巖土工程泥漿固化處理技術研究

張云 林彬 丁靜

隨著國民經濟的快速發展,工程建設項目迅速增長。巖土工程施工的工程量成倍增長,因巖土工程施工很多情況下都為濕作業,在施工中產生大量的廢漿。廢泥漿一般含有高價金屬鹽、有機聚合物、油類等,把這些廢泥漿排放到城市下水道、農田、河塘、海洋將會對土地和水資源造成極大污染。因此,合理地處理廢泥漿是減少鉆探(井)工程對環境污染的重要問題之一。

國外對廢泥漿處理的研究較早,處理的方法也較多,常用的方法有以下幾種:直接排放;注入安全地層或井眼的環形空間;回填處理;坑內密封;土地耕施;固化處理;化學處理;機械分離;化學—機械法。國內目前對巖土工程產生的廢泥漿一般采用注入地層、稀釋排放或自然曬干當作雜土外運等方法處理。

人們對施工廢泥漿給環境造成污染和給工程施工帶來的負面影響有了深刻的認識,其具體表現為:廢漿造成施工環境惡化,增加施工難度,影響施工進度;可能造成污水管道的堵塞,同時廢漿長期積累滲透到地下,造成地下水或河流的污染。因此,如何治理巖土工程廢泥漿是一個亟待解決的工程問題。

1 問題分析

工程廢泥漿的治理一直未得到較好的處理有以下幾個方面的原因:1)建設項目各方未引起足夠的重視,未對工程廢泥漿處理做出嚴格的要求;2)現有的處理工藝技術不成熟,缺乏合適的處理材料,現有的工程廢泥漿處理材料成本較高。

2 泥漿循環及固化處理

在工地現場內選擇設置泥漿循環系統對泥漿進行處理。泥漿循環系統由循環槽、泥漿集中池、沉淀池、清水池等組成。泥漿循環槽根據流向設計為1∶200坡度。巖土工程作業過程中應經常疏通泥漿循環槽,定期清理泥漿循環池、沉淀池。泥漿采用明礬進行離析,使水與泥漿分離,上層清水可用于循環鉆孔使用,沉淀的泥漿用石灰進行處理,待泥漿成堆狀時用挖掘機將其挖起,在場內選擇空地進行晾曬,晾曬后可供以后土方回填使用。

2.1 明礬凈水原理

場內泥漿循環需要合理設計泥漿循環系統,泥漿處理主要利用明礬的凈水能力。

明礬的化學式:KAl(SO4)2?12H2O,它的原理是明礬在水中可以電離出兩種金屬離子:

而Al3+很容易水解,生成膠狀的Al(OH)3:

Al(OH)3膠體的吸附能力很強,可以吸附水里懸浮的雜質,并形成沉淀,使水澄清。所以,明礬是一種較好的凈水劑,能夠用于泥漿的凈水處理,起到分離泥漿和清水的作用。但是實際處理泥漿時,明礬,石灰的用量需要經過試驗分析才能最終得到合理的明礬、石灰用量。經過試驗分析,明礬用量為15 kg/m3,石灰用量為20 kg/m3。

2.2 措施落實

2.2.1 施工準備

根據工程現場實際情況,在總平面圖上合理組織設計,規劃好泥漿槽、泥漿集中池、沉淀池、清水池等,力爭做到費用優化,安全環保。

2.2.2 進行泥漿循環及處理作業

泥漿循環走向示意圖見圖1。

1)利用前期開挖好的泥漿槽、泥漿集中池、沉淀池、清水池等設施,將鉆孔作業產生的泥漿通過泥漿槽流入泥漿集中池;2)用泥漿泵將泥漿集中池中泥漿抽入第一級泥漿沉淀池;3)經過沉淀,將第一級泥漿沉淀池中的上層清水放入第一級清水池中,用泥漿泵將剩下的泥漿抽入第二級泥漿沉淀池,此時加入明礬,加強泥漿的攪拌,促使泥漿與水分離;4)第二級泥漿沉淀池經過沉淀后,將第二級泥漿沉淀池中的上層清水放入第一級清水池中,用泥漿泵將剩下的泥漿抽入第三級泥漿沉淀池,拋撒明礬,加強攪拌,使明礬與泥漿充分接觸,促使泥漿與水分離;5)第三級泥漿沉淀池經過沉淀后,將第三級泥漿沉淀池中的上層清水放入第一級清水池中,用泥漿泵將剩下的泥漿抽入泥漿處理池,拋撒生石灰、水泥,加強攪拌,使石灰、水泥與泥漿充分接觸,起到固化泥漿的作用;6)待一級清水池中的清水沉淀后,將上層清水抽入第二級清水池中,供巖土工程循環使用。

2.3 效果檢查

泥漿循環處理后,澄清的水供鉆孔循環使用,節約了水資源。泥漿沉淀后經過固化處理,可供工程回填使用,既經濟又環保。

[1] 王貴和,劉寶林,夏柏如.巖土工程施工廢泥漿固化技術研究[J].探礦工程,2005(9):10-14.

[2] 李桂菊,王 峰,徐 娜.污泥固化技術的進展[J].西部皮革,2005(10):38-40.