CN105731762A - 一种撬装式建筑泥浆处理装置及处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种撬装式建筑泥浆处理装置及处理工艺。处理装置包括安装在一个整体底座上或集装箱内的泥浆均质罐、叠螺式污泥脱水机、污泥储存槽、污泥输送泵、药剂制备系统、药剂投加泵和电气控制柜；泥浆均质罐包括泥浆均质搅拌槽和泥药混合搅拌槽；泥浆均质罐改进后停留时间更长、泥浆混合更加均匀且不易沉降；叠螺式污泥脱水机的螺旋轴改进后螺距采用特殊变径设计，螺旋角度更加平缓，耐磨层更厚。本发明通过特殊结构设计，实现了在一个整体底座上或集装箱内完成建筑泥浆的快速脱水，整个系统集成程度高，占用场地小，质量轻，体积小，移动性强，环保性能高，脱水速度快且效果好，减少了外运处置费用，处理后的泥土可以直接改性和资源化利用。

Description

一种撬装式建筑泥浆处理装置及处理工艺

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及一种撬装式建筑泥浆处理装置及处理工艺。

背景技术

随着我国城市化进程的持续推进，城市建设日新月异，由高层、超高层建筑、地铁、高速道路、大型桥梁等各类工程的建设越来越多，由此产生的建筑泥浆数量极其巨大。这些泥浆的组成和性质与市政污泥不同，以粘土矿物为主，自然沉降和直接脱水效果较差，如果处理不当，容易造成污染环境、破坏水质、阻塞市政管道等危害。由于泥浆含水率很高，直接将泥浆外运时实际运输的大部分为水，运输效率低，大幅增加了城市交通负担和造成能源浪费。如果处理不当，不仅造成资源的浪费，而且还造成严重的环境问题。为降低运输成本，部分不法企业甚至将泥浆偷排入城市下水道等市政管网，造成城市下水道等城市管网的淤积和堵塞。

建筑泥浆具有如下特点：在市政建设过程中，如：地铁盾构工程、隧道工程、顶管工程等等施工过程中，基础工程都需要较多的桩基，每立方的天然土，可以产生3～4立方泥浆，随着桩长度的增加，大量泥土变成泥浆，每项基础工程通常产生几千甚至几十万方泥浆。泥浆实土方和加入的水体积比比例通常为1:3，泥浆的浓度通常在150～220g/L之间，泥浆中通常含有约5～10％的砂石，砂砾比重较高，污泥中的无机质比例较高。

传统处理工艺处理建筑泥浆会产生的问题：

1)施工现场挖坑、堆坝、收聚，通过自然风干，此方法需大量的场地，风干周期长(需五年左右)、土地复耕困难、破坏生态且不安全；

2)常规脱水设备摆放在施工场地，占地空间大，管路衔接复杂；需要在现场临时接管，施工周期长，空间利用率低；

3)建筑泥浆相比市政污泥砂砾含量多，比重较高，污泥中的无机质比例较高，沉降较快，污泥浓度不均匀，如果直接进入常规脱水设备进行处理，会导致出泥含水率时高时低，出泥效果不稳定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，针对建筑工地周期性和移动性的特点，提供一种体积小、质量轻、移动性强、处理效果明显，便于大规模工业化应用的撬装式建筑泥浆处理装置及处理工艺。

集装箱式建筑泥浆处理系统。

本发明的技术方案如下：

一种撬装式建筑泥浆处理装置，它包括：一个整体底座(或集装箱)和安装在整体底座上(或集装箱内)的泥浆均质罐、叠螺式污泥脱水机、污泥储存槽、污泥输送泵、药剂制备系统、药剂投加泵和电气控制柜；泥浆均质罐包括两个泥浆均质搅拌槽，一个泥药混合搅拌槽；两个泥浆均质搅拌槽通过底部孔相通；泥药混合搅拌槽和泥浆均质搅拌槽通过溢流堰板连接；泥浆均质罐的进泥口、清水补入口安装在均质搅拌槽上，泥浆均质罐的加药口、出泥口安装在泥药均质搅拌槽上；药剂制备系统出药口与药剂投加泵入口连接；药剂投加泵出口与泥浆均质罐加药口连接；泥浆均质罐出泥口与叠螺式污泥脱水机进泥口连接；叠螺式污泥脱水机出泥口与污泥储存槽进泥口连接；污泥储存槽出口与污泥输送泵进口连接。叠螺式污泥脱水机出泥口设置污泥储存槽，用于暂存叠螺式污泥脱水机的脱水泥饼。

泥浆均质搅拌槽设置有垂直式搅拌浆，泥药混合搅拌槽设置有水平式搅拌桨。本发明中的泥浆均质罐设有两级垂直式搅拌桨、一级水平式搅拌桨，每个搅拌桨有独立的均质搅拌槽，整个泥浆均质罐容积可达7.2m³；两级垂直式搅拌槽底部相通，并溢流至水平式搅拌槽，流道经此特殊设计，使泥浆混合更加均匀且不易沉降，停留时间更长，停留时间达30分钟以上。

泥浆均质罐进泥口处设置有6mm粗格栅、4mm细格栅。泥浆均质罐通过粗格栅、细格栅将建筑泥浆内大块的颗粒砂砾进行粗过滤，然后在泥浆均质搅拌槽内进行均质搅拌，使得泥浆能有稳定的浓度，然后泥浆进入泥药混合搅拌槽，泥浆和药剂在此进行混合均质并进行快速絮凝反应，形成稳定絮团，泥药混合更充分，进而形成更加稳定强壮的矾花。

由于建筑泥浆污泥比重较高，沉降较快，污泥浓度不均匀，而污泥均质罐的目的在于解决上述问题。在泥浆均质罐上设置有可加清水稀释的接口即清水补入口，与原污泥在泥浆均质搅拌罐内快速混合均匀，建筑泥浆不易沉降，泥浆浓度稳定在适宜的数值后，进入叠螺式污泥脱水机，达到连续稳定出泥的效果。

叠螺式污泥脱水机由多个部件构成，包括螺旋轴、叠片、本体支架、滤液收集槽、进泥箱、排泥箱、电机及减速机；本体支架上安装有若干叠片，叠片分固定叠片和活动叠片，两者交错排列；螺旋轴从固定叠片和活动叠片的中心孔中穿过；该螺旋轴是建筑泥浆专用叠螺式污泥脱水机的螺旋轴，采用一种变径变螺距螺旋轴，其螺旋叶片的螺距沿排泥箱方向逐渐增大，螺距较普通螺旋轴有所增大，且螺旋轴从轴长的1/3位置起，其直径沿排泥箱方向逐渐增大，导程角设定在15°～18°(导程角，又叫纹升角，指的是螺纹的中径展开的圆周线与螺旋线的夹角)。这种设计既可以有效提高污泥脱水效率，同时，又可以降低活动叠片和固定叠片的损坏程度，延长活动叠片和固定叠片的使用寿命。

上述建筑泥浆专用叠螺式污泥脱水机的螺旋轴，采用钨极氩弧人工控制或半自动控制的焊接工艺方法，在螺旋轴叶片的外沿堆焊一层超耐磨硬质合金层；该超耐磨硬质合金层中含钴、钨、铬等稀有金属，具有较好的高温、常温硬度，极好的强度、高温抗疲劳性能、抗热震冲击性能和良好的抗氧化性能、耐腐蚀性能(铬含量约22～33％)、高的耐磨磨料磨损性能，以及良好的抗金属间磨损等综合性能。整个螺旋轴经过40多道工序精加工制作而成，和活动环接触表面粗糙度达0.8～1.6，和不锈钢之间的摩擦系数为0.2，在800℃时仍能保持硬度在318HV，耐磨层精加工完成后，耐磨层即超耐磨硬质合金层的厚度为2～3mm。

本发明针对建筑泥浆砂砾含量多，比重高，污泥中的无机质比例较高，这些污泥较易磨损、堵塞普通叠螺式污泥脱水机的螺旋轴的特点，创新设计了一种建筑泥浆专用叠螺式污泥脱水机的螺旋轴。该螺旋轴采用特殊加工工艺制成，相比于普通螺旋轴更加光滑，能有效降低建筑泥浆污泥通过螺旋轴时的摩擦阻力，防止污泥堵轴；该螺旋轴经特殊设计，表面喷涂有更加耐磨的硬质合金颗粒，螺距相比普通螺旋轴略有放大，螺距更加合理，螺旋角度更加平缓，能有效降低污泥通过螺旋轴时的摩擦阻力，有效减少污泥堵轴的现象；该螺旋轴表面喷涂的硬质合金耐磨层更硬更厚，能延长螺旋轴的使用寿命。

本发明一种利用上述撬装式建筑泥浆处理装置进行的建筑泥浆处理工艺如下：

建筑泥浆通过泥浆均质罐进泥口进入到泥浆均质罐格栅，经过粗格栅和细格栅的过滤分离，将粒径大于4mm的砂砾分离出来(对粗格栅和细格栅上较多的沉积砂砾需进行人工清扫)；经过滤的泥浆进入泥浆均质搅拌槽，泥浆和经清水补入口进入的清水在此稀释混合，经垂直式搅拌桨搅拌均质后，进入下一级泥浆均质搅拌槽，并经下一级的垂直式搅拌桨继续搅拌混合均匀，使泥浆浓度稳定在含水率80％～85％；混合均匀的泥浆经溢流进入泥药混合搅拌槽；絮凝药剂从药剂制备系统经预制混合、均质熟化后通过药剂投加泵打入泥药混合搅拌槽；泥浆和药剂在泥药混合搅拌槽内经水平式搅拌桨搅拌混合均匀，并进行快速絮凝反应，形成稳定絮团，经管道流入叠螺式污泥脱水机进泥口处；泥浆进入叠螺式污泥脱水机叠片内的螺旋轴上，经螺旋轴螺旋挤压，叠片过滤，进行浓缩脱水，脱水后的泥饼含水率为20％～30％；脱水后的泥饼经叠螺式污泥脱水机出口落入污泥储存槽，再经污泥输送泵输送至指定地点。

本发明的有益效果：

本发明的撬装式建筑泥浆处理装置通过特殊的结构设计，实现了在一个整体底座上或集装箱内完成建筑泥浆的快速脱水，整个系统集成程度高，占用场地小，因而环保性能高、脱水速度快且效果好，减少外运处置费用，处理后的泥土可以直接改性和资源化利用。该系统具有质量轻、体积小、移动性强、处理效果明显的优点，便于大规模工业化应用。

本发明的撬装式建筑泥浆处理装置，与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明集装箱内的设备布局合理、紧凑，各个部件之间不互相干扰，并且工作人员进出和维修方便，在不增加集装箱内占地面积的基础上最大化地利用了其内部有效空间，针对不同的泥浆特性和处理需求方便进行模块化组合，更好地实现了建筑泥浆处理的一体化管理和控制。

(2)进泥浓度连续稳定。本发明创新设计了污泥均质罐，使得建筑泥浆混合更加均匀且不易沉降，泥浆浓度稳定在适宜的数值，为进入叠螺式污泥脱水机提供稳定的进泥条件，以达到连续稳定出泥的效果。

(3)螺旋轴的创新设计。本发明创新设计的建筑泥浆专用叠螺式污泥脱水机的螺旋轴，相比于普通叠螺式污泥脱水机的螺旋轴更加光滑，摩擦阻力更小，耐磨层更厚，螺距经特殊设计，螺旋角度更加平缓，有效减少了污泥堵轴的现象，延长了螺旋轴的使用寿命。

(4)本发明将各级搅拌、脱水设备集成在一个整体底座上或集装箱内，优点如下：

a)设计紧凑，体积小，质量轻，占地面积小：设备结构紧凑，每个设备优化设计，体积小，大大减小了系统的总体积和总质量，减少了占地面积。

b)安装方便：撬装式建筑泥浆处理系统设备的生产、组装都在工厂内完成，现场安装工作量少，操作简单，只需完成预留的接口管道及外部电气的连接就可以进行污水处理工作；

c)移动性强，便于迁移：由于功能组件集成于一个整体底座，可以方便地整体迁移，由此满足了建筑泥浆处理设备的须随时随地移动的特点，为泥浆的现场处理提供了保证。

(5)成本和费用降低，更加节能、环保。本发明的成套设备配置较为合理，降低了PAM絮凝剂的投加量，絮凝剂投加量仅为绝干污泥的万分之八；并且，脱水设备功率低，投资省，降低了建筑泥浆的处理费用，大大节省了泥浆的运输和排放费用，解决了建筑泥浆处理费用高、现场工作环境差等问题。

附图说明

图1是本发明的撬装式建筑泥浆处理装置的工艺流程图；

图2是本发明的撬装式建筑泥浆处理装置的平面布置图；

图3是本发明的撬装式建筑泥浆处理装置的立面结构示意图；

图4是本发明中的建筑泥浆专用叠螺式污泥脱水机的螺旋轴的外形图；

图5是本发明中的泥浆均质槽底部连通部件的结构示意图；

图6是本发明中的泥浆均质槽顶部溢流部件的结构示意图。

图中：a泥浆均质罐；b叠螺式污泥脱水机；c污泥储存槽；d污泥输送泵；e全自动三厢式药剂制备系统；f药剂投加泵。

1泥浆均质罐进泥口；2泥浆均质罐溢流口；3泥浆均质罐排空口；4泥浆均质罐清水补入口；5泥浆均质罐加药口；6泥浆均质罐出泥口；7格栅；8垂直式搅拌浆；9水平式搅拌桨；10叠螺式污泥脱水机出泥口；11叠螺式污泥脱水机的滤液排放口；12集装箱；13门；14与外部排放管道连接的预留孔；15电气控制柜；16底部孔；17溢流堰板。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例

如图1、图2、图3所示，本发明一种撬装式建筑泥浆处理装置，它包括集装箱12和安装在集装箱12内的泥浆均质罐a、叠螺式污泥脱水机b、污泥储存槽c、污泥输送泵d、全自动三厢式药剂制备系统e、药剂投加泵f和电气控制柜15等。泥浆均质罐上设有进泥口、溢流口、排空口、清水补入口、加药口和出泥口；泥浆均质罐包括两个泥浆均质搅拌槽，一个泥药混合搅拌槽；泥浆均质罐的进泥口、溢流口、排空口、清水补入口安装在均质搅拌槽上，泥浆均质罐的加药口、出泥口安装在泥药均质搅拌槽上。泥浆均质罐进泥口1连接外来泥浆管道，泥浆均质罐溢流口2和泥浆均质罐排空口3接至集装箱外排放管道，泥浆均质罐清水补入口4连接清水管道。泥浆均质罐加药口5和药剂投加泵f出口通过管道连接，泥浆均质罐出泥口6和叠螺式污泥脱水机进泥口通过橡胶皮管连接。叠螺式污泥脱水机出泥口10和污泥储存槽c的进泥口连接，污泥储存槽c的出泥口和污泥输送泵d的进口连接。全自动三厢式药剂制备系统e为三槽式结构，包括预制混合槽、均质熟化槽、溶液储存槽三个槽体。全自动三厢式药剂制备系统e的出药口和药剂投加泵f的进口通过管道连接。

泥浆均质罐进泥口1处设置有格栅7(包括6mm粗格栅和4mm细格栅)。泥浆均质罐包括两个泥浆均质搅拌槽和一个泥药混合搅拌槽；如图5所示，两个泥浆均质搅拌槽之间通过底部孔16相通；如图6所示，泥药混合搅拌槽和泥浆均质搅拌槽之间通过溢流堰板17连接。泥浆均质搅拌槽设置有垂直式搅拌浆8，泥药混合搅拌槽设置有水平式搅拌桨9；整个泥浆均质罐容积可达7.2m³；两级垂直式搅拌槽底部相通，并溢流至水平式搅拌槽，流道经此特殊设计，使泥浆混合更加均匀且不易沉降，停留时间更长，停留时间达30分钟以上。

叠螺式污泥脱水机由多个部件构成，包括螺旋轴、叠片、本体支架、滤液收集槽、进泥箱、排泥箱、电机及减速机；本体支架上安装有若干叠片，叠片分固定叠片和活动叠片，两者交错排列；螺旋轴从固定叠片和活动叠片的中心孔中穿过；如图4所示，该螺旋轴是建筑泥浆专用螺旋轴，采用一种变径轴，将螺旋片的螺距沿排泥箱方向逐渐增大，螺距较普通螺旋轴有所增大，且螺旋轴从轴长的1/3位置起，其直径沿排泥箱方向逐渐增大，导程角设定在15°～18°(导程角，又叫纹升角，指的是螺纹的中径展开的圆周线与螺旋线的夹角)。该螺旋轴经特殊设计，表面喷涂更加耐磨的硬质合金颗粒(硬质合金耐磨层厚度为2～3mm)，螺距更加合理，螺旋角度更加平缓，能有效降低污泥通过螺旋轴时的摩擦阻力，防止污泥堵轴。

上述撬装式建筑泥浆处理装置上还设有与外部排放管道连接的预留孔14。叠螺式污泥脱水机的滤液排放口11，泥药混合搅拌槽的排空口，以及全自动三厢式药剂制备系统e的排空管均连接到与外部排放管道连接的预留孔14处。

上述撬装式建筑泥浆处理装置，在一个集装箱内集成了一个泥浆均质罐、一个叠螺式污泥脱水机、一个污泥储存槽、一个污泥输送泵、一个全自动三厢式药剂制备投加系统和系统电气控制柜。整个集装箱外形尺寸经过特殊考虑和设计，设备布局合理，管路走向紧凑，占地面积小，外形尺寸仅为9m(长)×2.5m(宽)，满足装载车上路要求。集装箱经特殊设计，有两面装有门13，顶端可以打开，方便设备安装和维修。

本发明一种利用上述撬装式建筑泥浆处理装置进行的建筑泥浆处理工艺如下：

建筑泥浆通过泥浆均质罐进泥口1进入到泥浆均质罐a，在进泥口处经过粗格栅和细格栅的过滤分离，把粒径大于4mm的砂砾分离出来，粗格栅和细格栅上较多的沉积砂砾需经人工清扫。经过滤的泥浆进入泥浆均质搅拌槽，泥浆和经清水补入口进入的清水在此稀释混合，经垂直式搅拌桨8搅拌均质后，进入下一级泥浆均质搅拌槽并经下一级的垂直式搅拌桨继续搅拌混合均匀，泥浆浓度稳定在含水率80％；混合均匀的泥浆经溢流进入泥药混合搅拌槽。

药剂(PAM絮凝剂)加入全自动三厢式药剂制备系统e，经过预制混合槽、均质熟化槽、溶液储存槽三个槽体后，从出药口出来，再通过药剂投加泵f打到泥浆均质罐加药口5进入泥药混合搅拌槽。

泥浆和药剂在泥药混合搅拌槽内通过水平式搅拌桨9进行混合均质并进行快速絮凝反应，形成稳定絮团，经管道流入叠螺式污泥脱水机b的进泥口处。泥浆进入叠螺式污泥脱水机叠片内的螺旋轴上，经螺旋轴螺旋挤压，叠片过滤，进行浓缩脱水，脱水后的泥饼含水率20％～30％。脱水后的泥饼经叠螺式污泥脱水机出泥口10落入污泥储存槽c内，再经污泥输送泵d输送至指定地点。

采用了本发明的建筑泥浆撬装设备及工艺，通过物理过滤和化学絮凝脱水相结合的连续作业方式，对建筑泥浆进行快速泥水分离，泥浆的含水率从60％～70％降至20％～30％，体积减少率约3:1，重量较少率约1.9:1，由流动状态变成泥饼状态，充分实现了建筑泥浆处理的稳定化和减量化。

Claims (10)

1.一种撬装式建筑泥浆处理装置，其特征在于，它包括一个整体底座或集装箱和安装在整体底座上或集装箱内的泥浆均质罐、叠螺式污泥脱水机、污泥储存槽、污泥输送泵、药剂制备系统、药剂投加泵和电气控制柜；泥浆均质罐包括两个泥浆均质搅拌槽，一个泥药混合搅拌槽；两个泥浆均质搅拌槽通过底部孔相通；泥药混合搅拌槽和泥浆均质搅拌槽通过溢流堰板连接；泥浆均质罐的进泥口、清水补入口安装在均质搅拌槽上，泥浆均质罐的加药口、出泥口安装在泥药均质搅拌槽上；药剂制备系统出药口与药剂投加泵入口连接；药剂投加泵出口与泥浆均质罐加药口连接；泥浆均质罐出泥口与叠螺式污泥脱水机进泥口连接；叠螺式污泥脱水机出泥口与污泥储存槽进泥口连接；污泥储存槽出口与污泥输送泵进口连接。

2.如权利要求1所述的撬装式建筑泥浆处理装置，其特征在于，所述叠螺式污泥脱水机的螺旋轴，采用一种变径变螺距螺旋轴，其螺旋叶片的螺距沿排泥箱方向逐渐增大，且螺旋轴从轴长的1/3位置起，其直径沿排泥箱方向逐渐增大，导程角为15°～18°。

3.如权利要求1或2所述的撬装式建筑泥浆处理装置，其特征在于，所述叠螺式污泥脱水机的螺旋轴，采用钨极氩弧焊接工艺方法，在螺旋轴叶片的外沿堆焊有一层厚度为2～3mm，含稀有金属钴、钨、铬的超耐磨硬质合金层。

4.如权利要求3所述的撬装式建筑泥浆处理装置，其特征在于，泥浆均质罐的容积为7.2m³；停留时间达30分钟以上。

5.如权利要求4所述的撬装式建筑泥浆处理装置，其特征在于，泥浆均质搅拌槽设置有垂直式搅拌浆，泥药混合搅拌槽设置有水平式搅拌桨。

6.如权利要求5所述的撬装式建筑泥浆处理装置，其特征在于，泥浆均质罐的进泥口处设置有6mm粗格栅、4mm细格栅。

7.如权利要求6所述的撬装式建筑泥浆处理装置，其特征在于：所述药剂制备系统为全自动三厢式药剂制备系统，包括预制混合槽、均质熟化槽、溶液储存槽三个槽体。

8.一种利用如权利要求7所述的撬装式建筑泥浆处理装置进行的建筑泥浆处理工艺，其特征在于：

建筑泥浆通过泥浆均质罐进泥口进入到泥浆均质罐格栅，经过粗格栅和细格栅的过滤分离，将粒径大于4mm的砂砾分离出来；经过滤的泥浆进入泥浆均质搅拌槽，泥浆和经清水补入口进入的清水在此稀释混合，经垂直式搅拌桨搅拌均质后，进入下一级泥浆均质搅拌槽，并经下一级的垂直式搅拌桨继续搅拌混合均匀，使泥浆浓度稳定在含水率80％～85％；混合均匀的泥浆经溢流进入泥药混合搅拌槽；絮凝药剂从药剂制备系统经预制混合、均质熟化后通过药剂投加泵打入泥药混合搅拌槽；泥浆和药剂在泥药混合搅拌槽内经水平式搅拌桨搅拌混合均匀，并进行快速絮凝反应，形成稳定絮团，经管道流入叠螺式污泥脱水机进泥口处；泥浆进入叠螺式污泥脱水机叠片内的螺旋轴上，经螺旋轴螺旋挤压，叠片过滤，进行浓缩脱水，脱水后的泥饼含水率为20％～30％；脱水后的泥饼经叠螺式污泥脱水机出口落入污泥储存槽，再经污泥输送泵输送至指定地点。

9.如权利要求8所述的建筑泥浆处理工艺，其特征在于：对粗格栅和细格栅上较多的沉积砂砾进行人工清扫。

10.如权利要求8所述的建筑泥浆处理工艺，其特征在于：泥浆均质罐的停留时间达30分钟以上。