廢棄泥漿無害化處理的應用

巫東輝 呂艷海 中煤江南建設發展有限公司

泥漿作為一種良好的護壁材料在地基與基礎工程中應用十分廣泛，經一段時間循環使用以后，會產生大量的廢漿，常規的處理方法是外運出場，集中排放，這樣處理泥漿的缺點是對自然生態環境影響大、成本高，很難滿足環保和綠色生產的要求。放射線如意坊站、白云棠溪站等項目在施工過程中，率先采用泥漿脫水平臺（以下簡稱為泥漿脫水平臺）對廢棄泥漿進行處理，首次實現泥漿的“零排放”。

一、泥漿處理方法

1）化學絮凝固話處理分離：在泥漿中加入適當的絮凝劑等添加劑，改變泥漿的物理、化學性質，破壞泥漿的膠體系，改變泥漿中黏土表面的性質，讓更細的顆粒粘結，實現在某種機械條件下的固液分離，但在含水率在75%～85%區間段時，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）化學固話處理：向泥漿中投入一定量的泥漿固化劑，使其轉化成可用的土壤類固體，可以就地掩埋，或進一步處理，作為建筑材料等，處理起來比較麻煩，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行耕種，利用土壤自身的凈化特性讓泥漿的降解，最終達到無害化處理泥漿的目的[1]。簡單易行且成本低，但在進行之前需要對土壤的結構進行分析，且對適宜的土壤所能投放的泥漿量有嚴格限制。

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

二、泥漿及泥漿現狀

（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。泥漿用粘土或膨潤土加水攪拌而成。地基與基礎工程中泥漿的作用是護壁、攜砂排土、切土潤滑、冷卻鉆頭等，其中以護壁為主。正確地使用泥漿，可以保證鉆孔安全鉆進。使用泥漿時，一定要根據不同的地層性質隨時加稠或沖稀，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）、流動性及觸變性等指標，其優點在于：（1）泥漿能在孔壁形成一層薄而韌的泥皮，能保護孔壁、防止坍塌、掉塊而引起的卡、夾鉆事故；（2）利用泥漿內部的結構強度懸浮巖粉，使得在停鉆、停泵時，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，可以堵漏、防止漏失，減少沖洗液的消耗。

（二）泥漿現狀

目前，泥漿在地下工程施工中應用極為普遍，地下隧道盾構和地下基礎工程的施工，都會產生大量泥漿，在國內的建設項目中，工程泥漿一般直接排放，外運出場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。在利益的驅使下，有的直接排放，造成河流生態污染和城市排水系統堵塞等問題。因此工程泥漿無害化處理及資源化利用已經成為社會迫切需要解決的問題。

三、泥漿處理過程

泥漿脫水平臺是集機、電、液于一體的先進分離機械設備。它由以下幾部分組成：即機架部分、過濾部分（濾板、濾布）、拉板部分、液壓部分和電器控制部分（見圖 1）。

圖1

（一）機架部分

機架部分是機器的主體，用以支撐過濾部件，它主要由止推板、壓緊板、油缸體和主梁等部件組成。機器工作時，油缸體內的活塞推動壓緊板，將位于壓緊板與止推板之間的濾板、濾布壓緊，以保證帶有壓力的泥漿漿在濾室內進行加壓過濾。

（二）過濾部分

過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，形成了若干個獨立的過濾單元——濾室（見圖2）。

過濾開始時，泥漿在進料泵的推動下，經止推板上的進料口進入各濾室內，并借進料泵產生的壓力進行過濾。由于濾布的過濾作用，使固體顆粒留在濾室內形成泥餅，泥漿里的水分由出水口和管道排出，達到泥土和水的分離的效果。

（三）拉板部分

自動拉板部分由液壓馬達或低速電機、機械手、傳動機構和暫停裝置等組成。液壓馬達或低速電機帶動傳動鏈條從而帶動機械手運動，將濾板逐一拉開。暫停裝置可隨時控制拉板過程中的停、進動作，以保證拉板機構拉板卸料的順利實現。

泥漿脫水平臺在處理泥漿時。首先，檢查每個濾室濾布是否整潔完好，壓緊每個濾室的篩板，避免在泵送泥漿時漏漿現象[2]。其次，將泥漿泵送至絮凝箱，根據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，通過進料泵輸送至每個濾室，加入絮凝劑也可以提高泥漿脫水平臺處理泥漿的效率。接著，等泥漿充滿每個濾室，壓縮濾板，使水分快速過濾流出。然后，等出水口的流速成滴水狀流出時，停止壓縮，松開濾板。最后，拉開濾板，使泥餅依靠重力掉落在傳送帶上。泥餅卸載之后，清洗每個濾室中濾布上的廢渣，根據出水口的流出水的清濁更換濾布，做下一循環工作，泥漿脫水平臺處理泥漿流程（見圖3）。

圖2 泥漿脫水平臺中濾室（濾板、濾布）

圖3 泥漿脫水平臺工作流程圖

四、泥漿的處理方法

泥漿的常規處理方法有以下幾種：

1）化學絮凝固話處理分離：在泥漿中加入適當的絮凝劑等添加劑，改變泥漿的物理、化學性質，破壞泥漿的膠體系，改變泥漿中黏土表面的性質，讓更細的顆粒粘結，實現在某種機械條件下的固液分離，但在含水率在75%～85%區間段時，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）化學固話處理：向泥漿中投入一定量的泥漿固化劑，使其轉化成可用的土壤類固體，可以就地掩埋，或進一步處理，作為建筑材料等，處理起來比較麻煩，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行耕種，利用土壤自身的凈化特性讓泥漿的降解，最終達到無害化處理泥漿的目的。簡單易行且成本低，但在進行之前需要對土壤的結構進行分析，且對適宜的土壤所能投放的泥漿量有嚴格限制。

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

根據現場作業，產生的泥漿由于含有顆粒稍大的砂石或碎巖帶有棱角，會對濾布產生破壞，同時也是提高泥漿處理的效率。首先，對現場回漿進行篩沙機過濾，將泥漿中的砂石和巖屑分離出來，分離出的泥漿統一放置在泥漿箱里，累計泥漿量滿足泥漿脫水平臺工作需求量時，再進行泥漿脫水分離。

首先，按下“壓緊”按鈕，活塞桿前移，壓緊濾板，達到標定上線壓力時，電機自動關停。壓濾機進入自動保壓狀態。進入保壓狀態后，檢查各管路閥門開閉狀況，將泥漿通過泥漿泵泵送至絮凝箱，由進料泵輸送，經由止推板前的管道和閥門至每個濾室。泥漿進入各濾室，在規定壓力下實現加壓過濾，泥漿里的水分會隨著壓力的增大逐漸透過濾布從濾室里滲透出來，當壓力表在2mpa 時停止加壓。留在濾室的泥土因為壓縮，形成泥餅。按下停止按鈕，壓緊指示燈熄滅，自動保壓狀態解除，按下“松開”按鈕，活塞回程，濾板松開。活塞回退到位后，壓緊板觸及行程開關而自動停止，回程結束。

按下“拉板”按鈕，拉板系統開始工作，將濾板逐一拉開，同時濾餅靠自重自動從濾室脫落，落在下面的傳送帶上，由傳送帶將泥餅送至渣土車，由渣土車轉運渣土池，在拉板過程中，可以暫停。由推拉桿控制拉板過程的停止、進行保證卸料進行。

表1 泥漿脫水平臺處理泥漿成本

五、泥漿處理結果

黨的十九大以后，國家大力提倡生態文明建設，習近平總書記多次強調，要“像保護眼睛一樣保護生態環境，像對待生命一樣對待生態環境”。作為一家專業的地基基礎工程施工企業，為了積極響應黨的十九大號召，為了實現泥漿“零排放”這一行業性的創新目標，公司在廣州市金融城樞紐站項目生產中，引進泥漿脫水分離器對產生的泥漿進行泥水脫水分離，將泥漿分離成泥餅和清水，取得了良好的效果，達到綠色生產的目標。

以往如此大量的泥漿處理都是采用外運出場的方式處理，外運成本高，且不能符合國家環境保護的要求。采用泥漿脫水分離器對泥漿進行脫水分離，將泥漿泵送至絮凝箱，根據泥漿含固率，選擇時是否加入絮凝劑。如果加入絮凝劑充分混合、絮凝，將混合之后的泥漿通過脫水平臺自吸至壓濾機中的每個濾室，通過壓縮將泥漿里的水分擠壓出濾布，泥漿中的泥土通過篩板對濾布的擠壓形成泥餅。壓縮至無水流出，卸載壓縮，泥餅垂落在傳送帶上，通過傳送帶輸送至渣土車內，完成泥漿的分離。分離出的水達到直接排放的標準，也可作為文明施工用水循環利用，壓縮成的泥餅，可用于回填。此舉措實現泥漿“零排放”，既能保護生態環境，生產出的固體物、清水又可以循環利用，有效地改善了工程排污對生態環境的影響，降低了施工過程中的能耗。

（一）成果

泥漿脫水平臺在如意坊站地下連續墻的施工生產中，可以達到25m3每小時的速度進行泥漿壓縮脫水分離，脫水分離效率高，可連續工作24 小時，操作方便，一人即可進行分離泥漿作業，壓縮過濾后的泥餅含水可率達到50%。根據廣州市市場價格，泥漿外運處理市場單價每立方米約為50 元，泥漿脫水平臺處理泥漿成本約為18.5 元（包含泥餅外運處理）如表1 所示。

泥漿脫水平臺分離泥漿成本較低，分離泥漿處理費用比外運泥漿處理費用支出減少近63%。在基礎工程施工過程中產生大量的泥漿，平均1m3土產生3m3泥漿，項目為減少泥漿處理成本，采用泥漿脫水平臺處理泥漿降低生產成本，增加項目利潤。

與常規泥漿處理方式相比，泥漿脫水平臺處理泥漿效率更高，處理泥漿的方式更加科學。做到無害化處理，資源化利用，零污染，綠色排放。分離出來的水，經廣州中科檢測技術服務有限公司抽樣檢測，符合國家二級排放標準。對排放水循環利用，用于文明施工，清洗路面，清洗工程車輛，節約施工用水約36.4%。泥餅可以烘干粉碎處理，做膨潤土用于新的項目制作泥漿，也可以用于陶瓷工藝[3]。達到綠色生產的目標。泥漿現場直接脫水分離，避免機械運輸帶來的各種不利影響。同時也避免了廢棄泥漿對自然生態造成的影響。（見圖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，做到了泥漿無害化處理，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，不再支出泥漿外運的高額費用，節約項目開支，節約成本65%。

2.間接效益

可以循環利用，作為文明施工用水，沖洗路面和工程車輛，節約了施工用水。

泥漿脫水平臺在場地內作業，既能滿足現場生產要求，更能促進生產。尤其是可以避免陰雨等特殊天氣泥漿不能外運導致工程項目窩工停工的問題，使得施工工期更有保障，間接增加了生產利潤。尤其在華南地區雨水較多，一定程度上使得施工工期更有保證，間接增加了生產利潤。

3.潛在效益

在同行業中做到了泥漿的綠色處理。打破傳統處理泥漿的方式，提高了公司的影響力，增加了公司在同行業的競爭力，有利于公司開拓更廣闊的市場。這一技術可以得到更廣泛的應用，例如可以在地鐵隧道盾構泥漿處理及其他泥漿利用廣泛的領域中推廣。

4.社會效益

將泥漿進行脫水分離處理，從源頭上降低了泥漿污染的概率，更避免了偷排帶來的危害，既做到了綠色環保又做到了綠色生產。泥漿不再外運，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市政道路的損傷和發生交通安全事故的概率。

圖4 泥漿無害化處理系統

圖5 泥漿處理后分離出的水

圖6 泥漿無害化系統優點

六、結語

泥漿脫水平臺排出水可達到國家二級排放標準，未來要向一級排放標準努力。公司在今后的戰略部署上也會把環保和綠色發展作為一項創新驅動，爭當國有企業綠色發展先鋒，在國家和民族的號召下，盡央企之責，開拓創新，不辱使命。