一種盾構渣土無害化處理方法與流程

本發明涉及盾構渣土處理領域，特別涉及一種盾構渣土無害化處理方法。

背景技術：

隨著城市的大力建設，城鄉一體化的發展，城市隧道和地鐵的建設，在建設過程中形成大量的盾構渣土、建筑垃圾、盾構渣土產量大幅度增加。現有處理設施數量和庫容已經不能滿足現階段盾構渣土、建筑垃圾、盾構渣土處置的要求，違章棄土現象依然存在。為了解決城市盾構渣土產量急劇增長，現有處理設施數量和庫容不足，為了全面貫徹科學發展觀，齊心協力共建“兩型引領城市”，處置城市盾構渣土成為現階段難題。

在城市隧道和地鐵行業，盾構施工法作為軟土地層修建隧道的專用方法，存在著大量的工程盾構渣土。目前，盾構渣土的處理技術主要有自然沉淀法、干土混合法。自然沉淀法是利用泥、水密度的不同，通過自然沉淀的方法使泥和水進行分離的方法。自然沉淀法不需要任何機械設備，只需通過靜置沉淀作用即可達到泥、水分離的目的；但是自然沉淀法處理時間較長、且無法完全做到泥水分離，并且需要的場地較大。這種處置方法簡單、易行、成本低，泥漿又不需要高度脫水，適應性強。但是泥漿填埋也存在一些問題，尤指填埋滲濾液和堆土安全問題。滲濾液是一種被嚴重污染的液體，如果填埋場選址或運行不當會污染地下水環境。此外，需要處理的盾構渣土含有乳化劑，泥和水在乳化劑的作用下混合在一起，泥漿中的水分難以自然揮發，自然沉淀法中常是表層土壤干燥開裂而其下方的泥仍泥質松散含水率高甚至成漿狀，易形成滑坡，從而影響堆土場的安全堆放。干土混合法是在盾構泥漿中加入干土，從而使得土的整體含水率降低；干土混合法需要大量的土料資源，且需要用機械設備將 干土與盾構泥漿進行充分攪拌。此外，盾構泥漿的含水率通常在80％以上，如果需要使整體出土達到直埋標準，需要加入6倍以上的干土。此法施工成本較高，同時還會占用大量的場地。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提出一種盾構渣土無害化處理方法，以解決的盾構渣土處理難題，盾構渣土處理后形成的物質都有利用價值，礫石顆粒物可以用于混凝土骨料，泥塊燒制的磚塊質量好，水可以再次利用，使盾構渣土資源化、減量化、無害化、減少土地消耗。

一方面，本發明提供了一種盾構渣土無害化處理方法，盾構渣土經渣漿分離設備水力沖洗分離出泥漿和洗凈的礫石顆粒物；將泥漿進行泥漿處理工藝形成的泥水和泥塊，泥水再經過泥水處理系統進行凈化處理。

進一步地，泥漿處理工藝如下：

將泥漿輸入泥漿貯存池內，泥漿貯存池內的泥漿泵送至泥漿預處理池的第一攪拌池內進行快速攪拌，在第一攪拌池內加入絮凝劑和破乳劑；泥漿經過第一攪拌池處理完成后輸入至泥漿預處理池的第二攪拌池內進行慢速攪拌備用；泥漿經過第二攪拌池后輸入至泥漿脫水設備，處理后形成泥塊和泥水。

進一步地，泥水處理系統包括一級反應池和二級反應池及沉淀池，在一級反應池內加入絮凝劑，在二級反應池內加入破乳劑；泥水再經過一級反應池后，再經過二反應池內，最后進入沉淀池內，沉淀池內的水經過沉淀后一部水用于渣漿分離設備用水。

進一步地，盾構渣土首先輸入至渣漿分離池內，在渣漿分離池內加入水使泥漿流動性增大，然后經過輸送設備輸入至渣漿分離設備中經水力沖洗和滾筒篩網分離出泥漿和礫石顆粒物。

進一步地，泥漿經過泥漿脫水設備壓濾后形成的泥塊含水率約40％。

本發明盾構渣土經過處理后形成的礫石顆粒物可以用于混凝土骨料，變廢為寶，提高了經濟價值；泥塊的含沙量和含水率低可以作為制磚材料，燒制的磚塊質量好；泥水經過處理后可以再次利用。盾構渣土處理后形成的物質都有利用價值，礫石顆粒物可以用于混凝土骨料，泥塊燒制的磚塊質量好，水可以再次利用，使盾構渣土資源化、減量化、無害化、減少土地消耗。

在泥漿處理工藝中，首先在第一攪拌池內采用快速攪拌使絮凝劑和泥漿快速均勻混合，然后在第二攪拌池內采用慢速攪拌，防止絮凝體沉淀，且不會破壞絮凝體，聚團時間短和絮凝體密度高，絮凝體處于懸浮狀態，方便排出。

泥漿經過處理后，泥漿脫水效果好，泥含水量低，較為干燥，有一定的強度，對泥漿的堆土安全有極大的促進。泥塊含沙量極低，含水率低于40％是燒制磚塊的最佳材料，泥塊燒制的磚塊質量好。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明的盾構渣土無害化處理方法示意圖；

圖2為本發明泥水處理系統示意圖；

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

在城市隧道和地鐵行業，盾構施工法作為軟土地層修建隧道的專用方法，在盾構施工過程中會產生大量的盾構渣土，大量的盾構渣土帶有碎石和較大顆粒物，大量的盾構渣土存在很難處置的問題。為了解決盾構渣土處理難道，如圖1至圖2所示，本發明優選了一種盾構渣土無害化處理方法，如圖1所示，具體步驟如下：

1、軌道交通施工期間產生的盾構渣土送入渣漿分離設備進行沖洗分離，分離出盾構泥漿和礫石顆粒物；

2、礫石顆粒物由皮帶運輸機運出以作他用，盾構泥漿進入泥漿貯存池內暫存；

3、貯存池內的泥漿通過泥漿泵送入泥漿預處理池內，在泥漿預處理池內完成盾構泥漿與絮凝劑和破乳劑混合；

4、盾構泥漿經預處理完成后，通過高壓泥漿泵將泥漿輸送至泥漿脫水設備內進行處理，在此完成泥漿的泥水分離，形成泥塊和泥水。

5、經處理后的泥塊運送至受納場填埋處置或用于燒制磚塊；

6、經泥漿脫水設備處理過程中產生的泥水經化學反應和物理沉降處理合格后，大部分水回用于生產(例如渣漿分離設備用水)，少部分外排。

盾構渣土處理總共包括渣漿分離工藝和泥漿處理工藝及泥水處理工藝，現針對各處理工藝進行詳細說明：

一、渣漿分離

1、處理工藝

帶有碎石和較大顆粒物的盾構渣土進入處理場地后，經裝載機運輸進入渣漿分離池，加入水使盾構渣土流動性增大，經鏈斗式提升機將盾構渣土提升至滾筒篩中，滾筒篩為渣漿分離設備，經水力沖洗和篩網分離等處理方式，將泥漿和礫石顆粒物分離，泥土經沖刷稀釋而成的泥漿經管道流至泥漿貯存池，進行下一步的泥漿處理；分選出的洗凈的礫石顆粒物則經皮帶傳輸機運出堆置，經砂石分選設備進行分選再利用。分離出的礫石顆粒物受到充分的沖洗不會帶有藥劑，礫石顆粒物為碎石和卵石，經進一步的篩選分離分類之后，大顆粒的可以被用于四合料水穩料的原料，小顆粒的可以用于混凝土等原料，或者不經分離直接進入盾構渣土受納場填埋消納。

二、泥漿處理

1、處理工藝

由于在盾構施工過程中，使用了發泡劑、穩定劑等試劑(現在盾構施工中 使用的發泡劑多為表面活性材料，也有在發泡劑中加入高分子類水溶性聚合物的發泡添加劑)，使土體具有較好的塑性流動性。導致泥漿中會存在表面活性劑等污染物，使泥漿成乳化狀態。表面活性劑發泡會隨時間自然消失，發泡劑本身具有生物降解性對環境不產生污染。但是泥漿中的發泡劑易產生飛沫，造成民眾恐慌，藥劑的降解消失也需要時間，所以須對泥漿進行處理。泥漿處理的目的是去除發泡劑、破除乳化狀態，達到泥水分離目的。根據盾構泥漿的特點及泥漿處理經驗，盾構渣土處理項目擬采用破乳法及絮凝沉淀法對盾構泥漿進行處理。

破乳法即在水中添加藥劑，與泥漿中的乳化劑反應，破除其乳化狀態。由于受盾構施工中所穿地層不同影響，施工過程中加入的其他試劑也會有所不同，所以泥漿處理中添加的其他試劑則由現場實驗室檢測決定添加中和反應試劑的種類。破乳反應不會對環境產生二次污染。

絮凝沉淀法是指在泥漿中投加絮凝劑后，其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下快速生成絮狀體，且在沉降過程中它們互相碰撞凝聚，其尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加，最終通過沉淀的方法將懸浮物去除。盾構渣土泥漿處理中絮凝法的主要作用是改善出水水質、增大絮團使脫水后的泥土流動性減弱等。

將泥漿輸入泥漿貯存池內，泥漿貯存池內的泥漿泵送至泥漿預處理池的第一攪拌池內進行快速攪拌，在第一攪拌池內加入試劑1、2，試劑1、2為絮凝劑和破乳劑；泥漿經過第一攪拌池處理完成后輸入至泥漿預處理池的第二攪拌池內進行慢速攪拌備用；泥漿經過第二攪拌池后輸入至泥漿脫水設備，處理后形成泥塊和泥水。泥漿脫水設備可以采用帶式壓濾機，真空帶式壓濾機，臥式離心機等過濾設備。

在泥漿處理工藝中，首先在第一攪拌池內采用快速攪拌使絮凝劑和泥漿快速均勻混合，一般是越快越好，使絮凝劑和泥漿快速絮凝。然后在第二攪拌池內采用慢速攪拌，慢速攪拌原則是指使第二攪拌池內泥漿不產生沉淀就可以了。慢速攪拌可以防止絮凝體沉淀，且不會破壞絮凝體，聚團時間短和絮凝體密度 高，絮凝體處于懸浮狀態，方便排出。

為了產生較大的顆粒狀絮凝物，使絮凝體密度高，分界明顯，沉淀迅速，絮凝效果好。根據現有的隧道泥漿特點，本發明配制了專用的絮凝劑。絮凝劑是由水和陰離子聚丙烯酰胺及非離子聚丙烯酰胺混合而成。非離子型聚丙烯酰胺的濃度為0.03％～0.01％，即1升水中加入加入300毫克～100毫克的非離子型聚丙烯酰胺粉劑。陰離子型聚丙烯酰胺的濃度為0.02％～0.01％，即1升水中加入200毫克～100毫克的陰離子型聚丙烯酰胺粉劑。陰離子聚丙烯酰胺的分子量為1200萬，非離子型聚丙烯酰胺的分子量為600萬。

本發明配制的絮凝劑試驗數據如下：

2、泥塊處理

由于泥漿為地鐵線施工過程中所產生，經處理降低含水率后，泥質較好，無沙石，可將其用于路基、地面回填材料及燒制磚的原料。泥塊燒制磚是將壓濾后產生的干泥塊處理后，首先在受場地內進行臨時堆置，然后根據其性狀與各成分含量，與其他原料(如粘土)按一定比例混合，加壓成型，焙燒后制成磚。通過將泥塊燒制磚不僅節約了填埋用地、緩解了磚瓦廠土源緊張，還在一定程度上解決了泥漿終端化、資源化、無害化處理一大難題，實現了資源循環、節能減排的環境目標。泥塊燒制的磚質量好，強度高。

三、泥水處理

1、泥水處理工藝，如圖2所示：

泥水處理系統包括一級反應池和二級反應池及沉淀池，在一級反應池內加入試劑3，試劑3為絮凝劑，在二級反應池內加入試劑4，試劑4為破乳劑；泥水再經過一級反應池后，再經過二反應池內，最后進入沉淀池內，沉淀池內的水經過沉淀后可以循環使用或無害化排放。

由于在泥漿處理過程中對泥和水同時進行了處理，為防止泥漿處理過程中存在對水質處理不徹底的問題，在水處理區采用藥劑布水方式進行強化處理，依舊采用破乳消泡法、絮凝沉淀法對壓濾出水水質進行處理，達到降低泥水中SS的濃度和破除乳化狀態的目的。

絮凝沉淀法是指在水中投加水質處理專用絮凝劑后，讓其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體，且在沉降過程中它們互相碰撞凝聚，其尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加，最終懸浮物通過沉淀的方法將其去除。

破乳消泡法即在水中添加藥劑，與乳化劑、陰離子表面活性劑等反應，破除其乳化及產生泡沫的狀態。

以上倆類處理藥劑在泥漿處理過程中就已添加，水處理過程中為輔助及后備處理。且此過程不會對環境產生二次污染。

本發明方案與舊有的盾構渣土處理方法相比有如下幾點優點：

1、分離出盾構渣土中的砂石，減少盾構渣土體積，減少泥漿含沙量，提高泥漿品質。回收利用了砂石產生了效益。

2、與原本不對盾構渣土進行處理相比，經過處理后的盾構渣土體積進一步減小，節省了填埋所需的土地資源。

3、處理后的泥塊含水率少，較為干燥，有一定的強度，對泥塊的堆土安全上有極大的促進。

4、處理后的泥塊含沙量少、泥塊品質好可以作為材料有燒制磚等用途。泥塊燒制的磚質量好，強度高。

5、盾構渣土無害化處理方法用水量少，處理后的少量水也達標排放，對場地及周邊的環境保護有極大的促進。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。