长江漫滩地质条件下泥水分离处理技术研究与应用

长江漫滩地质条件下泥水分离处理技术研究与应用

陈哲 1 许超 1 单蕾 1 田万君 2 李泽垚 2

1 南京市鼓楼区建设工程质量监督站

2中建二局第三建筑工程有限公司华东分公司

江苏 南京 210019

摘要：河口漫滩地质条件下河流沉积层深厚，钻孔灌注桩、地下连续墙等穿越沉积土层时置换率高，泥浆处理难度大。本文以南京鼓楼区漫滩地质某工程钻孔灌注桩为研究背景，对泥水分离处理技术在不同地层、泥浆比重的泥水处理效果进行研究，并提出优化方案以提高泥浆处理效率，实现泥浆循环利用，达到零排放、零污染的目标。

关键词：泥水处理；离心分离；压滤分离

0 引言

河口漫滩地质条件下河流沉积层深厚，钻孔灌注桩、地下连续墙等穿越沉积土层时置换率高，泥浆处理难度大。龙莉波根据上海地区土层中含砂率较高的特点，施工中采用正循环泥水循环系统，在砂层中成孔及清孔时使用泥浆净化装置，实现了对钻孔灌注桩施工中泥浆性能的优化。邓金金等针对槽罐车外运至郊外使泥浆自然干化处 理方式的缺点，研发了一整套的城建工程泥浆处理及零排 放工艺。万玉纲等研究了化学絮凝和物理离心脱水方式，试 验结果表明采用单纯化学絮凝方式进行泥浆絮凝固液分离，高分子量的HPAM对泥浆水的脱水最有效；李冲等采用X射线衍射、激光粒度仪及微电 泳仪对废弃泥浆的理化性质进行了分析，采用阴离子型聚 丙烯酰胺（APAM）进行废弃泥浆絮凝分离实验，结果表明：APAM对废弃泥浆絮凝分离处理效果明显，作为废弃泥浆减量化处理的前期工作具有一定的可行性。 杨春英等研究也发现有机絮凝剂聚丙烯酰胺相比无 机絮凝剂聚合氯化铝、硫酸铝等在絮凝固液分离上有较大优势；

1 工程概况

本工程位于南京市鼓楼区，滨临长江。建筑场地位于长江漫滩地质条件下。其表层人工填土下覆盖着40-50米的第四系沉积物。全部是为含细粒较多的粉质粘土、含淤泥质粉质粘土；粉细砂、粉土，直径小于 75 μm 的颗粒占到 80%以上。

2 施工工艺

施工工艺流程如图 1。

图1 施工工艺流程图

3离心式泥水分离技术

通过离心式分离技术，对泥浆进行粗筛、和旋流分离，将泥浆中大于0.075 mm颗粒分离出。

离心方式泥水处理主要通过离心机、外加剂及 其配套设备完成。离心机的工作原理是将处理的悬 浮液（泥浆）置于增加的“离心力”作用场下，增加悬浮液体中固相物料的沉降速度。转鼓产生高离心力，将游离液体和较细固体流向离心机较大的一端，液相物料通过溢流堰排出；较大的固相物料则沉降在转鼓壁上，形成一层泥饼层，这些泥饼由螺旋推出。离心机工作系统见图2、图3。

图2 离心分离系统原理图

图3 离心分离装置图

4压滤方式泥水处理技术

压滤方式泥水处理主要通过压滤机、外加剂及 其配套设备完成，压滤机过滤部分由整齐排列在主 梁上的隔膜滤板、厢式滤板和夹在他们之间的滤布 所组成的，工作原理如图4所示。过滤开始时，滤浆在进料泵的推动下， 经止推板和压紧板的进料口进入各滤室内，滤浆借助进料泵产生的压力进行固液分离，滤液由排液口排出。入料比重 1.1~1.2g/cm³时，压滤系统每小时平 均处理量泥浆 31.5m³，滤饼含水率约 30%。每小时 平均产出干渣 7.2m³；滤液固含率小于 2g/l,可以直 接外排或循环使用。压滤设备每分钟能生产约 0.1m ³干渣。生产 1m³干渣土约需要 10min。入料比重 1.22~1.36 g/cm³时，压滤系统每小时平均处理泥浆 约 44 m³，滤饼含水率约 30%。每小时平均产出干 渣约 9m³；处理效果比泥浆比重低于 1.2 g/cm3时好。

图4 压滤机系统原理图

5泥浆再生

由排浆管排出的泥浆经过过滤后被送到泥浆沉淀池内，经泥水分离系统分离出来的泥浆，进入调整池重新使 用，在调整池内按比例加入一定量的粘土、CMC、清水进行混合，制成适合地层特征的新泥浆，由泥浆泵泵入泥水室内，多余泥浆储存在调整池内。储浆池内泥浆不足时，可直接开动泥浆搅拌机制备泥浆，制浆材料以膨润土为主辅之于 CMC、纯碱等其他材料。泥水的调制浆系统由清水池、新浆槽、新浆贮备池、CMC 搅拌槽、CMC 储备槽、调整池 和剩余池及搅拌机、气动和手动阀门以及相应的泵、控制系 统等有机组合。经过搅拌装置充分搅拌后，送入调整池，经过 24 h 膨化后进入储浆池 。

6 泥水处理效能分析

离心机在泥浆比重1.19 g/cm³时处理能力约60 m³/h，每分钟产生干渣量0.2m³（含水率约60%）， 液相物料（废水）含固率高。压滤机在泥浆比重1.29 g/cm³及以上时，处理效果最佳，处理量约30 m³/h， 每分钟产生干渣量0.1m³（含水率约30%），液相物料含固率低。对项目某地下连续墙泥浆处理结果进行监测，成槽后沉淀池泥浆比重由 1.16 g/cm³至 1.22 g/cm³，上升了0.06， 黏度上升了 0.78S。经振动预分筛、二级旋流器处理、迷宫式沉淀池三级沉淀后比重：1.19 g/cm³，只降低了0.03，且 20μm 以下细颗粒分离难度大，此时需要采用离心机或压滤机对沉淀池的泥浆进一步处理。经离心机处理（液相物料 排放至调整池）、压滤机处理（液相物料排放至清 水池补充进排浆泵站密封水损失）调整后开始下一 个掘进循环。掘进结束时调整池的比重为 1.19g/cm，通过离心、压滤处理后，比重降低了0.03， 调整池的比重降低到1.16 g/cm³，达到上一循环开始成槽时的状态，泥水处理达到动态平衡的状态，既不需要往外排浆（不产生废浆），也不需要向调整池和进浆池加水或新鲜浆液降低泥浆比重。 实现了施工“零排放”、“零污染” 的目标。

7结论与讨论

根据项目工程的实际情况，通过选用合理的泥水处理设备。根据地层、通过试验确定了泥浆运动黏度，依据运动黏度的要求以纯碱、CMC、膨润土、水 为材料配置出新制浆液配合比，按配合比制出满足使用要求的浆液用于施工。总体取得了泥水分离的施工经验，并得出了一整套长江漫滩地质泥浆分离施工的质量控制措施。选用合理的泥水处理设备和试验确定的浆液，提高了工效，降低了成本，具有良好的经济效益，保证了施工的进 度和安全顺利进行，具有很好的社会效益。该工法满足现场施工需求，保证了工程施工的质量和进度，经济合理，简单易行，安全可靠，文明环保。实现了施工“零排放”、“零污染” 的目标。

参考文献

[1] 龙莉波.泥浆净化装置在钻孔灌注桩施工中的应用[J].建筑施工, 2007(6):392-394,402.

[2] 邓金金,涂晓琴.城建桩基工程泥浆零排放处理工艺[J].非开挖技术, 2013(2):133-136.