廢棄泥漿無(wú)害化處理的應(yīng)用

巫東輝 呂艷海 中煤江南建設(shè)發(fā)展有限公司

泥漿作為一種良好的護(hù)壁材料在地基與基礎(chǔ)工程中應(yīng)用十分廣泛，經(jīng)一段時(shí)間循環(huán)使用以后，會(huì)產(chǎn)生大量的廢漿，常規(guī)的處理方法是外運(yùn)出場(chǎng)，集中排放，這樣處理泥漿的缺點(diǎn)是對(duì)自然生態(tài)環(huán)境影響大、成本高，很難滿足環(huán)保和綠色生產(chǎn)的要求。放射線如意坊站、白云棠溪站等項(xiàng)目在施工過(guò)程中，率先采用泥漿脫水平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱為泥漿脫水平臺(tái)）對(duì)廢棄泥漿進(jìn)行處理，首次實(shí)現(xiàn)泥漿的“零排放”。

一、泥漿處理方法

1）化學(xué)絮凝固話處理分離：在泥漿中加入適當(dāng)?shù)男跄齽┑忍砑觿?，改變泥漿的物理、化學(xué)性質(zhì)，破壞泥漿的膠體系，改變泥漿中黏土表面的性質(zhì)，讓更細(xì)的顆粒粘結(jié)，實(shí)現(xiàn)在某種機(jī)械條件下的固液分離，但在含水率在75%～85%區(qū)間段時(shí)，含固量在15%～25%，比重較大，因而沉淀困難，需要大量的絮凝劑。

2）化學(xué)固話處理：向泥漿中投入一定量的泥漿固化劑，使其轉(zhuǎn)化成可用的土壤類固體，可以就地掩埋，或進(jìn)一步處理，作為建筑材料等，處理起來(lái)比較麻煩，粉塵顆粒較大。

3）土壤耕作法：將泥漿充分打碎，與土壤表面土混合進(jìn)行耕種，利用土壤自身的凈化特性讓泥漿的降解，最終達(dá)到無(wú)害化處理泥漿的目的[1]。簡(jiǎn)單易行且成本低，但在進(jìn)行之前需要對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，且對(duì)適宜的土壤所能投放的泥漿量有嚴(yán)格限制。

4）自然沉淀法：對(duì)泥漿不再進(jìn)行任何人工處理，直接放置在沉淀池中，慢慢沉淀，一段時(shí)間后泥漿沉淀物與上層澄清液自然分離，此方法需要遠(yuǎn)離水源、且安全隱患較大、所需時(shí)間長(zhǎng)。

二、泥漿及泥漿現(xiàn)狀

（一）泥漿

泥漿是粘土的微小顆粒在水中分散、并與水混合形成的半膠體懸浮液。泥漿用粘土或膨潤(rùn)土加水?dāng)嚢瓒?。地基與基礎(chǔ)工程中泥漿的作用是護(hù)壁、攜砂排土、切土潤(rùn)滑、冷卻鉆頭等，其中以護(hù)壁為主。正確地使用泥漿，可以保證鉆孔安全鉆進(jìn)。使用泥漿時(shí)，一定要根據(jù)不同的地層性質(zhì)隨時(shí)加稠或沖稀，在施工中泥漿的性能通常指泥漿的粘度、含砂率、比重（或密度）、流動(dòng)性及觸變性等指標(biāo)，其優(yōu)點(diǎn)在于：（1）泥漿能在孔壁形成一層薄而韌的泥皮，能保護(hù)孔壁、防止坍塌、掉塊而引起的卡、夾鉆事故；（2）利用泥漿內(nèi)部的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度懸浮巖粉，使得在停鉆、停泵時(shí)，巖粉不至于很快沉入孔底，防止埋鉆事故；（3）泥漿具有一定的粘度，在有裂隙或破碎地層中鉆進(jìn)，可以堵漏、防止漏失，減少?zèng)_洗液的消耗。

（二）泥漿現(xiàn)狀

目前，泥漿在地下工程施工中應(yīng)用極為普遍，地下隧道盾構(gòu)和地下基礎(chǔ)工程的施工，都會(huì)產(chǎn)生大量泥漿，在國(guó)內(nèi)的建設(shè)項(xiàng)目中，工程泥漿一般直接排放，外運(yùn)出場(chǎng)自然沉淀或摻入水泥固化，這樣處理泥漿的方式是成本高，處理效率低。在利益的驅(qū)使下，有的直接排放，造成河流生態(tài)污染和城市排水系統(tǒng)堵塞等問(wèn)題。因此工程泥漿無(wú)害化處理及資源化利用已經(jīng)成為社會(huì)迫切需要解決的問(wèn)題。

三、泥漿處理過(guò)程

泥漿脫水平臺(tái)是集機(jī)、電、液于一體的先進(jìn)分離機(jī)械設(shè)備。它由以下幾部分組成：即機(jī)架部分、過(guò)濾部分（濾板、濾布）、拉板部分、液壓部分和電器控制部分（見(jiàn)圖 1）。

圖1

（一）機(jī)架部分

機(jī)架部分是機(jī)器的主體，用以支撐過(guò)濾部件，它主要由止推板、壓緊板、油缸體和主梁等部件組成。機(jī)器工作時(shí)，油缸體內(nèi)的活塞推動(dòng)壓緊板，將位于壓緊板與止推板之間的濾板、濾布?jí)壕o，以保證帶有壓力的泥漿漿在濾室內(nèi)進(jìn)行加壓過(guò)濾。

（二）過(guò)濾部分

過(guò)濾部分是由按一定順序排列在主梁上的濾板和夾在濾板之間的濾布組成，濾板和濾布的相間排列，形成了若干個(gè)獨(dú)立的過(guò)濾單元——濾室（見(jiàn)圖2）。

過(guò)濾開(kāi)始時(shí)，泥漿在進(jìn)料泵的推動(dòng)下，經(jīng)止推板上的進(jìn)料口進(jìn)入各濾室內(nèi)，并借進(jìn)料泵產(chǎn)生的壓力進(jìn)行過(guò)濾。由于濾布的過(guò)濾作用，使固體顆粒留在濾室內(nèi)形成泥餅，泥漿里的水分由出水口和管道排出，達(dá)到泥土和水的分離的效果。

（三）拉板部分

自動(dòng)拉板部分由液壓馬達(dá)或低速電機(jī)、機(jī)械手、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和暫停裝置等組成。液壓馬達(dá)或低速電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，將濾板逐一拉開(kāi)。暫停裝置可隨時(shí)控制拉板過(guò)程中的停、進(jìn)動(dòng)作，以保證拉板機(jī)構(gòu)拉板卸料的順利實(shí)現(xiàn)。

泥漿脫水平臺(tái)在處理泥漿時(shí)。首先，檢查每個(gè)濾室濾布是否整潔完好，壓緊每個(gè)濾室的篩板，避免在泵送泥漿時(shí)漏漿現(xiàn)象[2]。其次，將泥漿泵送至絮凝箱，根據(jù)泥漿含水率高低選擇是否加入絮凝劑，如果加入絮凝劑，攪拌泥漿，使泥漿快速絮凝，通過(guò)進(jìn)料泵輸送至每個(gè)濾室，加入絮凝劑也可以提高泥漿脫水平臺(tái)處理泥漿的效率。接著，等泥漿充滿每個(gè)濾室，壓縮濾板，使水分快速過(guò)濾流出。然后，等出水口的流速成滴水狀流出時(shí)，停止壓縮，松開(kāi)濾板。最后，拉開(kāi)濾板，使泥餅依靠重力掉落在傳送帶上。泥餅卸載之后，清洗每個(gè)濾室中濾布上的廢渣，根據(jù)出水口的流出水的清濁更換濾布，做下一循環(huán)工作，泥漿脫水平臺(tái)處理泥漿流程（見(jiàn)圖3）。

圖2 泥漿脫水平臺(tái)中濾室（濾板、濾布）

圖3 泥漿脫水平臺(tái)工作流程圖

四、泥漿的處理方法

泥漿的常規(guī)處理方法有以下幾種：

1）化學(xué)絮凝固話處理分離：在泥漿中加入適當(dāng)?shù)男跄齽┑忍砑觿?，改變泥漿的物理、化學(xué)性質(zhì)，破壞泥漿的膠體系，改變泥漿中黏土表面的性質(zhì)，讓更細(xì)的顆粒粘結(jié)，實(shí)現(xiàn)在某種機(jī)械條件下的固液分離，但在含水率在75%～85%區(qū)間段時(shí)，含固量在15%～25%，比重較大，因而沉淀困難，需要大量的絮凝劑。

2）化學(xué)固話處理：向泥漿中投入一定量的泥漿固化劑，使其轉(zhuǎn)化成可用的土壤類固體，可以就地掩埋，或進(jìn)一步處理，作為建筑材料等，處理起來(lái)比較麻煩，粉塵顆粒較大。

3）土壤耕作法：將泥漿充分打碎，與土壤表面土混合進(jìn)行耕種，利用土壤自身的凈化特性讓泥漿的降解，最終達(dá)到無(wú)害化處理泥漿的目的。簡(jiǎn)單易行且成本低，但在進(jìn)行之前需要對(duì)土壤的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，且對(duì)適宜的土壤所能投放的泥漿量有嚴(yán)格限制。

4）自然沉淀法：對(duì)泥漿不再進(jìn)行任何人工處理，直接放置在沉淀池中，慢慢沉淀，一段時(shí)間后泥漿沉淀物與上層澄清液自然分離，此方法需要遠(yuǎn)離水源、且安全隱患較大、所需時(shí)間長(zhǎng)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，產(chǎn)生的泥漿由于含有顆粒稍大的砂石或碎巖帶有棱角，會(huì)對(duì)濾布產(chǎn)生破壞，同時(shí)也是提高泥漿處理的效率。首先，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)回漿進(jìn)行篩沙機(jī)過(guò)濾，將泥漿中的砂石和巖屑分離出來(lái)，分離出的泥漿統(tǒng)一放置在泥漿箱里，累計(jì)泥漿量滿足泥漿脫水平臺(tái)工作需求量時(shí)，再進(jìn)行泥漿脫水分離。

首先，按下“壓緊”按鈕，活塞桿前移，壓緊濾板，達(dá)到標(biāo)定上線壓力時(shí)，電機(jī)自動(dòng)關(guān)停。壓濾機(jī)進(jìn)入自動(dòng)保壓狀態(tài)。進(jìn)入保壓狀態(tài)后，檢查各管路閥門(mén)開(kāi)閉狀況，將泥漿通過(guò)泥漿泵泵送至絮凝箱，由進(jìn)料泵輸送，經(jīng)由止推板前的管道和閥門(mén)至每個(gè)濾室。泥漿進(jìn)入各濾室，在規(guī)定壓力下實(shí)現(xiàn)加壓過(guò)濾，泥漿里的水分會(huì)隨著壓力的增大逐漸透過(guò)濾布從濾室里滲透出來(lái)，當(dāng)壓力表在2mpa 時(shí)停止加壓。留在濾室的泥土因?yàn)閴嚎s，形成泥餅。按下停止按鈕，壓緊指示燈熄滅，自動(dòng)保壓狀態(tài)解除，按下“松開(kāi)”按鈕，活塞回程，濾板松開(kāi)。活塞回退到位后，壓緊板觸及行程開(kāi)關(guān)而自動(dòng)停止，回程結(jié)束。

按下“拉板”按鈕，拉板系統(tǒng)開(kāi)始工作，將濾板逐一拉開(kāi)，同時(shí)濾餅靠自重自動(dòng)從濾室脫落，落在下面的傳送帶上，由傳送帶將泥餅送至渣土車，由渣土車轉(zhuǎn)運(yùn)渣土池，在拉板過(guò)程中，可以暫停。由推拉桿控制拉板過(guò)程的停止、進(jìn)行保證卸料進(jìn)行。

表1 泥漿脫水平臺(tái)處理泥漿成本

五、泥漿處理結(jié)果

黨的十九大以后，國(guó)家大力提倡生態(tài)文明建設(shè)，習(xí)近平總書(shū)記多次強(qiáng)調(diào)，要“像保護(hù)眼睛一樣保護(hù)生態(tài)環(huán)境，像對(duì)待生命一樣對(duì)待生態(tài)環(huán)境”。作為一家專業(yè)的地基基礎(chǔ)工程施工企業(yè)，為了積極響應(yīng)黨的十九大號(hào)召，為了實(shí)現(xiàn)泥漿“零排放”這一行業(yè)性的創(chuàng)新目標(biāo)，公司在廣州市金融城樞紐站項(xiàng)目生產(chǎn)中，引進(jìn)泥漿脫水分離器對(duì)產(chǎn)生的泥漿進(jìn)行泥水脫水分離，將泥漿分離成泥餅和清水，取得了良好的效果，達(dá)到綠色生產(chǎn)的目標(biāo)。

以往如此大量的泥漿處理都是采用外運(yùn)出場(chǎng)的方式處理，外運(yùn)成本高，且不能符合國(guó)家環(huán)境保護(hù)的要求。采用泥漿脫水分離器對(duì)泥漿進(jìn)行脫水分離，將泥漿泵送至絮凝箱，根據(jù)泥漿含固率，選擇時(shí)是否加入絮凝劑。如果加入絮凝劑充分混合、絮凝，將混合之后的泥漿通過(guò)脫水平臺(tái)自吸至壓濾機(jī)中的每個(gè)濾室，通過(guò)壓縮將泥漿里的水分?jǐn)D壓出濾布，泥漿中的泥土通過(guò)篩板對(duì)濾布的擠壓形成泥餅。壓縮至無(wú)水流出，卸載壓縮，泥餅垂落在傳送帶上，通過(guò)傳送帶輸送至渣土車內(nèi)，完成泥漿的分離。分離出的水達(dá)到直接排放的標(biāo)準(zhǔn)，也可作為文明施工用水循環(huán)利用，壓縮成的泥餅，可用于回填。此舉措實(shí)現(xiàn)泥漿“零排放”，既能保護(hù)生態(tài)環(huán)境，生產(chǎn)出的固體物、清水又可以循環(huán)利用，有效地改善了工程排污對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，降低了施工過(guò)程中的能耗。

（一）成果

泥漿脫水平臺(tái)在如意坊站地下連續(xù)墻的施工生產(chǎn)中，可以達(dá)到25m3每小時(shí)的速度進(jìn)行泥漿壓縮脫水分離，脫水分離效率高，可連續(xù)工作24 小時(shí)，操作方便，一人即可進(jìn)行分離泥漿作業(yè)，壓縮過(guò)濾后的泥餅含水可率達(dá)到50%。根據(jù)廣州市市場(chǎng)價(jià)格，泥漿外運(yùn)處理市場(chǎng)單價(jià)每立方米約為50 元，泥漿脫水平臺(tái)處理泥漿成本約為18.5 元（包含泥餅外運(yùn)處理）如表1 所示。

泥漿脫水平臺(tái)分離泥漿成本較低，分離泥漿處理費(fèi)用比外運(yùn)泥漿處理費(fèi)用支出減少近63%。在基礎(chǔ)工程施工過(guò)程中產(chǎn)生大量的泥漿，平均1m3土產(chǎn)生3m3泥漿，項(xiàng)目為減少泥漿處理成本，采用泥漿脫水平臺(tái)處理泥漿降低生產(chǎn)成本，增加項(xiàng)目利潤(rùn)。

與常規(guī)泥漿處理方式相比，泥漿脫水平臺(tái)處理泥漿效率更高，處理泥漿的方式更加科學(xué)。做到無(wú)害化處理，資源化利用，零污染，綠色排放。分離出來(lái)的水，經(jīng)廣州中科檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司抽樣檢測(cè)，符合國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)排放水循環(huán)利用，用于文明施工，清洗路面，清洗工程車輛，節(jié)約施工用水約36.4%。泥餅可以烘干粉碎處理，做膨潤(rùn)土用于新的項(xiàng)目制作泥漿，也可以用于陶瓷工藝[3]。達(dá)到綠色生產(chǎn)的目標(biāo)。泥漿現(xiàn)場(chǎng)直接脫水分離，避免機(jī)械運(yùn)輸帶來(lái)的各種不利影響。同時(shí)也避免了廢棄泥漿對(duì)自然生態(tài)造成的影響。（見(jiàn)圖4、圖5、圖6）

（二）效益

1.直接效益

將泥漿分離成水和泥餅，避免了泥漿外運(yùn)，做到了泥漿無(wú)害化處理，資源化利用，且分離泥漿效率高效快捷。直接將泥漿脫水分離，不再支出泥漿外運(yùn)的高額費(fèi)用，節(jié)約項(xiàng)目開(kāi)支，節(jié)約成本65%。

2.間接效益

可以循環(huán)利用，作為文明施工用水，沖洗路面和工程車輛，節(jié)約了施工用水。

泥漿脫水平臺(tái)在場(chǎng)地內(nèi)作業(yè)，既能滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求，更能促進(jìn)生產(chǎn)。尤其是可以避免陰雨等特殊天氣泥漿不能外運(yùn)導(dǎo)致工程項(xiàng)目窩工停工的問(wèn)題，使得施工工期更有保障，間接增加了生產(chǎn)利潤(rùn)。尤其在華南地區(qū)雨水較多，一定程度上使得施工工期更有保證，間接增加了生產(chǎn)利潤(rùn)。

3.潛在效益

在同行業(yè)中做到了泥漿的綠色處理。打破傳統(tǒng)處理泥漿的方式，提高了公司的影響力，增加了公司在同行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，有利于公司開(kāi)拓更廣闊的市場(chǎng)。這一技術(shù)可以得到更廣泛的應(yīng)用，例如可以在地鐵隧道盾構(gòu)泥漿處理及其他泥漿利用廣泛的領(lǐng)域中推廣。

4.社會(huì)效益

將泥漿進(jìn)行脫水分離處理，從源頭上降低了泥漿污染的概率，更避免了偷排帶來(lái)的危害，既做到了綠色環(huán)保又做到了綠色生產(chǎn)。泥漿不再外運(yùn)，減少了重型工程車輛上路行駛的頻次，一定程度上降低了車輛對(duì)市政道路的損傷和發(fā)生交通安全事故的概率。

圖4 泥漿無(wú)害化處理系統(tǒng)

圖5 泥漿處理后分離出的水

圖6 泥漿無(wú)害化系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

六、結(jié)語(yǔ)

泥漿脫水平臺(tái)排出水可達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)要向一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)努力。公司在今后的戰(zhàn)略部署上也會(huì)把環(huán)保和綠色發(fā)展作為一項(xiàng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，爭(zhēng)當(dāng)國(guó)有企業(yè)綠色發(fā)展先鋒，在國(guó)家和民族的號(hào)召下，盡央企之責(zé)，開(kāi)拓創(chuàng)新，不辱使命。