工程廢棄泥漿的最佳絮凝試驗研究

包昌財 孫清梅

摘要：廢棄泥漿的不斷出現既占用土地資源又污染周圍環境，為節約資源、美化環境，亟待尋求一種合理的、經濟的處理廢棄工程泥漿的方法。對于廢棄泥漿的合理處理，極大降低工程廢棄泥漿、渣土所帶來的危害，還可以變廢為寶，循環利用地球有限的資源，對建設環境友好型社會具有重要的意義。本文通過試驗的方法尋找適合的絮凝劑種類，同時分析泥漿性質對其絮凝脫水效果的影響，確定復合投加的最佳投加量。

關健詞：工程廢棄泥漿、絮凝劑

一、研究的意義

近年來，隨著科學技術飛速發展，工程建設突飛猛進，對文明施工的要求也越來越高，在樁基礎施工過程中，由于施工工藝限制的原因，必然會產生大量濃度高、黏度大的廢泥漿，工程廢棄泥漿的處理為當今世界普遍面臨的難題，現有的工程廢棄泥漿處理技術理論普遍存在著一定的局限性，固化產物的抗壓強度較低、軟化系數低、固化土體的收縮率較大。這些工程廢棄泥漿和渣土由于工程性能差，一直得不到合理利用，且處理成本較高，逐漸成為一個棘手的問題。廢棄泥漿的不斷出現既占用土地資源又污染周圍環境，為節約資源、美化環境，亟待尋求一種合理的、經濟的處理廢棄工程泥漿的方法[1]。對于廢棄泥漿的合理處理，極大降低工程廢棄泥漿、渣土所帶來的危害，還可以變廢為寶，循環利用地球有限的資源，對建設環境友好型社會具有重要的意義。

目前，建筑泥漿的常規處理方式是用機械處理、罐裝泥漿車外運和泥漿現場沉淀干燥，但這幾種處理方式均存在較嚴重的局限性。機械處理法需要大量的設備資金投入，且效率不高，泥漿外運方式，由于建筑泥漿產生量大，含水率高極大增加了處理成本，還可能在運輸過程中造成環境污染，外運泥漿棄置也需要占用大量土地，填埋不當會造成土壤板結和破壞;而且，大噸位的泥漿車對市政道路及橋梁是一種嚴重的安全隱患，占據本己擁擠的城市道路資源，頻繁引起各類交通事故。現場沉淀干燥，需要的場地大、處理周期長，且易對施工現場和儲漿區域造成環境影響。此外，由于泥漿的處理成本高，偷排現象嚴重，引起河道的污染及其與市政管網的堵塞甚至破壞，帶來嚴重的社會和環境問題。

通過對廢棄泥漿的絮凝研究，可以得到建筑泥漿合理的處理途徑及方法，而且可以為具體工程施工中建筑廢棄泥漿的減量化與資源化提供必要的理論依據和技術支持。從而降低泥漿處理成本及其對周邊環境的污染程度，變廢為寶，減少資源浪費，具有巨大的經濟價值、社會價值及環保價值。

二、研究的過程和成果

（一）試驗主要內容

1.測定廢棄泥漿的基本性質（包括對泥漿及其脫出的上清液進行顆粒分析、土的礦物組成分析、含水率測定、密度測定、干密度測定、比重測定、PH測定等），根據基礎數據，選用三種具有代表性的土質配置相同含水率的試驗用泥漿。

2.采用對比試驗法，研究了無機高分子絮凝劑及有機高分子絮凝劑對泥漿絮凝脫水的影響，確定最佳絮凝劑。根據泥漿的性質確定適合的絮凝劑種類，同時分析泥漿性質對其絮凝脫水效果的影響。

3.采用正交試驗法對最佳絮凝劑進行優化，對無機高分子、及有機高分子絮凝劑之間的復合使用聯合投加進行試驗研究，確定復合投加的最佳投加量;同時對單一和復合絮凝劑的性質及絮凝性能進行研究，采用微觀試驗的方式觀察絮凝結構、結合方式等，探索其絮凝機理。

（二）試驗材料和試驗儀器

從杭州下沙區及江干區鉆孔灌注樁及地下連續墻施工現場采集廢棄泥漿。

1.主要無機絮凝劑有：聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（SPFS）、聚合硫酸鋁鐵（PAFS）

2.有機絮凝劑有：陰離子型聚丙烯酰胺（APAM）、陰離子型聚丙烯酰胺（CPAM）、陰離子型聚丙烯酰胺（PAM）、聚氧化乙烯（PEO）、殼聚糖等。

3.試驗儀器有：X射線衍射儀、電子天平秤、機械式電動攪拌器、PH測試筆、濁度計、激光粒度分析儀等。

（三）試驗步驟

為測試自然狀態下泥漿的脫水分層能力，對淤泥質、黏土質和粉砂質泥漿分別進行自然沉降試驗，設置三組平行試驗。

1.單一絮凝劑對照試驗

試驗中以固液分離液面讀數、上清液PH、上清液濁度及清液懸濁液中殘余的顆粒級配等作為參數分析各絮凝劑的絮凝效果，試驗操作步驟如下：

在500ml的燒杯中分別加入300ml的泥漿，分別添加20ml質量分數為0.1%的有機絮凝劑及1%濃度的無機絮凝劑，用機械式攪拌機以100r/min的速度攪拌5min，使絮凝劑能夠和土顆粒充分反應。靜置泥漿樣本開始讀數并記錄初始高度，沉降開始后30min內每5min用刻度尺緊貼燒杯外壁讀取記錄，30min至60min每15分鐘讀取記錄數據，1h后每30min讀取記錄一次數據。待燒杯內絮團高度不在發生變化，用膠頭滴管分別制取2份上清液于COD水質消解管內保存，用于測試清液濁度及懸濁液中懸浮顆粒的粒徑分布。記錄清液底面的下降高度時以mm為單位，上清液濁度以NTU為單位，根據記錄的數據對比分析同物質的量條件下，各類型絮凝劑的絮凝效果。

2.各絮凝劑定量試驗

不同絮凝劑的最佳添加量之間存在較大差異，為尋找各絮凝劑的最優物質的量濃度，同時能夠滿足工程經濟性的要求，對各個絮凝劑設置了定量實驗，確定為該種絮凝劑的最佳添加量。

三、結論

通過試驗得出結論：最佳絮凝劑為陰離子型PAM最優投加濃度為0.2%，陽離子型PAM最優投加濃度為0.1%，非離子型PAM最優投加濃度為0.1%，殼聚糖最優投加濃度為0.5%聚氧化乙烯最優投加濃度為0.2%，聚合氯化鋁最優投加濃度為1%，聚合氯化鐵最優投加濃度為2%，聚合氯化鋁鐵最優投加濃度為2%。

參考文獻

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基金項目：浙江省大學生科技創新活動計劃項目“工程廢棄泥漿的絮凝試驗研究”（項目編號2020R448001）