投加量过少，物料与絮凝剂不能完全反应，絮凝效果达不到要求。所以，要严格控制絮凝剂的投加量，适量的絮凝剂才能得到最佳的脱水效果。

本技术有效促进了工民建钻孔灌注桩领域泥浆分离水平的进步，通过采用智能零排放泥浆分离系统，将泥浆分离为砂土、黏土、清水三种资源，并分别进行开发利用，改变了传统泥浆处理的落后现状。

4、主要技术指标

(1）单套设备占地面积约90m2（不含泥浆储存池占地），用电功率约80k W。

(2）使用温度：0～+50℃。使用环境：无腐蚀性、可燃性气体。使用环境湿度/贮存环境湿度：5%～95%（不结露）。

(3）处理泥浆比重宜为1.2～1.35。

(4）絮凝剂需根据泥浆具体性能指标进行选用，一般掺量为0.05%～0.1%。

(5）压滤机的滤带张紧气压为0.3～0.5MPa，可根据处理后泥饼含水率要求进行调整。

(6）清洗耗水量8～25m3/h，正常处理过程使用分离水以及内循环使用。

(7）单台设备处理效率20～40m3/h，可根据现场处理能力要求进行设备选型。

5、经济、环境效益分析

5.1经济效益

分析传统泥浆护壁钻孔灌注桩施工，通常采用回转钻机钻成孔，根据工程实际经验总结，对每立方米的钻孔量泥浆进行成本分析，分析表见表1。

表1每处理1m3泥浆成本分析

采用泥浆分离技术后，可以实现工程泥浆零排放，同时可以大大提高水资源回收再利用，较回转钻机直接节约经济效益264元/m3，若能将该“智能泥浆分离系统”的泥浆分离成本控制在264元/m3以内，则该系统非常具有市场推广前景。

5.2环境效益

该技术通过一整套“智能零排放泥浆分离系统”的应用，可在现场对废弃泥浆进行处理，将泥浆分离为砂土、黏土、清水三种资源开发利用，改变了工民建行业桩基施工传统泥浆处理的方式，具有节约水资源、减少泥浆排放对环境的污染、泥浆变废为宝的效果。

6、结语

零排放地下工程泥浆处理技术解决了传统泥浆外运造成的施工成本高、施工效率低、污染环境等不利影响。提高了企业的施工技术水平，增加了企业的施工经济效益，减少了对环境的污染，提高了企业的社会形象，希望这项技术的应用能得到广泛的推广。

文章来源:陈建春,陈立东,谢遵赛等.零排放地下工程泥浆处理技术[J].安装,2023(08):86-88.

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期刊名称：安装

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出版地方：北京

专业分类：建筑

国际刊号：1002-3607

国内刊号：11-5267/TU

邮发代号：80-472

创刊时间：1981年

发行周期：月刊

期刊开本：大16开

见刊时间：10-12个月

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