CN109231757A - 一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂及其分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂，在每500mL泥浆中，按重量份数计，试剂原料包括以下组分，生石灰1.2‑1.6份；磷石膏0.5‑0.8份；阴离子型聚丙烯酰胺0.1‑0.2份。本发明具有以下效果：阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）能够使得泥浆在重力等作用下沉降，达到废弃泥浆絮凝的效果。使用生石灰处理废弃泥浆，不仅可以实现废弃泥浆的絮凝和改性，同时可以起到杀菌的作用。磷石膏中加入生石灰时，可以消除其中可溶性杂质产生的不良影响，处于碱性环境中，磷石膏中的可溶性磷与生石灰发生快速反应，以加快废弃泥浆的脱水速度，有效起到“以废治废”的良好效果。其通过絮凝的方式处理废弃泥浆，具备以下特点：1）处理步骤简单；2）处理时间短；3）处理成本低。

Description

一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂及其分离方法

技术领域

本发明涉及建筑废弃材料的处理技术，更具体地，涉及一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂及其分离方法。

背景技术

随着建筑业的发展，钻孔灌注桩技术得到了广泛应用。钻孔灌注桩在施工过程中普遍使用泥浆护壁技术，通过泥浆对槽壁的静压力和泥浆在槽壁上形成的泥皮可以有效地防止槽、孔壁坍塌，从而容易达到打桩的要求。

然而，这也使施工过程中产生了大量的废弃泥浆，废弃泥浆中存在大量的岩屑、黏土矿物和杂质，稠度非常大，难以自然下沉，又不能直接排放，施工现场往往只能先将废弃泥浆集中蓄存，集中处理，导致大面积的泥浆池占用了宝贵的施工场地，不仅影响了施工进度与施工现场环境，还有可能造成水污染等二次污染。

废弃泥浆于施工工地蓄存后，处理方式是用槽罐车运到郊外使其自然沉降感化，这种处理方式落后，效率低且费用高，在运输过程中引起的渗漏影响了城市的市容环境。另外，废弃泥浆的排放还有可能造成板结土壤、阻塞河流、加剧水土流失等一系列严重环境问题。因此，废弃泥浆的处理已经变成施工现场亟待解决的难题。

目前，国内外对于废弃泥浆的处理方法主要有：化学固化法、土壤耕作法、机械脱水处理法等。但是，上述的这些方法具有以下缺陷亟待解决：1)处理步骤繁杂；2)处理时间长；3)处理成本高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，具有处理步骤简单、处理速度快且成本较低等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂，在每500mL泥浆中，按重量份数计，试剂原料包括以下组分，生石灰1.2-1.6份；磷石膏0.5-0.8份；阴离子型聚丙烯酰胺0.1-0.2份。

通过采用上述技术方案，阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)水解产生的离子基团与带电荷的废弃泥浆胶体微粒相互吸引，从而中和了胶体表面的电荷，使胶体被表面微粒凝聚脱稳，并借助去有机高分子链的链接架桥作用产生较大的絮凝团，并在重力等作用下沉降，并借助去有机高分子链的链接架桥作用产生较大的絮凝团，并在重力等作用下沉降，达到废弃泥浆絮凝的效果。

使用生石灰处理废弃泥浆，不仅可以实现废弃泥浆的絮凝和改性，同时可以起到杀菌的作用，从而便于废弃泥浆的储存与运输、以及废弃物再利用等方面的作用，且使用生石灰处理废弃泥浆时，所需工艺较为简单、性价比高。

由于磷酸工业副产生成的磷石膏大量堆放，既占用大量土地，又浪费资源，而且其中所含的酸性以及其他有害物质极易对周边环境造成污染。磷石膏自身起到絮凝的过程中，由于其中所掺杂的诸如磷矿粉、游离磷酸、某些磷酸盐和氟硅酸盐等，都会延缓磷石膏作为复合凝胶材料时的水化速度。当磷石膏中加入生石灰时，可以消除其中可溶性杂质产生的不良影响，处于碱性环境中，磷石膏中的可溶性磷与生石灰发生快速反应，生成难溶于水的磷酸钙，而其中的氟离子可以与生石灰发生反应生成氟化钙，氟化钙可以跟复合凝胶材料的水化中间产物发生络合，产生羟基氟化化合物，最终磷酸钙与羟基氟化化合物可存留于生成的固结物质，有效起到“以废治废”的良好效果。

其通过絮凝的方式处理废弃泥浆，具有良好分离效果的同时，还具备以下特点：1)处理步骤简单；2)处理时间短；3)处理成本低。

本发明进一步设置为：按重量份数计，试剂原料包括粉煤灰2.4-3.2份。

通过采用上述技术方案，粉煤灰是燃煤电厂和城市供热工程产生的工业副产物，粉煤灰的堆积不仅仅占用了大量土地，还给堆积环境造成严重污染，因此资源化利用粉煤灰，加大对粉煤灰综合利用与开发，显得日益重要。

粉煤灰本身并不具有胶凝性质，但在水存在的情况下与生石灰混合则可以发生水化硬化反应，通常情况下该硬化反应速度较慢，但当有硫酸盐作为激发剂存在时，在使用水拌和呈胶泥状态后，则可以明显提高其反应速度。磷石膏中的二水硫酸钙虽然无自硬性，但在生石灰水化形成的氢氧化钙的激发作用下，参与粉煤灰水化反应生成钙矾石，进一步激发粉煤灰的水化反应，从而有效提高硬化反应速度。同时废弃泥浆中所含硅质化合物也能够与粉煤灰发生水化反应，并形成以钙矾石晶体为主的结构骨架。

本发明进一步设置为：所述生石灰与粉煤灰的配比为1:2。

通过采用上述技术方案，当生石灰与粉煤灰的配比为1:2时，能够在有效保证对粉煤灰起到激发作用的同时，能够避免生石灰影响废弃泥浆的流动性，同时还能够避免废弃泥浆滤出液的pH过高，对环境产生污染。

本发明进一步设置为：按重量份数计，试剂原料包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.4-0.6份。

通过采用上述技术方案，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠通过范德华力的吸引，吸附于泥浆中固体颗粒的表面，其排斥力增强，分散固体颗粒，可以较好地破坏废弃泥浆中的胶体结构或改变其胶体表面的性质，同时水分子所产生渗透压作用使得胶体微粒件的胶结强度降低，从而释放出胶体内部的结合水，使废弃泥浆中更多水分转变为更容易脱去的自由水，同时减少废弃泥浆颗粒之间的间隙水，加速废弃泥浆的沉降，减小其体积。

单独添加脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠时，将会使絮体内部的结合水增多，而当脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与生石灰、磷石膏以及粉煤灰合同时，可有效降低结合水，从而取得较好的脱水效果。

本发明进一步设置为：按重量份数计，试剂原料包括单乙醇胺，所述单乙醇胺的用量为将泥浆投入试剂后最终pH调节至8-10。

通过采用上述技术方案，单乙醇胺是一种中强碱，生石灰在泥浆脱水过程中不仅能够起到填充料的作用，而且在pH达到8-10时能够有效发挥氢氧化钙的絮凝作用，促使泥浆颗粒化，降低泥浆粘度，从而提高泥浆的脱水效率。pH为8-10的碱性环境，也更加有利于磷石膏中的可溶性磷与生石灰发生快速反应，生成难溶于水的磷酸钙，避免其延缓水化速度。

同时，单乙醇胺具有良好的分散性，能够使得试剂中的各组分均匀分散于粘稠的泥浆当中，以进一步提高泥浆的脱水效率。

另外，单乙醇胺还能够与生石灰发生协同效应，提高对废弃泥浆的脱水速率。

本发明的另一目的在于提供一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，包括以下步骤：步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、磷石膏、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，搅拌均匀获得混合物；

步骤2，在混合物中加入单乙醇胺，调节pH至8-10并搅拌均匀；

步骤3，搅拌均匀后，静置絮凝2h，进行压滤并完成泥水分离。

通过采用上述技术方案，磷石膏和粉煤灰的的资源化再利用，促进环保事业发展的同时，其对废弃泥浆亦具备良好的泥水分离效果。且生石灰、磷石膏、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠以及单乙醇胺的依次添加，均为后续组分的添加提供了良好的反应环境，而单乙醇胺的pH调节作用则为絮凝提高了适宜的反应条件。

磷石膏在生石灰水化形成的碱性环境中，能够与粉煤灰发生水化反应生成钙矾石，进一步激发粉煤灰的水化反应，同时废弃泥浆中所含硅质化合物也能够与粉煤灰发生水化反应，并形成以钙矾石晶体为主的结构骨架。在结构骨架基础上，废弃泥浆中的胶体团在高分子絮凝剂阴离子型聚丙稀酰胺的絮凝作用下形成的絮凝团吸附于结构骨架上，从而在压滤脱水时，达到快速脱水的目的。在添加脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠时，通过脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠在结构骨架-液体洁面上的定向吸附，使固体颗粒和分散介质之间的相容性得到改善，急加速了废弃泥浆中的水分在固体骨架缝隙中渗透，进而加快废弃泥浆的脱水速度。

本发明进一步设置为：步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、磷石膏、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，每一组分搅拌均匀后再进行后续组分的添加，添加完成并搅拌均匀获得混合物。

通过采用上述技术方案，每个组分的添加为后续组分的添加提供良好反应条件的同时，能够有效保证各组分在泥浆中的均匀分散，进而提高絮凝过程中泥浆的脱水效率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.使用生石灰处理废弃泥浆，不仅可以实现废弃泥浆的絮凝和改性，同时可以起到杀菌的作用，从而便于废弃泥浆的储存与运输、以及废弃物再利用等方面的作用，且使用生石灰处理废弃泥浆时，所需工艺较为简单、性价比高；

2.磷石膏自身起到絮凝的过程中，由于其中所掺杂的诸如磷矿粉、游离磷酸、某些磷酸盐和氟硅酸盐等，都会延缓磷石膏作为复合凝胶材料时的水化速度。当磷石膏中加入生石灰时，可以消除其中可溶性杂质产生的不良影响，起到“以废治废”的良好效果；

3.粉煤灰本身并不具有胶凝性质，但在水存在的情况下与生石灰混合则可以发生水化硬化反应，通常情况下该硬化反应速度较慢，但当有硫酸盐作为激发剂存在时，在使用水拌和呈胶泥状态后，则可以明显提高其反应速度。磷石膏中的二水硫酸钙虽然无自硬性，但在生石灰水化形成的氢氧化钙的激发作用下，参与粉煤灰水化反应生成钙矾石，进而对粉煤灰水化起到激发作用，从而有效提高硬化反应速度；

4.单独添加脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠时，将会使絮体内部的结合水增多，而当脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠与生石灰、磷石膏以及粉煤灰合同时，可有效降低结合水，从而取得较好的脱水效果；

5.单乙醇胺是一种中强碱，生石灰在泥浆脱水过程中不仅能够起到填充料的作用，而且在pH达到8-10时能够有效发挥氢氧化钙的絮凝作用，促使泥浆颗粒化，降低泥浆粘度，从而提高泥浆的脱水效率。pH为8-10的碱性环境，也更加有利于磷石膏中的可溶性磷与生石灰发生快速反应，生成难溶于水的磷酸钙，避免其延缓水化速度。同时，单乙醇胺具有良好的分散性，能够使得试剂中的各组分均匀分散于粘稠的泥浆当中，以进一步提高泥浆的脱水效率。另外，单乙醇胺还能够与生石灰发生协同效应，提高对废弃泥浆的脱水速率。

附图说明

图1是实施例1的流程框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1，一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，在每500mL泥浆中，按重量份数计，所采用的分离试剂原料组分如表1所示，该方法包括以下步骤(参照图1)：

步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、磷石膏、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，每一组分搅拌均匀后再进行后续组分的添加，添加完成并搅拌均匀获得混合物；

步骤2，在混合物中加入单乙醇胺，调节pH至8-10并搅拌均匀；

步骤3，搅拌均匀后，静置絮凝2h，进行压滤并完成泥水分离。

实施例2，与实施例1的不同之处在于，按重量份数计，分离试剂原料组分如表1所示。

实施例3，一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，在每500mL泥浆中，按重量份数计，所采用的分离试剂原料组分如表1所示，该方法包括以下步骤：

步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、磷石膏、阴离子型聚丙烯酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，每一组分搅拌均匀后再进行后续组分的添加，添加完成并搅拌均匀获得混合物；

步骤2，在混合物中加入单乙醇胺，调节pH至8-10并搅拌均匀；

步骤3，搅拌均匀后，静置絮凝2h，进行压滤并完成泥水分离。

实施例4，与实施例3的不同之处在于，按重量份数计，分离试剂原料组分如表1所示。

实施例5，一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，在每500mL泥浆中，按重量份数计，所采用的分离试剂原料组分如表1所示，该方法包括以下步骤：

步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、磷石膏、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺按照顺序依次加入，每一组分搅拌均匀后再进行后续组分的添加，添加完成并搅拌均匀获得混合物；步骤2，在混合物中加入单乙醇胺，调节pH至8-10并搅拌均匀；

步骤3，搅拌均匀后，静置絮凝2h，进行压滤并完成泥水分离。

实施例6，与实施例5的不同之处在于，按重量份数计，分离试剂原料组分如表1所示。

实施例7，一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，在每500mL泥浆中，按重量份数计，所采用的分离试剂原料组分如表1所示，该方法包括以下步骤：

步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、磷石膏、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，每一组分搅拌均匀后再进行后续组分的添加，添加完成并搅拌均匀获得混合物；

步骤2，搅拌均匀后，静置絮凝2h，进行压滤并完成泥水分离；

实施例8，与实施例7的不同之处在于，按重量份数计，分离试剂原料组分如表1所示。

对比例1，一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，在每500mL泥浆中，按重量份数计，所采用的分离试剂原料组分如表1所示，该方法包括以下步骤：

步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将磷石膏、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，每一组分搅拌均匀后再进行后续组分的添加，添加完成并搅拌均匀获得混合物；

步骤2，在混合物中加入单乙醇胺，调节pH至8-10并搅拌均匀；

步骤3，搅拌均匀后，静置絮凝2h，进行压滤并完成泥水分离。

对比例2，与对比例1的不同之处在于，按重量份数计，分离试剂原料组分如表1所示。

对比例3，一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，在每500mL泥浆中，按重量份数计，所采用的分离试剂原料组分如表1所示，该方法包括以下步骤：

步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，每一组分搅拌均匀后再进行后续组分的添加，添加完成并搅拌均匀获得混合物；

步骤2，在混合物中加入单乙醇胺，调节pH至8-10并搅拌均匀；

步骤3，搅拌均匀后，静置絮凝2h，进行压滤并完成泥水分离。

对比例4，与对比例3的不同之处在于，按重量份数计，分离试剂原料组分如表1所示。

对比例5，一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，在每500mL泥浆中，按重量份数计，所采用的分离试剂原料组分如表1所示，该方法包括以下步骤：

步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、磷石膏、粉煤灰以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，每一组分搅拌均匀后再进行后续组分的添加，添加完成并搅拌均匀获得混合物；

步骤2，在混合物中加入单乙醇胺，调节pH至8-10并搅拌均匀；

步骤3，搅拌均匀后，静置絮凝2h，进行压滤并完成泥水分离。

对比例6，与对比例5的不同之处在于，按重量份数计，分离试剂原料组分如表1所示。

其中，泥水分离用试剂采用如下方法进行试验：在进行废弃泥浆压滤脱水试验之前，使用手持式小型电动搅拌机对50L装塑料桶内的钻孔灌注桩废弃泥浆进行充分搅拌，使其整体均匀分布；在搅拌完成之后，立即取出500mL废弃泥浆放入1000mL容量的烧杯中，然后实用精密电子天平准确称取分离试剂中的各个组分并添加至废弃泥浆试样中，并使用玻璃棒搅拌均匀，静置絮凝。进行压滤试验(压滤压力为1.0MPa)，并使用量筒对脱水量进行测量，在压滤脱水60min后测量脱水量，脱水量如表1所示。

表1

表1-续

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂，其特征在于：在每500mL泥浆中，按重量份数计，试剂原料包括以下组分，

生石灰 1.2-1.6份；

磷石膏 0.5-0.8份；

阴离子型聚丙烯酰胺 0.1-0.2份。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂，其特征在于：按重量份数计，试剂原料包括粉煤灰2.4-3.2份。

3.根据权利要求2所述的一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂，其特征在于：所述生石灰与粉煤灰的配比为1:2。

4.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂，其特征在于：按重量份数计，试剂原料包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.4-0.6份。

5.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离用试剂，其特征在于：按重量份数计，试剂原料包括单乙醇胺，所述单乙醇胺的用量为将泥浆投入试剂后最终pH调节至8-10。

6.一种如权利要求1所述的钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、磷石膏、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，搅拌均匀获得混合物；

步骤2，在混合物中加入单乙醇胺，调节pH至8-10并搅拌均匀；

步骤3，搅拌均匀后，静置絮凝2h，进行压滤并完成泥水分离。

7.根据权利要求6所述的一种钻孔灌注桩废弃泥浆泥水分离方法，其特征在于：步骤1，将废弃泥浆均匀搅拌，并将生石灰、磷石膏、粉煤灰、阴离子型聚丙烯酰胺以及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照顺序依次加入，每一组分搅拌均匀后再进行后续组分的添加，添加完成并搅拌均匀获得混合物。