０引言

泥漿處理設(shè)備近年來應(yīng)用在各大中型城市地鐵、房 地產(chǎn) 等 的 建 設(shè)，而建設(shè)中所產(chǎn)生的泥漿會(huì)對(duì)城市市容、基 本 農(nóng) 田 以 及 地 下 水 等 造 成 污 染。建筑泥漿主要由以 下 幾 類 工 程 產(chǎn) 生：鉆孔樁基施工泥漿由旋挖鉆機(jī)、正 反 循 環(huán) 鉆 機(jī)、沖擊鉆機(jī)等鉆進(jìn)成孔施工方式產(chǎn)生；地 下 連 續(xù) 墻 施 工 泥 漿 由 連 續(xù) 墻、雙輪銑等設(shè)備成槽施 工 方 式 產(chǎn) 生；泥水盾構(gòu)施工泥漿由泥水平衡盾構(gòu)成 隧 施 工 產(chǎn) 生；非開挖施工泥漿由水平定向鉆及泥水 頂 管 施 工 產(chǎn) 生。建 筑 泥 漿 由 液 體 和 黏 土 組 成，輔 以 添 加 劑，主 要起 保 護(hù) 孔 壁、攜 帶 鉆 渣 出 孔 的 作 用。鉆 進(jìn) 過 程 中，由于 鉆 渣 不 斷 進(jìn) 入 到 泥 漿 中，泥 漿 的 比 重、黏 度、含 沙量 等 發(fā) 生 變 化，不 能 滿 足 泥 漿 性 能 的 要 求，必 須 對(duì) 其進(jìn) 行 凈 化，即 固 液 分 離 后 再 將 泥 漿 中 的 鉆 渣 分 離 循環(huán)使 用。目 前，在地下連續(xù)墻及樁基施工的作業(yè)循環(huán)中及結(jié)束后會(huì)產(chǎn)生大量廢棄泥漿，廢 泥 漿 中 含有蒙脫石等黏土礦物和巖屑，稠 度 大，既 不 能 直 接 排放，又難以在短時(shí)間內(nèi)自然沉降。若 不 及 時(shí) 處 理，不但 影 響 施 工，而 且 會(huì) 造 成 環(huán) 境 污 染 或 水 質(zhì) 污 染 等 二次 公 害，如廢泥漿自然狀態(tài)下難以降解，會(huì) 造 成 周 邊地區(qū) 土 壤 板 結(jié)，土 地 鹽 堿 化，植 被 大 量 破 壞；廢 泥 漿長(zhǎng)期累積滲透到地表下水層或隨雨水外溢流入江河小 溪，污 染 水 源，危 害 人 民 身 體 健 康；廢 泥 漿 堆 積 在施 工 工 地 周 圍，占 用 大 量 耕 地 或 草 地，使 占 用 的 土 地失 去 使 用 價(jià) 值，成 為 新 的 污 染 源。目前國內(nèi)對(duì)廢棄泥漿處理的研究日益增多，主要 處 理 方 法 有 化 學(xué) 固 化 處 理 法、土地耕作處理法、固液 分 離 處 理 法 等。其 中，固液分離處理法工藝相 對(duì) 簡(jiǎn) 單，產(chǎn) 生 的 清 水 可 以 直 接 排 放，排 出 的 干 泥 可以 就 地 填 埋，特別適用于市政地鐵項(xiàng)目鉆孔泥漿的處 理。本文在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上對(duì)國內(nèi)固液分離泥漿 處 理 設(shè) 備 進(jìn) 行 綜 述，同時(shí)設(shè)計(jì)一款新型移動(dòng)式泥漿 處 理 設(shè) 備。

１國內(nèi)常見的泥漿處理設(shè)備

目前采用固液 分 離 法 處 理 泥 漿 的 機(jī) 械 設(shè) 備 主 要有振動(dòng)篩、旋流泥漿凈化器、臥式螺旋離心機(jī)等。

１．１振 動(dòng) 篩振動(dòng)篩是利用高頻振動(dòng)作用將流經(jīng)篩布上的泥漿 中 的 固 體 顆 粒 分 離。振動(dòng)篩的篩布有多種孔眼型號(hào)，一 般 使 用１００目（可 分 離 粒 徑０．１５ｍｍ以 上 的顆 粒）或 更 粗 的 篩 布，使 用 最 密 的 篩 布 為２００目。振動(dòng) 篩 一 般 設(shè) 置 在 處 理 工 藝 的 最 前 端，主 要 用 來 處 理大 顆 粒 固 相。

１．２旋 流 泥 漿 凈 化 器用 泵 將 泥 漿 送 入 旋 流 器 后，泥漿會(huì)受到旋流器形 狀 限 制 而 產(chǎn) 生 高 速 旋 流，在離心力的作用下，比 液體 密 度 高 的 固 相 會(huì) 靠 向 筒 壁，而密度相對(duì)較低的液體 則 在 筒 的 中 間，這樣就可以將較粗的顆粒從泥漿中 分 離 出 來。旋流泥漿凈化器解決了現(xiàn)場(chǎng)泥漿的循環(huán)使 用 問 題，提高了泥漿循環(huán)效率，節(jié) 約 了 成 本，但沒 有 解 決 廢 棄 泥 漿 的 處 理 問 題。

１．３臥 式 螺 旋 離 心 機(jī)離心機(jī)是惟一 能 去 除 固 相 顆 粒 表 面 自 由 液 體 的固液分離裝置。離心機(jī)的轉(zhuǎn)速越大，能分離出來的固相顆粒粒徑越小，當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到３２００ｒ·ｍｉｎ－１時(shí)，可 分 離 出 的 最 小 粒 徑 為２μｍ。離 心 機(jī) 一 般 設(shè) 置在 處 理 工 藝 的 末 端，主 要 用 來 處 理 小 顆 粒 固 相。依據(jù) 泥 漿 中 固 相 物 質(zhì) 的 顆 粒 大 小 和 粒 徑 級(jí) 配，考 慮 處理 后 泥 漿 的 性 能 要 求，可選擇不同的處理工藝，但 須按 照 先 處 理 大 顆 粒 物 質(zhì)、后處理小顆粒物質(zhì)的順序進(jìn) 行 處 理。由于臥式螺旋離心機(jī)的工作原理是利用質(zhì)量差產(chǎn) 生 的 離 心 力 進(jìn) 行 固 液 分 離，所以必須要對(duì)泥漿進(jìn)行 預(yù) 處 理，即 加 入 絮 凝 劑 破 壞 泥 漿 的 膠 體 結(jié) 構(gòu)，形 成內(nèi) 部 物 質(zhì) 之 間 的 質(zhì) 量 差。由于絮凝劑種類繁多（陰離 子、陽 離 子、有 機(jī) 絮 凝 劑 等 三 大 類 約３０種 類 型），每一種對(duì)應(yīng)的土質(zhì)效果都不盡相同，且 絮 凝 劑 價(jià) 格較 高，一 般 每 噸 為２００００元，預(yù)處理的使用量也較大，約 為５ｋｇ·ｍ－３；所 以 臥 式 離 心 機(jī) 的 使 用 成 本 較高，不 利 于 推 廣。

２新型移動(dòng)式泥漿處理設(shè)備的設(shè)計(jì)

２．１設(shè) 計(jì) 原 理本設(shè)備主要結(jié)構(gòu)部件包括篩網(wǎng)過濾頭、渣 漿 泵、真 空 罐、閥 門、水 力 旋 流 器、隔 膜 式 壓 濾 機(jī)、壓 榨 系統(tǒng)、反 吹 系 統(tǒng)、自 動(dòng) 拉 板 系 統(tǒng)、皮 帶 機(jī)。具 體 工 作 流程 如 下：首先在真空罐中充滿清水，由 操 作 人 員 開 啟渣 漿 泵 啟 動(dòng) 按 鈕，真 空 罐 中 的 引 水 被 抽 空，從 而 使 真空 罐 中 產(chǎn) 生 負(fù) 壓，當(dāng) 壓 力 足 夠 大 時(shí) 泥 漿 池 中 的 泥 漿被自動(dòng)吸入真空罐中，實(shí) 現(xiàn) 泥 漿 的 持 續(xù) 自 吸 入；當(dāng) 需要循環(huán)使用泥漿時(shí)，開 啟 水 力 旋 流 器 閥 門 入 口，泥 漿中粒徑較大的砂石等固體顆粒物被過濾，得 到 比 重約１．０８的 純 泥 漿，即 可 重 復(fù) 循 環(huán) 使 用；當(dāng) 關(guān) 閉 旋 流器 閥 門、啟動(dòng)隔膜壓濾機(jī)閥門時(shí)，泥 漿 通 過 隔 膜 壓 濾機(jī)中心孔道向各濾室給料，泥 漿 在 各 濾 室 內(nèi) 通 過 濾布 進(jìn) 行 過 濾，過 濾 出 的 清 水 通 過 出 料 口 排 出 到 清 水池 中，而固體顆粒物則在濾布上不斷沉積；工 作 一 段時(shí) 間 后，濾 布 上 濾 餅 達(dá) 到 一 定 厚 度 時(shí)，壓 榨 泵 啟 動(dòng)，由過濾過程自動(dòng)轉(zhuǎn)入壓榨過程，同 時(shí) 停 止 給 料；高 壓壓榨泵將壓榨水箱中的壓榨水送入到隔膜板中，隔膜板彈性內(nèi)板鼓起，與 已 形 成 的 濾 餅 均 勻 擠 壓，使 濾布上泥餅的水分進(jìn)一步降低；壓 榨 結(jié) 束 后，壓 榨 泵 停止，壓榨水回流到水箱，再 用 空 壓 機(jī) 壓 縮 空 氣 吹 出 殘留在中心孔道中的泥漿；啟 動(dòng) 自 動(dòng) 拉 板 系 統(tǒng)，濾 板 被一 塊 塊 依 次 拉 開，濾 餅 與 濾 布 脫 離 后 掉 落 到 底 部 的皮 帶 機(jī) 上，皮 帶 機(jī) 同 時(shí) 啟 動(dòng)，帶 動(dòng) 泥 餅 排 出 到 設(shè) 備 前端 事 先 挖 好 的 泥 坑 中，用 裝 載 機(jī) 鏟 走；然 后 清 理 濾布，啟 動(dòng) 下 一 循 環(huán)，泥 漿 處 理 工 作 完 成。本 套 設(shè) 備 的 核 心 是 壓 濾 技 術(shù)。壓 濾 技 術(shù) 起 源于 歐 洲，在 德 國、英國被廣泛應(yīng)用在石油行業(yè)、采礦 業(yè)、煤 炭 工 業(yè)、化 學(xué) 工 業(yè)、醫(yī) 療 業(yè)。經(jīng) 過 上 百 年的 發(fā) 展，壓 濾 技 術(shù) 不 斷 進(jìn) 步，作 為 固 液 分 離 技 術(shù)，它 具 有 分 離 效 果 好、適 應(yīng) 性 廣 的 優(yōu) 點(diǎn)，特 別 對(duì) 于 黏細(xì)混合液的分離有獨(dú)特的優(yōu)越性。與 其 他 技 術(shù) 相比，壓 濾 技 術(shù) 有 以 下 特 點(diǎn)：?jiǎn)?位 過 濾 面 積 占 地 少；對(duì) 物 料 適 應(yīng) 性 強(qiáng)；過 濾 面 積 選 擇 廣；過 濾 壓 力 高，濾 餅 含 水 率 低；結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單，操 作 容 易，故 障 少，保 養(yǎng)方 便；濾 餅 過 濾 可 得 到 澄 清 的 濾 液，固 相 回 收 率高；過 濾 操 作 穩(wěn) 定，沒 有 噪 聲。

２．２設(shè) 計(jì) 方 案

２．２．１整 體 式 框 架為了不超過高速公路運(yùn)輸限制以及方便轉(zhuǎn)場(chǎng)，本設(shè) 備 整 體 尺 寸 設(shè) 計(jì) 為９．６ｍ×３ｍ×２．５ｍ，整 體式 框 架 采 用１００ｍｍ×１００ｍｍ的槽鋼焊接而成，主要 起 連 接 各 功 能 部 件 及 方 便 吊 裝 的 作 用，框 架 外 圍設(shè) 有 方 便 工 作 人 員 走 行 的 鋼 筋 網(wǎng) 結(jié) 構(gòu) 走 道，頂 部 設(shè)有 防 曬、防 雨 棚。

２．２．２真 空 自 吸 裝 置真 空 自 吸 裝 置 包 括 真 空 罐 和 渣 漿 泵。

（１）真 空 罐?？紤]到將泥漿池中的泥漿吸上來的 壓 力，所 以 真 空 罐 的 容 積 設(shè) 置 為７００Ｌ，同 時(shí) 頂 部設(shè) 置 有 補(bǔ) 水 口 和 排 氣 口，底部設(shè)置有排污口。

（２）渣 漿 泵。渣漿泵既要保證工作時(shí)的過濾壓力（８ｂａｒ），又要考慮入料的效率問題，故 選 擇 揚(yáng) 程為８０ｍ、流 量 為１００ｍ３·ｈ－１的 離 心 泵。

２．２．３壓 緊 機(jī) 構(gòu)本 設(shè) 備 壓 緊 機(jī) 構(gòu) 由 液 壓 泵 站、油 缸、壓 緊 板 及 電壓 力 表 組 成。

（１）油缸。考慮到正常工作時(shí)過濾壓力為８ｂａｒ，油缸壓緊壓力應(yīng)在１２～２０ｂａｒ；所以采用Φ３５０油缸。

（２）電 接 點(diǎn) 壓 力 表。液壓油缸壓緊時(shí)，當(dāng) 壓 緊 力大 于 壓 力 傳 感 器 設(shè) 定 值（１６ｂａｒ）時(shí)，溢 流 閥 開 始 卸載，切 斷 液 壓 電 機(jī) 電 源，壓 緊 動(dòng) 作 完 成。當(dāng) 壓 緊 力 達(dá)到 壓 力 表 下 限 時(shí)，油 缸 電 機(jī) 啟 動(dòng)，油 泵 供 油，以 此 保證 過 濾 過 程 中 的 油 缸 持 續(xù) 壓 緊。

２．２．４過 濾 機(jī) 構(gòu)過 濾 機(jī) 構(gòu) 由 隔 膜 式 濾 板、濾 布 組 成。

（１）過 濾 方 式。過濾方式有明流出液和暗流出液２種，為保證設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊和操作過程中設(shè)備的 整 潔，本 設(shè) 備 采 用 暗 流 出 液 方 式，在每個(gè)過濾板四角處 開 出 液 圓 孔，在 設(shè) 備 尾 部 用 管 道 將４個(gè) 出 液 口連 通 在 一 起。

（２）濾 布。濾布是主要的過濾介質(zhì)，濾 布 的 選 擇和 使 用 對(duì) 過 濾 效 果 有 決 定 性 的 作 用，要 根 據(jù) 過 濾 物料的ｐＨ值、固 體 粒 徑、含砂率等因素選用合適的濾布 材 料，以實(shí)現(xiàn)較低的過濾成本和較高的過濾效率，使 用 過 程 中 要 保 證 濾 布 平 整 不 打 皺。由 于 建 筑 泥 漿主 要 呈 堿 性，并 考 慮 脫 餅 和 效 率 問 題，本 設(shè) 備 采 用 錦綸 單 絲 濾 布，透 氣 率 為８００Ｌ·ｍ－２·ｓ－１。

２．２．５壓 榨 機(jī) 構(gòu)壓榨機(jī)構(gòu)由壓榨泵、壓 榨 水 箱、壓 榨 細(xì) 管 組 成。

（１）壓 榨 泵。綜 合 比 較 壓 榨 力 對(duì) 泥 餅 含 水 率 的影響及目前市場(chǎng)上壓榨板的成本，選 擇 耐 壓１２ｂａｒ的 隔 膜 壓 榨 板，壓榨泵工作壓力設(shè)置在８ｂａｒ；壓 力表 上 限 值 設(shè) 置 在１０ｂａｒ。

（２）壓 榨 水 箱。工作時(shí)的耗水量約在３．５ｍ３，因此設(shè)置壓榨水箱容積為４ｍ３。

２．３結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)

（１）根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 方 案 對(duì) 產(chǎn) 品 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行設(shè) 計(jì)。

（２）工 藝 設(shè) 計(jì)。建立泥漿最終處理的工藝流程。

３工程應(yīng)用及分析評(píng)價(jià)

３．１工 程 應(yīng) 用 情 況該課 題 依 托 項(xiàng) 目 為 濟(jì) 南 市 軌 道 交 通Ｒ２線 一 期土 建 工 程 施 工 六 標(biāo) 段（圖３）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)，該工程主要采用地下連續(xù)墻施工工藝，其 中 一 個(gè) 槽使 用２００～３００ｍ３泥 漿（考 慮 到 富 余 量，一 般 為４００ｍ３），作 業(yè) 中 一 般 泥 漿 循 環(huán) 使 用４～６次，一 個(gè) 槽 使用 的 泥 漿 經(jīng) 過 循 環(huán) 之 后 最 終 要 產(chǎn) 生 的 廢 棄 泥 漿 約５５ｍ３，后 期 作 業(yè) 面 全 開 之 后 可 能 有３～４個(gè) 槽 同時(shí) 進(jìn) 行 施 工。設(shè)備根據(jù)施工時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的泥漿處 理。

根 據(jù) 數(shù) 據(jù) 計(jì) 算 可 得，廢棄泥漿處理量為５５～２２０ｍ３·次－１，處 理 時(shí) 間 為２４ｈ。取 日 廢 棄 泥 漿 處 理 量平 均 值 為１４０ｍ３。根 據(jù) 現(xiàn) 場(chǎng) 情 況，本設(shè)備的應(yīng)用良好，平 穩(wěn) 運(yùn) 行 后基 本 實(shí) 現(xiàn)２ｈ一 個(gè) 流 程，每 個(gè) 流 程 處 理 泥 漿２０ｍ３，處 理 后 排 出 清 水 和 固 態(tài) 的 泥 餅 含 水 率 約 為３５％左 右.

３．２影 響 處 理 效 果 的 因 素

（１）影 響 泥 餅 厚 度 的 因 素。根據(jù)處理情況可知，在進(jìn)料泥漿濃度固定的情況下，干 濾 餅 的 厚 度 與 壓濾 時(shí) 間 成 正 比 關(guān) 系，但 當(dāng) 壓 濾 時(shí) 間 達(dá) 到４５ｍｉｎ后，泥餅厚度增加不明顯。

（２）影響泥餅含水率的因素。泥 餅 的 含 水 量 與壓榨 壓 力 有 關(guān)，壓 榨 壓 力 越 大，含 水 率 越 低，同 時(shí) 通過試驗(yàn)可確定壓榨時(shí)間宜控制在３０ｍｉｎ左 右。

３．３入料口優(yōu)化設(shè)計(jì)在 實(shí) 際 處 理 中，發(fā) 現(xiàn) 設(shè) 備 入 料 口 經(jīng) 常 發(fā) 生 堵 頭現(xiàn) 象，故 對(duì) 入 料 口 進(jìn) 行 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì)，以 解決高濃度泥漿情況下的入料口堵塞問題。

3．４分 析 評(píng) 價(jià)

３．４．１泥漿處理量計(jì)算

（１）單 循 環(huán) 泥 漿 處 理 量。現(xiàn) 場(chǎng) 泥 漿 池 尺 寸 為３ｍ×６ｍ，單 循 環(huán) 泥 漿 池 液 面 下 降 為４０ｃｍ，單 循 環(huán)泥 漿 處 理 量 約 為７．２ｍ３。

（２）單循環(huán)排水量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)泥漿處理設(shè)備自帶的流量計(jì)可知：入料 時(shí) 最 大 排 水 量 為１０．９ｍ３·ｈ－１，最 小 排 水 量 為１．２ｍ３·ｈ－１，入料時(shí)間１ｈ，入料排水時(shí)間約５０ｍｉｎ；壓榨時(shí)最大排水量為２．２ｍ３·ｈ－１，最小排 水 量 為１．０ｍ３·ｈ－１，壓 榨 時(shí) 間３０ｍｉｎ，壓 榨 排水 時(shí) 間３０ｍｉｎ。

（３）單 循 環(huán) 泥 餅 排 放 量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，泥餅尺 寸 為１ｍ×１ｍ，泥 餅 平 均 厚 度 為２．５ｃｍ，一 個(gè)循 環(huán) 排 出 泥 餅 數(shù) 量 為５９塊，單循環(huán)泥餅排放體積為１．４８ｍ３。

３．４．２泥 漿 處 理 成 本 對(duì) 比

（１）采用施工組織設(shè)計(jì)中的泥漿外運(yùn)方式的成本 核 算。根 據(jù) 項(xiàng) 目 部 成 本 測(cè) 算，采用專業(yè)槽罐車外運(yùn) 統(tǒng) 一 處 理，一 輛 槽 罐 車 可 運(yùn) 輸２５ｍ３廢 棄 泥 漿，１輛 車 運(yùn) 輸 單 價(jià) 約 為 每 次２０００元，單 位 處 理 成 本為８０元·ｍ－３。

（２）采用本設(shè)備的泥漿處理成本核算。經(jīng) 初 步測(cè) 算，采用新設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)廢棄泥漿處理，設(shè) 備 整 機(jī)功 率 約５０ｋＷ，按７．２ｍ３·ｈ－１的 效 率 處 理 廢 棄 泥漿，用 時(shí) 約２ｈ，耗 電１００度，按 工 業(yè) 用 電 電 費(fèi) 計(jì) 算，一次 工 作 用 電 費(fèi) 用 約 為１００元。泥 水 分 離 后，水 可直 接 循 環(huán) 用 于 現(xiàn) 場(chǎng) 施 工，干泥可利用渣土車外運(yùn)，渣土 車 外 運(yùn) 成 本 為４０元·ｍ－３，外 運(yùn) 費(fèi) 用 為５９．２元。據(jù) 此 計(jì) 算，采用新設(shè)備進(jìn)行廢棄泥漿處理的成本為２２．１元·ｍ－３。綜 上 可 知，使 用 本 設(shè) 備 處 理１ｍ３泥 漿 的 成 本 相對(duì) 于 外 運(yùn) 方 式 節(jié) 約５７．９元。

４結(jié)語

（１）本 文 對(duì) 比 重 在１．０８～１．３２的黃土泥漿均進(jìn)行 了 現(xiàn) 場(chǎng) 試 驗(yàn)，對(duì) 比 重 大 于１．２的泥漿需要先進(jìn)行過 濾 預(yù) 處 理，去 除 其 中 的 大 顆 粒 砂 石，否 則 極 易 堵 塞入 料 口。采用篩網(wǎng)過濾器后未發(fā)生入料口堵塞情況，但 有 泥 餅 分 層 現(xiàn) 象，原因是入料過程中泥漿的比重 前 后 不 一 致，在過濾器中加入攪拌裝置后該問題得 到 了 解 決。

（２）采 用 二 次 壓 榨 及 反 吹 技 術(shù) 后，泥 餅 含 水 率 在３５％左 右，泥 漿 比 重 為１．０８時(shí)，泥漿處理的壓縮比為９∶１左 右。

（３）本文設(shè)計(jì)的設(shè)備占地２５ｍ２左 右，需 要 提 前做 好 場(chǎng) 地 硬 化，對(duì)于泥漿池小且較為分散的情況，可考慮對(duì)設(shè)備進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)，從 而 降 低 單 臺(tái) 設(shè) 備 成本，且更加便于轉(zhuǎn)場(chǎng)。

---

聲明：本文章版權(quán)歸原作者及原出處所有。歡迎來電咨詢、技術(shù)交流、來料實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)咨詢：188517-18517