CN109293068A - 一种盾构泥浆处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种盾构泥浆处理系统，包括盾构废浆抽取泵、全自动絮凝剂药液制备投加系统、泥浆反应池、浓缩池、清水池、二级脱水筛，盾构废浆抽取泵的出浆口、全自动絮凝剂药液制备投加系统的出药口均与泥浆反应池连接，泥浆反应池的输出端与浓缩池连接，浓缩池的溢流口与清水池连接，浓缩池的底流出口通过螺杆泵与二级脱水筛连接，二级脱水筛的底流回流槽与浓缩池连接，二级脱水筛的出渣口通向渣土场。本发明采用自动制备絮凝剂溶液并与废浆混合，浓缩处理后排上层清液和对底流脱水出渣，能够有效降低成本，受天气影响小，提高盾构废浆处理效率。

Description

一种盾构泥浆处理系统及处理方法

技术领域

本发明属于盾构废浆处理技术领域，尤其是一种盾构泥浆处理系统及处理方法。

背景技术

我国目前城市化进程已经进入到城市加速发展阶段,城市人口急剧增加,使得交通出行总量剧增；这就需要扩大城市客运交通系统服务范围和能力，由此，越来越多的地下基础交通设施需要开发建设，在地铁隧道等采用泥水平衡式盾构法掘进时，会产生大量泥浆。由于市区施工场地会受到城市交通、建筑物、征地拆迁、环保等各方面因素的极大制约，施工场地一般都极为紧凑，因此，大量弃浆必须得到及时、高效处理。同时，由于盾构泥浆(筛分后)具有比重大、颗粒微、粘性强、沉降难、特质稳定性差等特点，直排会阻塞管道、污染水体、影响自然景观。

传统的盾构泥浆处理是在有限的处理措施范围内，因地制宜，选择其中一种或多种方式处理进行处理，相对应用较多的是板框压滤。该方法是将盾构泥浆泵入反应池，而后投加絮凝剂进行反应，反应后在进入调理槽，投加大量石灰进行调理，再次利用高压泥浆泵泵入板框压滤机。通过高压(约0.6-0.8MPa)实现泥浆脱水，脱水后形成泥饼外运。用于板框压滤滤室容积恒定，高压泥浆泵在开始泵入泥浆时起，内部容积逐渐减少，进入压滤机内部的泥浆流量也逐渐减少，直至进浆量为零(此时滤室已满)，而为了维持足够的高压，泵的能耗不会随之逐渐降低，特别是在滤室将满的末期，泥浆泵的能耗几乎都是为了维持系统的高压力将水滤出。压滤结束后，停止进泥浆，压滤机泄压、开板卸泥、整理滤布、回复进泥状态，开始下一个处理周期。该处理方式是将泥浆中的水分高压滤出，从而实现污泥脱水干化的目的。由于在运行时投加大量石灰，导致滤下水pH值较高(11-12以上)，达不到环保要求(pH6-9)，泥饼pH也较高(11-12以上)，不能够随意外运处置，必须进行无害化处理。该方式在解决了泥浆脱水的同时，又带来了泥、水二次污染的问题，无法从根本上解决盾构泥浆的处理。

传统的废弃泥浆处理方式主要有：一是简单的物理处理后直接弃置、二是添加生石灰、固化剂、絮凝剂等药剂后，再进行分别沉淀、絮凝及板式压滤等几种方式；对环境污染严重或效率低下、耗能严重。

板框压滤机一般可细分为普通板框(厢式)压滤机和隔膜板框压滤机。这两者主要区别是隔膜压滤机压滤出的泥饼含水率更低。板框过滤机设备构造简单，功能强大，但与带式压滤机相比，板框压滤机采用的是间歇式运转，即完成一个完整的流程后，才可进行下一次运转，即：进料-过滤-压榨干燥-卸料。所以需要人工配合才能完成，这样加大了人为损害设备的几率。而且，板框式压滤机多了一个清洗、更换滤布的过程，更换滤布比较复杂，从而影响压滤机设备效率。对同一种污泥来讲，板框压滤泥饼的含水率相对较低。

盾构泥浆弃浆常规处理工艺及其缺点。絮凝固化法：向废弃泥浆池中加入絮凝剂，用泥浆泵进行搅拌，生成絮团后静止沉淀，上清液排放，底泥板结后利用机械外运。该方法原始落后、效率低、占地面积大，雨季受天气影响较大，药剂利用效率低，处理成本较高。板式压滤分离法：向废弃泥浆中加入石灰，搅拌后利用板式压滤机进行泥水分离。该方法效率高于沉淀分离、占地小，但是由于需要投加大量石灰才能有效进行压滤，导致压滤出水及泥饼的pH在11～12，甚至更高，远超现行国家排放标准，达不到环保要求。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种盾构泥浆处理系统及处理方法，采用自动制备絮凝剂溶液并与废浆混合，浓缩处理后排上层清液和对底流脱水出渣，能够有效降低成本，受天气影响小，提高盾构废浆处理效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种盾构泥浆处理系统，包括盾构废浆抽取泵、全自动絮凝剂药液制备投加系统、泥浆反应池、浓缩池、清水池、二级脱水筛，盾构废浆抽取泵的出浆口、全自动絮凝剂药液制备投加系统的出药口均与泥浆反应池连接，泥浆反应池的输出端与浓缩池连接，浓缩池的溢流口与清水池连接，浓缩池的底流出口通过螺杆泵与二级脱水筛连接，二级脱水筛的底流回流槽与浓缩池连接，二级脱水筛的出渣口通向渣土场；

其中，全自动絮凝剂药液制备投加系统包括PLC集成控制系统、干粉料仓、高压风机、定量螺旋给料器、锥形加热器、干粉制备罐、熟化转移泵、成品药液储存罐和全自动投加泵，PLC集成控制系统与干粉料仓、高压风机、定量螺旋给料器、锥形加热器、干粉制备罐、熟化转移泵、成品药液储存罐和全自动投加泵均电连接，干粉料仓的出口与定量螺旋给料器、锥形加热器均连接，高压风机侧向设置在干粉料仓的出口处，定量螺旋给料器通过软管与干粉制备罐连接，干粉制备罐通过熟化转移泵与成品药液储存罐连接，成品药液储存罐的输出端连接全自动投加泵，干粉料仓内放置有絮凝剂干粉。

进一步的，本发明的盾构泥浆处理系统，泥浆反应池内设置有控制系统、搅拌系统和变频底流泵，控制系统与搅拌系统、变频底流泵均连接，搅拌系统包括三层桨叶，搅拌系统和变频底流泵连接且设置在泥浆反应池底部。

进一步的，本发明的盾构泥浆处理系统，浓缩池内设有紊流及自动稀释装置，浓缩池底部设有45°集料锥坑，紊流及自动稀释装置与45°集料锥坑相连，45°集料锥坑底部连接有底流推送器，底流推送器的另一端连接泥浆输送泵和螺旋输送机，浓缩池还包括液压驱动装置、靶机、电液一体化控制系统，液压驱动装置与靶机连接且设置在紊流及自动稀释装置内部，电液一体化控制系统与紊流及自动稀释装置、底流推送器、泥浆输送泵、螺旋输送机、液压驱动装置、靶机均连接。

进一步的，本发明的盾构泥浆处理系统，二级脱水筛包括两级筛板，第一级为5mm筛板，第二级为3mm筛板，筛板为倾斜度可调筛板。

进一步的，本发明的盾构泥浆处理系统，絮凝剂为聚丙烯酰胺絮凝剂。

一种盾构泥浆处理方法，包括以下步骤：

步骤1：全自动絮凝剂药液制备投加系统制备浓度为1‰-3‰的絮凝剂溶液，盾构废浆抽取泵从盾构施工地抽取盾构废浆；

步骤2：将絮凝剂溶液与盾构废浆混合泵送至泥浆反应池；

步骤3：将混合液在泥浆反应池中搅拌混合后泵送至浓缩池，混合液在浓缩池内浓缩；

步骤4：浓缩池上层清液溢流至清水池，底流层排至二级脱水筛；

步骤5：二级脱水筛进行脱水出渣，底流浆液回流至浓缩池，出渣排向渣土场。

进一步的，本发明的盾构泥浆处理方法，步骤1中的絮凝剂溶液采用聚丙烯酰胺絮凝剂制成。

进一步的，本发明的盾构泥浆处理方法，步骤5中的二级脱水筛包括两级筛板，第一级为5mm筛板，第二级为3mm筛板。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明的盾构泥浆处理系统结构简单，使用方便，能够实现自动处理和运行。

2、本发明的盾构泥浆处理系统实现每小时处理200m³废浆，受天气影响小，提高盾构废浆处理效率。

3、本发明的盾构泥浆处理方法能够有效降低成本，提高处理效率，排放符合环保标准。

附图说明

图1是本发明的盾构泥浆处理系统的整体结构示意图。

图2是本发明的盾构泥浆处理系统的全自动絮凝剂药液制备投加系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例1

一种盾构泥浆处理系统，如图1所示，包括盾构废浆抽取泵、全自动絮凝剂药液制备投加系统、泥浆反应池、浓缩池、清水池、二级脱水筛，盾构废浆抽取泵的出浆口、全自动絮凝剂药液制备投加系统的出药口均与泥浆反应池连接，泥浆反应池的输出端与浓缩池连接，浓缩池的溢流口与清水池连接，浓缩池的底流出口通过螺杆泵与二级脱水筛连接，二级脱水筛的底流回流槽与浓缩池连接，二级脱水筛的出渣口通向渣土场。

全自动絮凝剂药液制备投加系统包括PLC集成控制系统、干粉料仓、高压风机、定量螺旋给料器、锥形加热器、干粉制备罐、熟化转移泵、成品药液储存罐和全自动投加泵，PLC集成控制系统与干粉料仓、高压风机、定量螺旋给料器、锥形加热器、干粉制备罐、熟化转移泵、成品药液储存罐和全自动投加泵均电连接，干粉料仓的出口与定量螺旋给料器、锥形加热器均连接，高压风机侧向设置在干粉料仓的出口处，定量螺旋给料器通过软管与干粉制备罐连接，干粉制备罐通过熟化转移泵与成品药液储存罐连接，成品药液储存罐的输出端连接全自动投加泵，干粉料仓内放置有聚丙烯酰胺絮凝剂干粉。该系统的干粉制备能力118kg/h，总装机功率：55kw。设备高度9.5m，占地14×7m，费用68万。

泥浆反应池内设置有控制系统、搅拌系统和变频底流泵，控制系统与搅拌系统、变频底流泵均连接，搅拌系统包括三层桨叶，搅拌系统和变频底流泵连接且设置在泥浆反应池底部。该池的制备能力为230m³，总装机功率：195kw。设备直径高度6.5m，占地10×10m，费用140万。

浓缩池内设有紊流及自动稀释装置，浓缩池底部设有45°集料锥坑，紊流及自动稀释装置与45°集料锥坑相连，45°集料锥坑底部连接有底流推送器，底流推送器的另一端连接泥浆输送泵和螺旋输送机，浓缩池还包括液压驱动装置、靶机、电液一体化控制系统，液压驱动装置与靶机连接且设置在紊流及自动稀释装置内部，电液一体化控制系统与紊流及自动稀释装置、底流推送器、泥浆输送泵、螺旋输送机、液压驱动装置、靶机均连接。耙机：由传动转笼(或传动轴)及刮耙组成，上部与传动盘连接，下部与刮耙机构及副耙连接，扭矩侍服系数2.00，刮耙采用三角形截面的耙臂，两长两短，用直径189X12低碳无缝钢管焊接而成。刮泥版采用锯齿形，防止物料固结，材质为16Mn，厚度δ＝10。液压驱动装置采用中心传动，可选择单点驱动或者多点驱动，驱动装置通过传动轴带动耙机耙臂转动，其主油泵采用变量泵，通过调整变量泵的流量，使耙机耙臂在一定范围内实现无级调速。液压驱动机构还设有过载保护和自动控制装置(PLC)，控制装置通过扭距传感器及执行元件，实施报警，提升和下降。并具有液压自动瞬间停车卸荷提耙、过载保护、声光报警功能。多套液压驱动装置马达减速机连通的油路装有液压平衡阀能自动调节排量，保持转速同步。

浓缩池工作原理：泥浆反应池中混合液经入料管进入中心入料筒，在紊流及自动稀释装置内一部分较大的颗粒进入下部沉降，在45°集料锥坑中沉淀，另一部分细小颗粒经径向分流口进入池中平流沉降，大部分物料沉降在池中中心区域，浓缩效率提高，通过耙机将沉淀的物料沿池底刮入45°锥坑中，底流送至二级脱水筛，进行泥浆分离处理从而达到泥浆外运条件。该浓缩池设备高度14m，直径处理能力157m³/h，总装机功率：125kw。占地15×15m，费用174万。

二级脱水筛包括两级筛板，第一级为5mm筛板，第二级为3mm筛板，筛板预制成倾斜度可调形式，通过调整筛板倾角来改变出渣量及出渣含水率，处理能力约为180m³/h。

实施例2

一种盾构泥浆处理方法，包括以下步骤：

步骤1：全自动絮凝剂药液制备投加系统采用聚丙烯酰胺絮凝剂干粉制备出浓度为1‰-3‰的絮凝剂溶液，盾构废浆抽取泵从盾构施工地抽取盾构废浆；

步骤2：将絮凝剂溶液与盾构废浆混合泵送至泥浆反应池；

步骤3：将混合液在泥浆反应池中搅拌混合后泵送至浓缩池，混合液在浓缩池内浓缩；

步骤4：浓缩池上层清液溢流至清水池，底流层经过耙机回转排至二级脱水筛；

步骤5：二级脱水筛进行脱水出渣，二级脱水筛包括两级筛板，第一级为5mm筛板，第二级为3mm筛板，底流浆液回流至浓缩池，出渣排向渣土场。

本方案的泥浆处理系统实现每小时处理200m³废浆(比重不受限制)，絮凝剂制备118kg/h，泥浆反应池230m³(2个)，浓缩池800m³。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种盾构泥浆处理系统，其特征在于，包括盾构废浆抽取泵、全自动絮凝剂药液制备投加系统、泥浆反应池、浓缩池、清水池、二级脱水筛，盾构废浆抽取泵的出浆口、全自动絮凝剂药液制备投加系统的出药口均与泥浆反应池连接，泥浆反应池的输出端与浓缩池连接，浓缩池的溢流口与清水池连接，浓缩池的底流出口通过螺杆泵与二级脱水筛连接，二级脱水筛的底流回流槽与浓缩池连接，二级脱水筛的出渣口通向渣土场；

其中，全自动絮凝剂药液制备投加系统包括PLC集成控制系统、干粉料仓、高压风机、定量螺旋给料器、锥形加热器、干粉制备罐、熟化转移泵、成品药液储存罐和全自动投加泵，PLC集成控制系统与干粉料仓、高压风机、定量螺旋给料器、锥形加热器、干粉制备罐、熟化转移泵、成品药液储存罐和全自动投加泵均电连接，干粉料仓的出口与定量螺旋给料器、锥形加热器均连接，高压风机侧向设置在干粉料仓的出口处，定量螺旋给料器通过软管与干粉制备罐连接，干粉制备罐通过熟化转移泵与成品药液储存罐连接，成品药液储存罐的输出端连接全自动投加泵，干粉料仓内放置有絮凝剂干粉。

2.根据权利要求1所述的盾构泥浆处理系统，其特征在于，泥浆反应池内设置有控制系统、搅拌系统和变频底流泵，控制系统与搅拌系统、变频底流泵均连接，搅拌系统包括三层桨叶，搅拌系统和变频底流泵连接且设置在泥浆反应池底部。

3.根据权利要求1所述的盾构泥浆处理系统，其特征在于，浓缩池内设有紊流及自动稀释装置，浓缩池底部设有45°集料锥坑，紊流及自动稀释装置与45°集料锥坑相连，45°集料锥坑底部连接有底流推送器，底流推送器的另一端连接泥浆输送泵和螺旋输送机，浓缩池还包括液压驱动装置、靶机、电液一体化控制系统，液压驱动装置与靶机连接且设置在紊流及自动稀释装置内部，电液一体化控制系统与紊流及自动稀释装置、底流推送器、泥浆输送泵、螺旋输送机、液压驱动装置、靶机均连接。

4.根据权利要求1所述的盾构泥浆处理系统，其特征在于，二级脱水筛包括两级筛板，第一级为5mm筛板，第二级为3mm筛板。

5.根据权利要求1所述的盾构泥浆处理系统，其特征在于，絮凝剂为聚丙烯酰胺絮凝剂。

6.一种盾构泥浆处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：全自动絮凝剂药液制备投加系统制备浓度为1‰-3‰的絮凝剂溶液，盾构废浆抽取泵从盾构施工地抽取盾构废浆；

步骤2：将絮凝剂溶液与盾构废浆混合泵送至泥浆反应池；

步骤3：将混合液在泥浆反应池中搅拌混合后泵送至浓缩池，混合液在浓缩池内浓缩；

步骤4：浓缩池上层清液溢流至清水池，底流层经过耙机回转排至二级脱水筛；

步骤5：二级脱水筛进行脱水出渣，底流浆液回流至浓缩池，出渣排向渣土场。

7.根据权利要求6所述的盾构泥浆处理方法，其特征在于，步骤1中的絮凝剂溶液采用聚丙烯酰胺絮凝剂制成。

8.根据权利要求6所述的盾构泥浆处理方法，其特征在于，步骤5中的二级脱水筛包括两级筛板，第一级为5mm筛板，第二级为3mm筛板，筛板为倾斜度可调筛板。