CN110526648B - 一种隧道污泥再资源化利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道污泥再资源化利用方法，属于环保资源化领域，尤其涉及隧道污水处理中所产生的污泥资源化利用方法。本发明的技术方案如下：一种隧道污泥再资源化利用方法，具体步骤如下：以隧道洞渣机制砂作为细骨料，将隧道洞渣机制砂晾干、过筛，与水泥、粗骨料、减水剂、缓凝剂、粉煤灰、水一起作为基料，并加入脱水污泥作为增稠剂，混合搅拌，制备得到自密实混凝土。本发明采用高密度沉淀进行隧道施工污水处理，实现污泥的在线浓缩，排出的污泥直接通过污泥脱水机进行脱水，实现了污泥的减量化，降低了隧道施工污水处理中对污泥管理的难度，避免污泥堆积造成的二次污染，现了协同资源化，满足了环保和工程原料得需求，实现了可持续发展。

Description

一种隧道污泥再资源化利用方法

技术领域

本发明涉及隧道污泥再资源化利用方法，属于环保资源化领域，尤其涉及隧道污水处理中所产生的污泥资源化利用方法。

背景技术

隧道施工污水处理采用的常规工艺所产生的污泥产量大、含水率大，常采用污泥干化场工艺，同时调节池、混凝反应池等工艺单元易产生污泥沉淀，需采用挖掘机械定期机械清理或人工清理、外运，往往因清理不及时造成污泥大量堆放，不仅存在二次污染的风险，也占用大量用地面积。无害化处理、资源化利用、产业化发展是污泥的最佳出路，尤其隧道施工污水产生的污泥，其成分主要是隧道掘进的岩层粉细物，含砂量较高、其他污染物含量相对较低，更应进行资源化处置。

同时，在现阶段的隧道施工中，隧道洞渣的利用也未能受到足够的重视，在隧道弃渣利用上缺乏综合规划，除少部分洞渣用作路基的填料外，绝大部分均被作为弃渣运至弃土场废弃，利用较单一，未能将隧道弃渣作为优质筑路材料全面综合地加以利用，利用率较低。且需要修筑专门的弃渣便道及弃渣场，占用大量永久性征地。在项目的实际施工过程中，部分施工队伍，为施工方便，节省施工成本，本应运输至弃渣场摊平碾压的洞渣，不按设计要求进行堆放，被随意地丢弃在隧道洞口附近，污染施工环境，挤占泄水通道，导致次生灾害发生。因此，综合性的将污泥和洞渣有效再资源化利用显得尤为必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种隧道污泥资源化利用方法，具体是将浓缩脱水后的污泥与隧道洞渣协同资源化，制备自密实混凝土。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种隧道污泥再资源化利用方法，具体步骤如下：以隧道洞渣机制砂作为细骨料，将隧道洞渣机制砂晾干、过筛，与水泥、粗骨料、减水剂、缓凝剂、粉煤灰、水一起作为基料，并加入脱水污泥作为增稠剂，混合搅拌，制备得到自密实混凝土。

优选的，按重量份计，所述基料包括水泥460-500份、水170-195份、粉煤灰110-140份、减水剂8.5-10.5份、隧道洞渣机制砂760-835.5份、粗骨料920-1050份、缓凝剂0.5-0.8份；所述增稠剂包括脱水污泥6-25份。

优选的，所述脱水污泥含水率75-80％，来自隧道施工污水处理。所述脱水污泥包含絮体；所述絮体由隧道掘进过程中产生的岩石颗粒、混凝剂、絮凝剂与污水中的胶体反应凝聚形成。

含水率过高会导致污泥占地面积巨大，且污泥几乎呈液态，增加了污泥运输的难度。例如，含水率97％的污泥，其体积为含水率93％的污泥体积的2.33倍。

本发明在实际应用中，需将污泥污水处理的污泥运输至混凝土搅拌站进行资源化，如果污泥脱水率没达到要求，将无法运输。

一般污水处理产生的污泥含水率为97-99％，需另外进行浓缩后，再进行机械脱水，才能将污泥含水率降至80％以下。

优选的，所述脱水污泥是通过高密度沉淀池进行污泥在线浓缩，提高排泥浓度；排出的污泥浓度大，直接进入污泥脱水机进行机械脱水获得。

优选的，经高密度沉淀池在线浓缩排出的浓缩污泥的含水率为87-93％。

优选的，所述机械脱水后得到脱水污泥含水率为75-80％，所述污泥脱水机包括但不限于带式脱水机、叠螺脱水机、椭叠式污泥脱水机。

优选的，高密度沉淀池集混凝池、絮凝池、沉淀池和污泥浓缩于一体。

优选的，高密度沉淀池设置污泥回流，提高混凝剂、絮凝剂在污泥中富集，形成高浓度的悬浮泥渣层来增加颗粒碰撞机会，使反应区内的悬浮固体浓度维持在较高水平，同时由于隧道污水本身含沙量较大，排出的污泥浓度也更高。

优选的，所述脱水污泥中富集一定含量的絮凝组分，可以有效提高自密实混凝土抗离析性能，改善自密实混凝土在实际工程中可能存在的分层离析现象。

优选的，所述絮凝组分为PAM(聚丙烯酰胺)。聚丙烯酰胺是长链状高分子表面活性剂，在拌制混凝土的过程中，能够有效提高胶凝材料的活性，增加胶凝材料自身的粘度，使被包裹在在胶凝体中的粗骨料处于均匀分散状态，并抑制气泡的逸散，减少混凝土泌水现象，提高混凝土整体工作性能。

优选的，所述隧道洞渣机制砂的岩性包括玄武岩、石灰岩、石英岩、片麻岩、大理岩，所述隧道洞渣机制砂过4.75mm筛。

所述隧道洞渣机制砂，粒径小于4.75mm，来源于隧道开挖，就地取材进行资源化利用，节约成本。

优选的，所述水泥为强度等级为52.5的早强型白色硅酸盐水泥。

优选的，所述粉煤灰为II级粉煤灰。

优选的，所述减水剂为BKS-101聚羧酸系高性能减水剂，质量浓度为40％，其减水效率超过25％。

优选的，所述粗骨料为5～20mm碎石。

优选的，所述缓凝剂为普通白砂糖。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、采用高密度沉淀进行隧道施工污水处理，实现污泥的在线浓缩，排出的污泥直接通过污泥脱水机进行脱水，实现了污泥的减量化，降低了隧道施工污水处理中对污泥管理的难度，避免污泥堆积造成的二次污染。

2、采用脱水污泥作为增稠剂、隧道洞渣破碎制得得机制砂作为细骨料，同步解决了隧道施工过程中，污泥和废渣处理得难题，实现了协同资源化，满足了环保和工程原料得需求，实现了可持续发展。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

隧道施工污水进入高密度沉淀池，投加50mg/L聚合氯化铝、2mg/L阴离子离子聚丙烯酰胺，进行絮凝沉淀反应，生成的絮体在高密度沉淀池在线浓缩后作为剩余污泥排出。排出的污泥含水率为91.2％，与一般城市污泥处理厂二沉池排放的含水率为99％的污泥相比，污泥体积减少约88％，减少了占地面积，可直接进行脱水处理。。排出的剩余污泥经阳离子聚丙烯酰胺调理后进入椭叠式污泥脱水机进行脱水处理，阳离子聚丙烯酰胺添加量为6g/kg干污泥，脱水处理后的污泥含水率为79.2％。

实施例2

本实施例为采用实施例1含水率79.2％的脱水污泥作为增稠剂、隧道洞渣破碎制得得机制砂作为细骨料，制备自密实混凝土的应用例，不同脱水污泥掺量下各组分配比如表1所示。

表1不同脱水污泥掺量下组分配比表(kg/m³)

对不同脱水污泥掺量下的新拌自密实混凝土流动性能进行对比。坍落扩展度是流动性能的重要指标，较大的扩展度意味着具有较好流动性，同时通过肉眼观察自密实混凝土的粘聚性和保水性。

表2不同脱水污泥掺量下新拌自密实混凝土坍落扩展度

编号	坍落扩展度(mm)	粘聚性	保水性
				1	675	少量石子离析	少数稀浆析出
2	655	少量石子离析	少数稀浆析出
				3	612	无离析、崩裂现象	无稀浆、含浆饱满
4	620	无离析、崩裂现象	无稀浆、含浆饱满

配置自密实混凝土，需控制好“高流动性”与“高稳定性”之间的平衡。为了材料稳定性，即不出现泌水和骨料离析，可通过提高混凝土塑性粘度来实现。由表2，添加不同掺量脱水污泥下作为增稠剂，造成了一定程度的坍落扩展度损失，降低了体系的流动性；但另一方面，污泥的加入有助于改善自密实混凝土的粘聚性和保水性。而一般来说，自密实混凝土的坍落扩展度要求为600mm以上，实施例2中虽然不同掺量脱水污泥下的坍落扩展度有所降低，但仍能满足坍落扩展度600mm以上的要求。说明以在一定掺量范围内污泥的添加能保持“高流动性”与“高稳定性”之间的平衡。

对实施2中各配比下自密实混凝土试件的抗压强度进行测试，如表3所示。可知，在3d龄期时，添加不同掺量污泥作为增稠剂后混凝土抗压强度分别下降了7.8％、6.2％和1.6％，随着龄期的发展，在28d和60d龄期时，添加污泥的混凝土(编号2、3、4)强度总体发展速率高于未添加污泥(编号1)。尤其是在60d龄期时，添加污泥的混凝土(编号2、3、4)强度高于未添加污泥(编号1)。

表3自密实混凝土抗压强度

抗压强度(Mpa)	1	2	3	4
					3d	64	59	60	63
28d	81	80	82	82
					60d	82	84	90	85

虽然以污泥作为增稠剂，对制备的混凝土流动性和早期强度有一定影响，在一定掺量范围内适当添加可以在保证一定的流动性的情况下，改善粘聚性和保水性，达到减少泌水和骨料离析的问题，同时制备的混凝土后期强度也不会受到影响，作为资源再利用获得了非常好的效果。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种隧道污泥再资源化利用方法，其特征在于，具体步骤如下：以隧道洞渣机制砂作为细骨料，与水泥、粗骨料、减水剂、缓凝剂、粉煤灰、水混合作为基料，并加入脱水污泥作为增稠剂，搅拌，制备得到自密实混凝土;

所述脱水污泥是通过高密度沉淀池在线浓缩后，进行机械脱水获得;高密度沉淀池集混凝池、絮凝池、沉淀池和污泥浓缩于一体；高密度沉淀池设置污泥回流；

所述脱水污泥含水率75%-80%；

按重量份计，所述自密实混凝土包括水泥460-500份、水170-195份、粉煤灰110-140份、减水剂8.5-10.5份、隧道洞渣机制砂760-835.5份、粗骨料920-1050份、缓凝剂0.5-0.8份；所述增稠剂包括脱水污泥6-25份；

所述脱水污泥来自隧道施工污水处理后的污泥。

2.根据权利要求1所述的隧道污泥再资源化利用方法，其特征在于，所述脱水污泥包含絮体；所述絮体由隧道掘进过程中产生的岩石颗粒、混凝剂、絮凝剂与污水中的胶体反应凝聚形成。

3.根据权利要求1所述的隧道污泥再资源化利用方法，其特征在于，所述脱水污泥中富集絮凝组分。

4.根据权利要求3所述的隧道污泥再资源化利用方法，其特征在于，所述絮凝组分为聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的隧道污泥再资源化利用方法，其特征在于，所述隧道洞渣机制砂的岩性包括玄武岩、石灰岩、石英岩、片麻岩、大理岩，所述隧道洞渣机制砂过4.75mm筛。

6.根据权利要求1所述的隧道污泥再资源化利用方法，其特征在于，所述通过高密度沉淀池在线浓缩后排出的浓缩污泥的含水率为87-93%。

7.根据权利要求1所述的隧道污泥再资源化利用方法，其特征在于，所述机械脱水包括带式脱水机、叠螺脱水机、椭叠式污泥脱水机。

8.根据权利要求1所述的隧道污泥再资源化利用方法，其特征在于，所述减水剂为BKS-101聚羧酸系高性能减水剂，所述粗骨料为5~20mm碎石，所述缓凝剂为普通白砂糖。