introductory

隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,樁基、地下連續(xù)墻及盾構(gòu)等施工產(chǎn)生廢棄泥漿的各類巖土工程越來越多。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國每年產(chǎn)生建筑泥漿約3億m3,而且還在以10％的速度遞增。更嚴(yán)重的是,在巨大的經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動下,一些建筑工地趁監(jiān)管漏洞將建筑泥漿偷排亂排,造成大量市政管道堵塞、水體和土壤的環(huán)境污染。因此,為工程泥漿找到1條綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的處理方式已成為建筑行業(yè)發(fā)展中亟待解決的問題。

1 傳統(tǒng)泥漿處理方式目前,我國建筑廢棄泥漿一般采用槽罐車運(yùn)出坑內(nèi)填埋、簡單機(jī)械處理或化學(xué)固化處理方法。

（1）坑內(nèi)填埋：泥漿直接運(yùn)到指定地點(diǎn)堆放或填埋的處理方法。這樣處理的缺點(diǎn)是排放運(yùn)輸成本高昂,泥渣土需要占用大量堆放場地,代價(jià)巨大。另外,由于盾構(gòu)泥含水量高,有時(shí)甚至呈現(xiàn)半流質(zhì)的狀態(tài),這樣的高含水量渣土如果用一般的貨車進(jìn)行運(yùn)輸,運(yùn)輸途中會嚴(yán)重遺灑,污染環(huán)境。

（2）化學(xué)固化處理：采用絮凝劑使得泥漿的膠體體系被徹底破壞,通過聚結(jié)泥漿中的細(xì)微顆粒來達(dá)到調(diào)整廢泥漿粘土顆粒表面性質(zhì)的目的。采用機(jī)械設(shè)備的作用,輔助泥漿實(shí)現(xiàn)固體和液體分離,液體經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后外排,固相進(jìn)行掩埋或固化處理。此方法缺點(diǎn)是要用到大量的絮凝藥劑和凝聚作用藥劑,將固體和液體分離的儀器設(shè)備價(jià)格昂貴,處理成本高,并且操作流程復(fù)雜繁瑣。同時(shí),分離出來的液體一般還需要進(jìn)一步凈化處理后才能達(dá)標(biāo)排放。目前我國還沒有現(xiàn)場處理這種廢棄泥漿的成套設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。針對樁基、地連墻及盾構(gòu)施工等產(chǎn)生的工程廢泥漿處理過程中泥漿成分復(fù)雜、處理效率低等問題,本文提出1種工程廢棄泥漿多級分離技術(shù),對國內(nèi)解決渣土圍城、實(shí)現(xiàn)泥漿無害化和減量化具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 泥漿多級分離處理技術(shù)

2.1 技術(shù)簡介針對施工過程地層復(fù)雜、泥漿分離效率低等問題,提出1種基于泥漿粒徑分布的多級分離方法,將泥漿按顆粒由大到小順序去除,發(fā)揮各級功效,適用于淤泥、礫（砂）質(zhì)黏性、砂粘復(fù)合等復(fù)雜地層,實(shí)現(xiàn)了廢棄泥漿的高效分離處理。處理后的固相含水量小于35%,綜合處理成本降低20%～30%。

2.2 核心技術(shù)泥漿多級分離處理技術(shù)定義：根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場泥漿測試化驗(yàn)得到的固相粒、液相成分、泥漿特性以及液體排放標(biāo)準(zhǔn)定制泥漿固液分離系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)泥漿中固相顆粒粒徑范圍,將泥漿固相顆粒按粒徑由大到小順序去除,發(fā)揮各系統(tǒng)對應(yīng)處理固相顆粒粒徑范圍的最優(yōu)功效,進(jìn)行泥漿分級處理,將有效提升工程泥漿處理效率、減小處理設(shè)備體量、降低處理成本（見圖1）。

3 多級分離處理系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)組成該技術(shù)采用多級處理模塊化組合設(shè)計(jì)單元：螺旋輸送系統(tǒng)、預(yù)篩處理系、除砂系統(tǒng)、除泥系統(tǒng)、智能加藥系統(tǒng)、絮凝罐系統(tǒng)、離心脫離系統(tǒng)和壓濾系統(tǒng),能夠根據(jù)不同的工況靈活組合配置成適應(yīng)不同工藝需求的生產(chǎn)線工況,分別處理不同固相粒徑、液相成分的泥漿。該設(shè)備分離徹底,回收率高,可降低處理成本（見圖2）。

3.2 工藝設(shè)計(jì)工藝流程：

（1）將廢棄的泥漿通過濾網(wǎng)篩分,篩分后的泥漿通過泵送設(shè)備泵送至泥漿處理器,篩分出的超過管徑的大塊黏土顆粒和泥漿沉渣則通過黏土粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎再泵送。

（2）泥漿到達(dá)泥漿處理器后,通過除砂器進(jìn)行篩分,直徑較大的砂顆粒排出到固相收集器,分離出的工程特性好的砂可以進(jìn)行再利用。

（3）泥漿再運(yùn)行到除泥器進(jìn)行除泥,去除其中的非黏土顆粒,泥土進(jìn)入固相收集器。

（4）泥漿通過藥房按比例加入絮凝劑,絮凝劑比例需現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。

（5）絮凝后的泥漿通過離心機(jī)進(jìn)行分離,分離出固相及不含固體的清水,固相進(jìn)入收集器,清水經(jīng)檢測合格進(jìn)行外排,不合格進(jìn)入藥房進(jìn)行二次加藥處理,然后外排。

（6）剩下的泥漿則進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾,分離成為硬度很高的泥餅和不含固體的清水固相進(jìn)入收集器。清水經(jīng)檢測合格進(jìn)行外排,不合格進(jìn)入藥房進(jìn)行二次加藥處理,然后外排（見圖3）。

3.3 “零排放”閉環(huán)節(jié)能處理系統(tǒng)閉環(huán)節(jié)能處理技術(shù)主要是通過溢和泵送來實(shí)現(xiàn)。各級處理系統(tǒng)有向上一級反饋的溢流設(shè)計(jì)：除砂暫存罐→預(yù)篩暫存池；除泥暫存罐→除砂暫存罐；絮凝罐上清液→清水池。通過溢流既能解決過載問題也能實(shí)現(xiàn)循環(huán)處理。壓濾機(jī)排出的清水可以用于噴淋預(yù)篩分系統(tǒng)和調(diào)制絮凝劑,實(shí)現(xiàn)從原料輸入到成品產(chǎn)出的生產(chǎn)全過程閉環(huán)運(yùn)行,全過程廢棄物“零排放”。系統(tǒng)閉環(huán)技術(shù)的應(yīng)用和設(shè)想使系統(tǒng)具備兩個優(yōu)點(diǎn)：

（1）廢棄物循環(huán)處理,能夠分離更多的提取物,可二次利用；

（2）系統(tǒng)不存在過載能夠連續(xù)工作,處理效率高。

3.4 智能加藥快速絮凝系統(tǒng)智能加藥快速絮凝系統(tǒng)是一種根據(jù)傳感器系統(tǒng)檢測出泥漿的濃度、智能化設(shè)計(jì)加藥的配方、自動計(jì)量藥劑的成套加藥裝置。智能加藥系統(tǒng)主要由干粉機(jī)、攪拌機(jī)、藥品倉、電磁閥、計(jì)量泵、液位計(jì)、流量計(jì)、濃度計(jì)、精細(xì)控制終端等組成,可適用于多個地層土和工程泥漿,添加不同藥劑,在線實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)整藥劑濃度,實(shí)現(xiàn)無人化值守（見圖4）。

3.5 智能化控制系統(tǒng)該控制系統(tǒng)具有智能檢測泥漿固相粒徑、液相成分的技術(shù),并進(jìn)行識別、自動判斷泥漿比重以及分析。選擇最適合工藝路線,遠(yuǎn)程操作,數(shù)據(jù)上傳,便于生產(chǎn)管理,提高生產(chǎn)效率（見圖5）。

4 結(jié)束語近年來,市場上工程泥漿處理技術(shù)主要有離心固液分離與壓濾固液分離兩種方式。采用固液分離法處理泥漿的機(jī)械設(shè)備主要有振動篩、旋流泥漿凈化器、臥式螺旋離心機(jī)等。在實(shí)際使用過程中各有利弊：離心式固液分離技術(shù)占地面積小、可連續(xù)作業(yè)、輔助人工較少,但絮凝固液分離后泥餅含水率較高、處理單方泥餅耗電量較高、費(fèi)用高；壓濾式固液分離技術(shù)泥餅含水率較低、處理單方泥餅耗電量較低,但設(shè)備占地面積大、不能連續(xù)作業(yè)、輔助人工較多。上述處理手段整體效率低,減量化效果不明顯。在此基礎(chǔ)上考慮預(yù)篩分對工程廢棄泥漿絮凝和壓濾處理的影響,本文首次提出了按粒徑分布由大到小順序去除泥漿固相顆粒的處理方法,相對于傳統(tǒng)泥漿處理方式,處理后固相含水量小于35%,成本降低20%～30%以上,處理效率提升；減少場地占用面積,節(jié)約成本,保護(hù)環(huán)境,提升了廢棄泥漿泥水處理效果。該技術(shù)已在深圳地鐵13號線、武漢黃孝河清淤、北京地鐵19號線等項(xiàng)目成功應(yīng)用（見圖6）。

工程泥漿現(xiàn)場處理系統(tǒng)處理后達(dá)到了渣土含水率小于40%的設(shè)計(jì)要求,分離的碎石和砂礫可回收利用,并創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。相對于傳統(tǒng)方法,本文研究的工程廢棄泥漿處理技術(shù)具有突出的環(huán)境效益和社會效益,適應(yīng)“低能耗、低污染、低排放”的低碳需求,值得推廣。

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