CN106587567A - 一种泥浆快速调理沉降固液分离的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泥浆快速调理沉降固液分离的方法，适用于废弃工程泥浆处置领域，采用毛细吸水时间(CST)测定仪和激光衍射粒度分析仪相结合的方法。毛细吸水时间(CST)测定仪测定泥浆中水分在标准滤纸上渗透一定距离所需的时间，即毛细吸水时间(CST)，激光衍射粒度分析仪测定泥浆粒径分布范围。CST值能直观地反映泥浆脱水效果进而确定絮凝剂的调理沉降性能，以利于筛选最佳絮凝剂或组合，并使絮凝剂的使用量最佳；粒径分布范围指导滤布的选型，强化了后续机械脱水设备的脱水效果，提高脱水效率，有利于泥浆减量化。本发明实现了泥浆快速调理沉降固液分离，所需时间短、效率高，具有经济高效便捷的优点。

Description

一种泥浆快速调理沉降固液分离的方法
技术领域
本发明属于废弃工程泥浆处置技术领域，特别是涉及一种泥浆快速调理沉降固液分离的方法。
背景技术
目前，上海地区地下工程建设产生的废弃泥浆基本上是先用槽罐车驳运至码头，再用拖船外运至周边地区低洼处倾倒。由于运距远，运输车辆特殊，故处置成本和运输能耗相当高。这种将泥浆当作垃圾处理的方式只是将污染进行了转移，而没有发现泥浆本身的再利用价值，处理方式原始落后且效率低，不仅造成了施工成本的增加，也给城市交通、自然环境及国土资源造成了十分不利的影响。随着时代的不断进步和人们环保意识的增强，对于环境保护和工程质量的要求越来越高，施工过程排放的大量废弃泥浆不满足环保要求，废弃泥浆的无害化处理已经提上日程，上海“十三五”规划工程泥浆集中干化能力达到950万吨/年。
考虑到现场处理的泥浆成分差异较大，施工时需要及时调整絮凝剂的配方及掺量。现有的试验方法仅仅是在泥浆中加入絮凝剂后靠静置分层目测观察，判断指标定性化、主观化，且静置沉降需时较长(环境科技,2013,26(5):15-17；江西理工大学学报,2014,35(3):29-32；山西建筑,2015,41(22):181-183)。
毛细吸水时间(CST)已有报道被用于衡量污泥脱水速率(中国给水排水,1989,5(5):50-53)。污泥特性是含水率高达95-99％，有机质含量高；而工程废弃泥浆含水率一般65-85％，含泥和砂量高。含水率越低，泥水分离越困难，且工程废弃泥浆排放量大，迫切需要高效处置技术，以确保工程顺利进展。据发明人所知未发现有在废弃工程泥浆(工程泥浆来源包括钻孔灌注桩泥浆、地铁或隧道盾构工程泥浆和地下连续墙槽壁泥浆等)方面应用的报道。
本发明提供了可定量化的判断依据，达到快速灵活调整絮凝剂配方及掺量的目的，可作为泥浆调理沉降快速筛选絮凝剂的分析方法，CST法直观地反映泥浆脱水效果，越小越好，搭配激光衍射粒度分析仪，可以指导后续压滤设备的滤布选型，根据需截留的颗粒的粒径选择滤布的最大透过粒径，有效地提高泥浆固液分离的分离质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种泥浆快速调理沉降固液分离的方法，以解决絮凝剂筛选及施工中调整时效率低的问题，并指导后续压滤设备的滤布选型，有效地提高泥浆固液分离的分离质量。
为了实现上述目的，本发明提供一种泥浆快速调理沉降固液分离的方法，采用毛细吸水时间(CST)测定仪和激光衍射粒度分析仪相结合的方法。毛细吸水时间(CST)测定仪测定泥浆的毛细吸水时间(CST)，激光衍射粒度分析仪测定泥浆粒径分布范围。
包括以下步骤：
(1)准备，包括工程泥浆取样和絮凝剂溶液配制；
(2)加药，向泥浆中投加不同用量的絮凝剂并搅拌至絮凝形成矾花；
(3)测试，取形成矾花且搅拌均匀的泥浆进行毛细吸水时间(CST)和泥浆粒径分布测试；
(4)筛选，根据CST测试数值大小，选出最佳絮凝剂及其投加量，根据粒径分布范围结果，为使滤布对泥浆颗粒的截留率达到90％，按需截留的颗粒的粒径选择滤布的最大透过粒径；
(5)验证，采用真空抽滤装置对泥浆调理沉降效果进行验证。
对于砂质或粘土质工程泥浆，毛细吸水时间(CST)测定仪测定泥浆的毛细吸水时间(CST)，激光衍射粒度分析仪测定泥浆粒径分布范围。毛细吸水时间(CST)测试数值越小越好，粒径分布范围选择滤布的最大透过粒径。
所述工程泥浆来源包括钻孔灌注桩泥浆、地铁或隧道盾构工程泥浆和地下连续墙槽壁泥浆。
所述絮凝剂包括无机絮凝剂、无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂中的一种或两种以上的组合。
所述无机絮凝剂包括硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁、硫酸铝、硫酸铝钾和氯化铝；使用时配制为1-10wt％的溶液；
所述无机高分子絮凝剂包括聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁、聚合氯化硫酸铁和聚硅氯化铝；使用时配制为1-10wt％的溶液；
所述有机高分子絮凝剂包括阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺、两性离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚铵、氯化聚乙烯和聚乙烯醇；使用时配制为0.1-5wt％的溶液，优选0.1-1wt％。
CST值能直观地反映泥浆脱水效果进而确定絮凝剂的调理沉降性能，以利于筛选最佳絮凝剂或组合，并使絮凝剂的使用量最佳，粒径分布范围指导滤布的选型，强化了后续机械脱水设备的脱水效果，提高脱水效率，有利于泥浆减量化。本发明实现了泥浆快速调理沉降固液分离，所需时间短、效率高，具有经济高效便捷的优点。
附图说明
图1为本发明的泥浆快速调理沉降固液分离的流程示意图。
具体实施方式
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
下列实施例将进一步说明本发明。
实施例一
本实施例提供一种泥浆快速调理沉降固液分离的方法说明，包括以下步骤：
步骤1，准备，包括工程泥浆取样和絮凝剂溶液配制。泥浆选取上海光复路某施工工地槽壁泥浆，含水率74wt％，初始CST值为327.5s。聚合氯化铝(PAC)，使用时配制成浓度5wt％的溶液；阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，非离子聚丙烯酰胺(NPAM)，阴离子聚丙烯酰胺(APAM)使用时均配制成浓度0.1wt％的溶液。
步骤2，加药，向泥浆中投加不同用量的絮凝剂组合并经充分搅拌絮凝形成矾花。
步骤3，测试，取形成矾花且搅拌均匀的泥浆进行毛细吸水时间(CST)(型号304B，英国Triton Electronics Ltd)测试和激光衍射粒度分析(型号LS 13 320，美国BeckmanCoulter,Inc.)测试，测试结果见下表。
*D10定义为10％的颗粒粒径小于该D值。
步骤4，筛选，根据CST测试数值大小，选出絮凝剂最佳组合及其投加量。可以看出，对于该槽壁泥浆，最佳的絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺(APAM)，对应的最适添加量为160mg/L，可以达到较好的絮凝效果且筛选速度快、效率高。为使滤布对泥浆颗粒的截留率达到90％，选择滤布的最大透过粒径69μm。
步骤5，验证，对于该槽壁泥浆，阴离子聚丙烯酰胺(APAM)添加量为160mg/L，采用真空抽滤装置进行试验，真空度0.05MPa，泥水分离迅速、效果好。
实施例二
本实施例提供一种泥浆快速调理沉降固液分离的方法说明，包括以下步骤：
步骤1，准备，包括工程泥浆取样和絮凝剂溶液配制。泥浆选取上海浦东前滩某施工工地钻孔灌注桩泥浆，含水率67wt％，初始CST值为404.8s。聚合氯化铝(PAC)，使用时配制成浓度5wt％的溶液；阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，非离子聚丙烯酰胺(N PAM)，阴离子聚丙烯酰胺(APAM)使用时均配制成浓度0.1wt％的溶液。
步骤2，加药，向泥浆中投加不同用量的絮凝剂组合并经充分搅拌絮凝形成矾花。
步骤3，测试，取形成矾花且搅拌均匀的泥浆进行毛细吸水时间(CST)(型号304B，英国Triton Electronics Ltd)测试和激光衍射粒度分析(型号LS 13 320，美国BeckmanCoulter,Inc.)测试，测试结果见下表。
*D10定义为10％的颗粒粒径小于该D值。
步骤4，筛选，根据CST测试数值大小，选出絮凝剂最佳组合及其投加量。可以看出，对于该钻孔灌注桩泥浆，最佳的絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺(APAM)，对应的最适添加量为180mg/L，可以达到较好的絮凝效果且筛选速度快、效率高。为使滤布对泥浆颗粒的截留率达到90％，选择滤布的最大透过粒径85μm。
步骤5，验证，对于该钻孔灌注桩泥浆，阴离子聚丙烯酰胺(APAM)添加量为180mg/L，采用真空抽滤装置进行试验，真空度0.05M Pa，泥水分离迅速、效果好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种泥浆快速调理沉降固液分离的方法，其特征在于，采用毛细吸水时间(CST)测定仪和激光衍射粒度分析仪相结合的测试方法，包括以下步骤：
(1)准备，包括工程泥浆取样和絮凝剂溶液配制；
(2)加药，向泥浆中投加不同用量的絮凝剂并搅拌至絮凝形成矾花；
(3)测试，取形成矾花且搅拌均匀的泥浆进行毛细吸水时间(CST)和泥浆粒径分布测试；
(4)筛选，根据CST测试数值大小，选出最佳絮凝剂及其投加量，根据粒径分布范围结果，为使滤布对泥浆颗粒的截留率达到90％，按需截留的颗粒的粒径选择滤布的最大透过粒径。
(5)验证，采用真空抽滤装置对泥浆调理沉降效果进行验证。
2.根据权利要求1所述的泥浆快速调理沉降固液分离的方法，其特征在于，对于砂质或粘土质工程泥浆，毛细吸水时间(CST)测定仪测定泥浆的毛细吸水时间(CST)，激光衍射粒度分析仪测定泥浆粒径分布范围。
3.根据权利要求2所述的泥浆快速调理沉降固液分离的测试方法，毛细吸水时间(CST)测试数值越小越好，粒径分布范围选择滤布的最大透过粒径。
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