零排放地下工程泥浆处理施工工法的制作方法

1.本技术涉及地下工程泥浆处理技术领域，尤其是涉及零排放地下工程泥浆处理施工工法。


背景技术：

2.在地铁、桥梁及高层建筑施工过程中通常采用钻孔灌注桩基或者地下连续墙施工的方式。但是在钻孔或者成槽过程中，需要利用泥浆进行护壁。待钻孔或者成槽作业完成以后，会有大量泥浆剩余成为废弃泥浆。废泥浆是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，废弃泥浆含水率高、各种添加剂的使用使得其成分也非常复杂，直接排放会对环境造成严重污染。
3.目前常用的泥浆处理方式是先进行化学絮凝后再进行压滤，通过此种方法使废弃泥浆的泥水分离，实现减量化的目标，从而便于清运或者综合利用。但是，在实际运用过程中，由于泥浆的胶体性状，使得泥浆中细小的颗粒难以与水分离，进而导致絮凝沉淀困难缓慢，压滤后泥块的含水率较高、不能满足后期污泥处理的要求。
4.针对上述问题，发明人认为现有的泥浆处理施工工法存在脱水效率低且泥饼含水率高的缺陷。


技术实现要素：

5.为了提升地下工程泥浆处理的脱水效率，使得处理产物实现资源回收利用，本技术提供一种零排放地下工程泥浆处理施工工法。
6.本技术提供的一种零排放地下工程泥浆处理施工工法采用如下的技术方案：零排放地下工程泥浆处理施工工法，包括以下步骤：步骤1，泥浆预处理：收集泥浆至废弃泥浆池中，将泥浆和水按照质量比为1:(1-2)的比例进行混合稀释，再加入5-10质量份的处理剂，混合搅拌均匀；其中处理液中至少包含有30-40％wt的聚天冬氨酸；步骤2，砂石筛分：将经过预处理的泥浆进行筛分，去除泥浆中大粒径的杂质，得到粒径大于1mm的砂性土；步骤3，一次絮凝：将步骤2中经过筛分的泥浆送入沉淀池中，加入泥浆量2％-4％的絮凝剂a，搅拌均匀；保温静置30-60min，得到一级处理泥浆；其中絮凝剂a中包括威兰胶、壳聚糖、聚合硅酸铝铁中的两种或多种；步骤4，二次絮凝：向一级处理泥浆中加入泥浆量为0.2％-0.4％的絮凝剂b，搅拌均匀；其中絮凝剂b中包括1-3质量份的聚烯丙基胺盐酸盐、2-4质量份的阳离子型聚丙烯酰胺、10-15质量份的硫酸铝、5-10质量份的酪蛋白和30-35质量份的水；步骤5，脱水处理：将泥浆送入带式压滤机进行脱水分离，收集脱离出的清水和泥饼；步骤6，排放物处理：将步骤2中的砂性土用做建筑用卵石和建筑用砂或者进行回
填处理；将步骤5中的清水用作洗砂用水、泥饼用作绿植墙造砖坯。
7.通过采用上述技术方案，现场废弃泥浆先进行稀释，再加入处理液进行处理，处理液中的组分可以协同作用降低泥浆中颗粒物之间的粘聚性能，经过处理液预先处理过的泥浆进行筛分处理时，筛分阻力减少，筛分效率提升，筛分更加充分，筛分处理分选出泥浆中颗粒较大的砂性土，实现了泥浆的第一次分离；经过除砂后的泥浆送入沉淀池中，先加入絮凝剂a进行一次絮凝，絮凝剂a中威兰胶、壳聚糖、聚合硅酸铝铁组合复配使用，能形成具有较强吸附作用的胶质物，该胶质物在保温静置的过程中可以持续吸附泥浆中的细小颗粒，促进细小颗粒的粘聚，进而形成一定的絮状沉淀，实现细小颗粒与水的分离；然后加入絮凝剂b，絮凝剂b的加入一方面进一步吸附泥浆中的微小颗粒，提升絮凝效果、另一方面能够与已经形成的絮状沉淀吸附，形成絮团，便于后续的脱水分离；经过絮凝处理的泥浆送入带式压滤机处理，进一步将泥浆中细颗粒与清水彻底分离，从而完成了泥浆的第二次分离。通过本技术的施工方法进行地下泥浆的处理，脱水效率高、脱水效果好，泥饼含水率较低，分离出的砂性土、泥饼黏土、清水等可以实现施工现场循环利用及建筑开发再利用，具有较好的经济效益。
8.优选的，所述处理液由聚天冬氨酸30-40％wt、三乙醇胺10-20％wt、三聚磷酸钠1-3％wt和水余量组成。
9.通过采用上述技术方案，三乙醇胺作为表面活性剂能够降低泥浆中颗粒表面的表面能；聚天冬氨酸对离子有极强的螯合能力，同时具有较好的分散作用；三聚磷酸钠具有螯合、悬浮、分散、胶溶、乳化、ph缓冲等作用；聚天冬氨酸、三乙醇胺、三聚磷酸钠和水进行协同复配，能够降低泥浆中颗粒物质之间的粘聚作用，进而降低振动筛分时的阻力，使得振动筛分的效果更好，也便于后续的絮凝分离。
10.优选的，所述絮凝剂a由威兰胶、壳聚糖、聚合硅酸铝铁和水按照质量比为(3-5)：(1-3)：0.8：13在30-40℃混合制得。
11.通过采用上述技术方案，威兰胶、壳聚糖、聚合硅酸铝铁、水按照一定的配比组合复配，能够形成具有较强吸附性的胶质物，这种胶质物在搅拌过程中对泥浆中的微小颗粒具有较大的吸附效果，且吸附牢靠，保温静置下，较多的颗粒逐渐吸附堆积，形成絮状沉淀，进而能够实现泥浆中细小颗粒与水的分离，其较强的吸附效果实现了对泥浆的快速絮凝，进而有助于提升泥浆的絮凝效率。
12.优选的，所述絮凝剂b中还包括0.5-0.7质量份的纤维素黄酸酯。
13.通过采用上述技术方案，纤维素黄原酸酯不仅能与一价金属作用生成盐，而且能与多价金属作用生成多价金属盐，后者不溶解于碱和水溶液中，纤维素黄酸酯的加入能够进一步促进絮凝剂b对泥浆中微小颗粒的吸附絮凝效果，进而提升泥浆絮凝处理的效率。
14.优选的，所述步骤3中保温温度为40-50℃。
15.通过采用上述技术方案，在40-50℃下进行静置保温，絮凝剂a中各组分作用下形成的胶质物能够在这一温度范围内保持较好的粘度和流动性，结构性能稳定，吸附效果持久，进而有助于实现泥浆中颗粒物与水的更好分离。
16.优选的，所述阳离子型聚丙烯酰胺的分子量为1200万-1400万。
17.通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺的分子量能够调整絮团的大小，絮团太小会影响排水的速度，絮团太大会使絮团约束较多水而降低泥饼干度，在1200万-1400万分子量
下，聚丙烯酰胺能够与絮凝剂b中的其他组分配合，实现较佳的絮凝效果。
18.优选的，所述步骤5中滤带张紧气压为0.3～0.5mpa。
19.通过采用上述技术方案，滤带是带式压滤机的主要组成部分，污泥的固液分离以滤带为介质，在两条滤带的张紧力和压榨力下得以污泥脱水，通过限定合适的滤带张紧气压能够有助于降低泥块中的含水率，提高脱水效果。
20.优选的，所述步骤2中泥浆需先经过粗筛筛分，去除大于5mm的颗粒；然后再经过细筛筛分，去除大于1mm的颗粒。
21.通过采用上述技术方案，泥浆经过粗砂和细筛两次筛分，一方面有助于提升筛分效果，另一方面在筛分的过程中使得泥浆胶质结构分散，进而有助于后续絮凝处理中泥浆颗粒的沉降分离。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术先对废弃泥浆进行稀释，再加入处理液进行处理，经过处理液预先处理过的泥浆内部粘聚性能下降，有助于减少筛分阻力，提升筛分效率，筛分得到泥浆中颗粒较大的砂性土，实现了泥浆的第一次分离；经过除砂后的泥浆送入沉淀池中，先加入絮凝剂a进行一次絮凝沉淀，絮凝剂a中的组分协同作用，能形成具有较强吸附作用的胶质物，该胶质物在保温静置的过程中可以吸附泥浆中的细小颗粒，形成絮状沉淀，实现细小颗粒与水的分离；然后加入絮凝剂b，絮凝剂b的加入在进一步絮凝吸附下还能够与已经形成的絮状沉淀形成絮团，便于后续的脱水分离；经过絮凝处理的泥浆送入带式压滤机进行脱水分离处理；通过本技术的施工方法进行地下泥浆的处理，脱水效率高、脱水效果好，泥饼含水率较低，分离出的砂性土、粘土、清水等可以实现现场循环利用及建筑开发再利用，具有更好的经济效益；2.处理液由聚天冬氨酸30-40％wt、三乙醇胺10-20％wt、三聚磷酸钠1-3％wt和水余量组成；聚天冬氨酸、三乙醇胺、三聚磷酸钠和水进行协同复配，能够降低泥浆中颗粒物质之间的粘聚作用，进而降低振动筛分时的阻力，使得振动筛分的效果更好；3.威兰胶、壳聚糖、聚合硅酸铝铁、水按照一定的配比组合复配成的絮凝剂a，具有较强的吸附粘结性能，在搅拌过程中对泥浆中的微小颗粒具有较大的吸附效果，保温静置下，较多的颗粒逐渐吸附堆积，形成絮状沉淀，实现泥浆中细小颗粒与水的分离，絮凝剂a其较强的吸附效果实现了对泥浆的快速絮凝，进而有助于提升泥浆的絮凝效率。
具体实施方式
23.制备例制备例1本制备例公开一种处理液的制备方法，具体包括以下步骤：将200g聚天冬氨酸、100g三乙醇胺、10g三聚磷酸钠和690g水混合加入搅拌锅中，在常温下，以200r/min的转速搅拌10min，得到处理液。
24.制备例2本制备例公开一种处理液的制备方法，具体包括以下步骤：将300g聚天冬氨酸、200g三乙醇胺、30g三聚磷酸钠和470g水混合加入搅拌锅中，在常温下，以200r/min的转速搅拌10min，得到处理液。
25.制备例3本制备例公开一种絮凝剂a的制备方法，具体包括以下步骤：将168.54g威兰胶、56.18g壳聚糖、44.94g聚合硅酸铝铁和730.34g水混合加入搅拌锅中，在30℃下，以1500r/min的转速搅拌10min，得到絮凝剂a。
26.制备例4本制备例公开一种絮凝剂a的制备方法，具体包括以下步骤：将229.36g威兰胶、137.61g壳聚糖、36.70g聚合硅酸铝铁和596.33g水混合加入搅拌锅中，在40℃下，以1500r/min的转速搅拌10min，得到絮凝剂a。
27.制备例5本制备例公开一种絮凝剂b的制备方法，具体包括以下步骤：将10g聚烯丙基胺盐酸盐、20g阳离子型聚丙烯酰胺、100g硫酸铝、50g酪蛋白和300g水混合加入搅拌锅中，在常温下，以1500r/min的转速搅拌10min，得到絮凝剂b。
28.制备例6本制备例公开一种絮凝剂b的制备方法，具体包括以下步骤：将30g聚烯丙基胺盐酸盐、40g阳离子型聚丙烯酰胺、150g硫酸铝、100g酪蛋白和350g水混合加入搅拌锅中，在常温下，以1500r/min的转速搅拌10min，得到絮凝剂b。
29.制备例7本制备例公开一种絮凝剂b的制备方法，具体包括以下步骤：将30g聚烯丙基胺盐酸盐、40g阳离子型聚丙烯酰胺、150g硫酸铝、100g酪蛋白、5g纤维素黄酸酯和350g水混合加入搅拌锅中，在常温下，以1500r/min的转速搅拌10min，得到絮凝剂b。
30.制备例8本制备例公开一种絮凝剂b的制备方法，具体包括以下步骤：将30g聚烯丙基胺盐酸盐、40g阳离子型聚丙烯酰胺、150g硫酸铝、100g酪蛋白、7g纤维素黄酸酯和350g水混合加入搅拌锅中，在常温下，以1500r/min的转速搅拌10min，得到絮凝剂b。实施例
31.实施例1本实施例公开一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，具体包括以下步骤：步骤1，泥浆预处理：收集泥浆至废弃泥浆池中，将泥浆和水按照质量比为1:1的比例进行混合稀释，再加入50g的处理剂，混合搅拌1h至搅拌均匀；其中处理液选用制备例1制得的处理液；步骤2，砂石筛分：将经过预处理的泥浆通过进浆管加入振动筛中，振动筛中沿竖直方向设置有细网振动筛和粗网振动筛，细网振动筛位于粗网振动筛上方，且细网振动筛的尺寸小于粗网振动筛；细网振动筛正上方设置有第二下料罐、粗网振动筛上方设置有第一下料罐；进入振动筛的泥浆通过第一下料罐直接落在粗网振动筛上，泥浆通过粗网振动筛去除泥浆中粒径大于5mm的杂质颗粒；筛分得到的泥浆进入粗网下方的储浆槽中，然后由泥浆泵从储浆槽内抽吸泥浆至第二下料罐中，泥浆再通过第二下料罐中落在粗网上方的细网振动筛，去除泥浆中粒径大于1mm的杂质颗粒；由细网振动筛筛落的泥浆再次通过粗网振动筛，实现进一步筛分；收集筛分得到的杂质颗粒，得到砂性土；步骤3，一次絮凝：将步骤2中经过筛分的泥浆送入沉淀池中，加入泥浆量2％的絮
凝剂a，以60r/min的速度搅拌15min；在40℃下保温静置60min，得到一级处理泥浆；其中絮凝剂a选用制备例3制得的絮凝剂a；步骤4，二次絮凝：向一级处理泥浆中加入泥浆量为0.2％的絮凝剂b，以90r/min的速度搅拌10min；其中絮凝剂b选用制备例5制得的絮凝剂b；步骤5，脱水处理：将泥浆送入带式压滤机中，通过重力脱水区进行压滤处理，滤带张紧气压为0.3mpa，分离出清水和泥饼，收集脱离出的清水和泥饼；步骤6，排放物处理：将步骤2中的砂性土用做建筑用卵石和建筑用砂或者进行回填处理；将步骤5中的清水用作洗砂用水、泥饼用作绿植墙造砖坯。
32.实施例2本实施例公开一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在于：步骤1，泥浆预处理：收集泥浆至废弃泥浆池中，将泥浆和水按照质量比为1:2的比例进行混合稀释，再加入100g的处理剂，混合搅拌1h至搅拌均匀；其中处理液选用制备例2制得的处理液；步骤3，一次絮凝沉淀：将步骤2中经过筛分的泥浆送入沉淀池中，加入泥浆量4％的絮凝剂a，以60r/min的速度搅拌15min；在50℃下保温静置30min，得到一级处理泥浆；其中絮凝剂a选用制备例4制得的絮凝剂a；步骤4，二次絮凝沉淀：向一级处理泥浆中加入泥浆量为0.4％的絮凝剂b，以90r/min的速度搅拌10min；搅拌30min至搅拌均匀；其中絮凝剂b选用制备例6制得的絮凝剂b；步骤5，脱水处理：将泥浆送入带式压滤机中，通过重力脱水区进行压滤处理，滤带张紧气压为0.5mpa，分离出清水和泥饼，收集脱离出的清水和泥饼。
33.实施例3本实施例公开一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在于：步骤1，泥浆预处理：收集泥浆至废弃泥浆池中，将泥浆和水按照质量比为1:1.5的比例进行混合稀释，再加入75g的处理剂，混合搅拌1h至搅拌均匀；其中处理液选用制备例2制得的处理液；步骤3，一次絮凝沉淀：将步骤2中经过筛分的泥浆送入沉淀池中，加入泥浆量3％的絮凝剂a，以60r/min的速度搅拌15min；在45℃下保温静置45min，得到一级处理泥浆；其中絮凝剂a选用制备例4制得的絮凝剂a；步骤4，二次絮凝沉淀：向一级处理泥浆中加入泥浆量为0.3％的絮凝剂b，以90r/min的速度搅拌10min；其中絮凝剂b选用制备例6制得的絮凝剂b；步骤5，脱水处理：将泥浆送入带式压滤机中，通过重力脱水区进行压滤处理，滤带张紧气压为0.4mpa，分离出清水和泥饼，收集脱离出的清水和泥饼。
34.实施例4本实施例公开一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在于：步骤4，二次絮凝沉淀：絮凝剂b选用制备例7制得的絮凝剂b。
35.实施例5本实施例公开一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在
于：步骤4，二次絮凝沉淀：絮凝剂b选用制备例8制得的絮凝剂b。
36.对比例对比例1一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在于：不对泥浆进行预处理。
37.对比例2一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在于：不对泥浆进行一次絮凝。
38.对比例3一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在于：不对泥浆进行二次絮凝。
39.对比例4一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在于：步骤3中在常温下静置60min。
40.对比例5一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在于：将絮凝剂a中的壳聚糖替换为等量的木聚糖。
41.对比例6一种零排放地下工程泥浆处理施工工法，与实施例1的不同之处在于：将絮凝剂b替换为等量的市售絮凝剂(主要成分为聚丙烯酰胺)。
42.性能检测试验1.将得到的泥饼进行含水率测试：先对压滤得到的泥饼进行重量检测，记为m1，然后将泥饼放入烘箱中，在120℃下恒温干燥6h后取出，记录干燥后泥饼重量，记为m2。计算泥饼含水率，计算公式为：(m1-m2)/m1*100％。
43.2.对絮凝后泥浆压滤脱水效率进行试验：在压滤机出水口处连通一个计量桶，压滤机压出的水流入计量桶中，计量桶上设置有刻度线，记录实施例和对比例中计量桶中的水量达到100g时所需的时间；实施例1-5和对比例1-6泥饼含水率以及脱水100g所需时间数据详见表1。
44.表1
根据表1中实施例1-3的性能数据可得，本技术采用实施例1-3的施工工法进行泥浆处理，得到的泥饼含水量较低，相同出水量，实施例1-3可以更加快速地实现泥浆脱水分离，脱水效率较高。
45.对比例1-3中分别不对泥浆进行预处理、一次絮凝和二次絮凝，对比例1泥浆含水率稍有影响，泥浆絮凝后脱水时间拖长、脱水效率降低；对比例2和对比例3泥浆含水率较高，且泥浆絮凝后脱水时间明显较慢、脱水效率低下，对比例1-3的数据说明了，在本技术的施工工法中，泥浆的预处理、一次絮凝、二次絮凝三者之间是相互配合的，通过预处理先降低了泥浆的胶质粘聚性，进而有助于泥浆中颗粒的分散，然后通过一次絮凝吸附沉淀、二次絮凝加速沉淀，最终实现了泥浆脱水处理的高效率和低含水率，本技术施工工法中的每一个工艺步骤之间紧密联系，不可或缺。
46.对比例4在一次絮凝时于常温下静置沉淀，对比例4的脱水时间和泥饼含水率稍有影响，发明人分析，在40-50℃下保温静置，能够使絮凝剂a保持长久地吸附稳定性，也有助于絮凝剂b二次絮凝时更好的发挥作用；常温下絮凝剂a的吸附效果减弱，进而达不到实施例1-3泥浆脱水分离的效果。
47.对比例5将絮凝剂a中的壳聚糖替换为等量的木聚糖、对比例6将絮凝剂b替换为等量的市售絮凝剂，对比例5、6将本技术配制的絮凝剂进行了替换，替换后的絮凝剂无法产生本技术絮凝剂的协同作用效果，进而使得对比例5、6泥浆脱水时间较长、泥饼含水率较高，影响到泥浆脱水工作的效率和质量。
48.发明人分析，本技术制备的絮凝剂a中威兰胶、壳聚糖、聚合硅酸铝铁组合复配使用，能形成具有较强吸附作用的胶质物，该胶质物在保温静置的过程中可以吸附泥浆中的细小颗粒，促进细小颗粒的粘聚，进而形成一定的絮状沉淀，实现细小颗粒与水的分离；絮
凝剂b中组分之间配合作用能够进一步吸附泥浆中的微小颗粒，提升絮凝效果；还能够与已经形成的絮状沉淀再吸附，形成较大的絮团，便于后续的脱水分离；替换絮凝剂的成分，絮凝剂各组分之间、絮凝剂之间的配合关系打破，无法发挥出最好的效果，达不到实施例1-3的脱水效果。
49.实施例5、6在絮凝剂b中还加入有纤维素黄酸酯，纤维素黄酸酯的加入进一步提升了絮凝剂b的吸附絮凝作用，进而使得实施例5、6泥浆脱水处理效率和质量较高。
50.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。