CN111825297A - 一种泥浆智能处理系统和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥浆智能处理系统，包括预筛分系统、除砂系统、浆水储存系统、加药混合系统、脱水系统、气控系统和电控系统。实现了建筑泥浆处理的减量化、无害化和资源化，解决了现有建筑泥浆运输，以及水的重复利用，减少了有害物质的排放。可发挥各设备对应处理固相颗粒粒径范围的最优功效，有效提升工程泥浆处理效率、减小处理设备体量、降低处理成本。设备模块化设计，可根据不同泥浆调整工艺流程、具有占地少，集成程度高，处理效率高，每天处理泥浆方量600方，能够满足每天盾构施工要求。通过PLC或工控机控制系统处理的全过程，杜绝人工的随意性和不准确性，防止人为操作失误，提高整体可靠性，实现监测反应过程，及时发出预警报警提醒。

Description

一种泥浆智能处理系统和处理方法

技术领域

本发明涉及建筑机械领域，具体涉及一种泥浆智能处理系统和处理方法。

背景技术

随着国家经济的不断发展，盾构施工等产生泥浆的各类岩土工程越来越多，由此产生的废弃泥浆量也逐年增长。据统计，我国建筑泥浆每年约3亿立方，而且还以10％的速度递增，废弃泥浆泥水处理不当可能给周边环境造成环境污染，增加费用。在施工过程中，泥浆多采用罐车外运方式，随着国家队环境问题越来越重视，泥浆外运的成本越来越高。更严重的是在巨大的经济利益驱动下，一些建筑工地趁监管漏洞，将建筑泥浆偷排乱排，造成大量市政管道堵塞、水体和土壤的环境污染。因此，为工程泥浆找到一条绿色、经济、环保的处理方式已成为建筑行业发展中亟待解决的问题。

目前，国内废弃泥浆处理技术主要有：坑内填埋、化学固化处理等处理方法。坑内填埋：泥浆直接运到指定地点堆放或填埋的处理方法。这样处理的缺点是排放运输成本高昂、泥渣土需要占用大量堆放场地，代价巨大，另外由于盾构泥含水量高，有时甚至呈现半流质的状态这样的高含水量渣土如果用一般的货车进行运输，运输途中会严重遗洒，污染环境。化学固化处理：采用絮凝剂使得泥浆的胶体体系被彻底破坏，通过聚结泥浆中的细微颗粒来达到调整废泥浆粘土颗粒表面性质的目的，采用机械设备的作用，辅助泥浆实现固体和液体分离，液体经过处理达标后外排，固相进行掩埋或固化处理。此方法缺点是要用到大量的絮凝药剂和凝聚作用药剂、将固体和液体分离的仪器设备价格昂贵，处理成本很高，并且操作流程复杂繁琐。同时，分离出来的液体一般还需要进一步净化处理后才能达标排放。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种泥浆智能处理系统和处理方法，解决了泥浆含水率高，外运成本高等行业难题。

根据本申请实施例提供的技术方案，一种泥浆智能处理系统，包括预筛分系统、除砂系统、浆水储存系统、加药混合系统、脱水系统、气控系统和电控系统。

一种泥浆智能处理方法，包括如下步骤：

a.盾构渣土经过井下输送至渣土收集斗；

b.渣土经过稀释搅拌装置稀释后，由输送装置均匀输送至预筛单元；

c.通过预筛单元的一级上层筛分处理，8mm以上的渣料被分离出来，通过输送设备至渣场指定堆放点；8mm以下的浆液进入下层筛分处理；

d.通过预筛单元的一级下层筛分处理，3mm以上的渣料被分离出来，通过输送设备至渣场指定堆放点；3mm以下的浆液进入一级除砂单元；

e.泥浆经一级除砂单元净化处理后清除大部分8m以上的砂质颗粒，通过皮带输送机将细沙料输送至渣场指定堆放点，溢流浆液可通过一级中储箱出口阀门的转换使泥浆进入二级除泥单元；

f.二次除泥处理后的浆液经二级中储箱出浆口自流入泥浆三级压滤处理；

g.三级压滤处理分为以下几个步骤：泥浆收集→泥浆改性→压滤→排水→卸料。压滤处理后可分离出足够的低含水率干土、回收足够的低固含滤液；

h.分级分离出的渣料通过洗砂装置，回收可用砂石料，进行资源化利用。

综上所述，本申请的有益效果：

1.实现了建筑泥浆处理的减量化、无害化和资源化，解决了现有建筑泥浆运输，以及水的重复利用，减少了有害物质的排放。

2.可发挥各设备对应处理固相颗粒粒径范围的最优功效，有效提升工程泥浆处理效率、减小处理设备体量、降低处理成本。

3.设备模块化设计，可根据不同泥浆调整工艺流程、具有占地少，集成程度高，处理效率高，每天处理泥浆方量600方，能够满足每天盾构施工要求。

4.通过PLC或工控机控制系统处理的全过程，杜绝人工的随意性和不准确性，防止人为操作失误，提高整体可靠性，实现监测反应过程，及时发出预警报警提醒。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的系统结构布置图；

图2为本发明的系统结构布置图；

图3为本发明的系统结构布置图；

图4为本发明的泥浆处理流程图；

图5为智能加药快速絮凝原理图；

图6为系统控制原理图；

图7为压滤机泵送原理图。

图中标号：预筛分系统-1；除砂系统-2；浆水储存系统-3；加药混合系统-4；脱水系统-5；气控系统-6；和电控系统-7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1、图2和图3所示，一种泥浆智能处理系统，包括预筛分系统1、除砂系统2、浆水储存系统3、加药混合系统4、脱水系统5、气控系统6和电控系统7。

如图4所示，一种泥浆智能处理方法，包括如下步骤：

a.盾构渣土经过井下输送至渣土收集斗；

b.渣土经过稀释搅拌装置稀释后将稀释后泥浆的比重控制在1.3g/cm3左右，由输送装置均匀输送至预筛单元；

c.通过预筛单元的一级上层筛分处理，8mm以上的渣料被分离出来，通过输送设备至渣场指定堆放点；8mm以下的浆液进入下层筛分处理；

d.通过预筛单元的一级下层筛分处理，3mm以上的渣料被分离出来，通过输送设备至渣场指定堆放点；3mm以下的浆液进入一级除砂单元；

e.泥浆经一级除砂单元净化处理后清除大部分80μm以上的砂质颗粒，通过皮带输送机将细沙料输送至渣场指定堆放点，溢流浆液可通过一级中储箱出口阀门的转换使泥浆进入二级除泥单元；

f.二次除泥处理后的浆液经二级中储箱出浆口自流入泥浆三级压滤处理；

g.三级压滤处理分为以下几个步骤：泥浆收集→泥浆改性→压滤含送浆→排水→卸料。

本方案采取的技术路线是：根据项目现场泥浆测试化验得到的固相粒径、液相成分、泥浆特性，以及液体排放标准，定制泥浆固液分离系统。该系统根据泥浆中固相颗粒粒径范围，将泥浆固相颗粒按粒径由大到小顺序去除，发挥各系统对应处理固相颗粒粒径范围的最优功效，进行泥浆分级处理，将有效提升工程泥浆处理效率、减小处理设备体量、降低处理成本。

如图1、图2和图3所示，多工况自适应工程泥浆处理技术适用于桩基施工、地下连续墙施工泥浆，泥水盾构、水平定向钻、顶管等施工泥浆，河道淤泥等多种工况泥浆处理技术的处理。根据项目现场泥浆测试化验得到的固相粒径、液相成分、泥浆特性，根据不同的工况，能够灵活组合配置，组合成适应不同工艺需求的生产线工况，分别处理不同固相粒径、液相成分的泥浆。，采用多级处理模块化组合设计单元：螺旋输送系统、预筛处理系统、除砂系统、除泥系统、智能加药系统、絮凝罐系统、离心脱离系统和压滤系统，能够根据不同的工况，能够灵活组合配置，组合成适应不同工艺需求的生产线工况，分别处理不同固相粒径、液相成分的泥浆。该设备分离彻底，回收率高，降低处理成本。

闭环节能处理技术主要是通过溢流和泵送来实现的。各级处理系统有向上一级反馈的溢流设计：除砂暂存罐→预筛暂存池；除泥暂存罐→除砂暂存罐；絮凝罐上清液→清水池；通过溢流即能解决过载问题也能实现循环处理，压滤机排出的清水可以用于喷淋预筛分系统和调制絮凝剂，实现从原料输入到成品产出的生产全过程闭环运行，全过程废弃物“零排放”。系统闭环技术的应用和设想使系统具备以下两个优点：一是，废弃物循环处理，能够分离更多的提取物，可二次利用。二是，系统不存在过载能够连续工作，处理效率高。

如图5所示，智能加药快速絮凝系统是一种根据系统检测出泥浆的浓度，智能化设计加药的配方、自动计量药剂的成套加药装置。智能加药系统主要由以下设备组成：干粉机、搅拌机、药品仓、电磁阀、计量泵、液位计、流量计、浓度计、精细控制终端等。可适用于多个地层土和工程泥浆，添加不同药剂，在线实时监控调整药剂浓度。实现无人化值守。

如图6所示，智能化控制系统具有智能检测泥浆固相粒径、液相成分的技术，并进行识别、自动判断泥浆比重，分析。选择最适合工艺路线，远程操作，数据上传，便于生产管理，提高生产效率。控制系统由西门子PLC为主控模块，结合威纶通触摸屏MT8121 i E进行人机交互，实现设备状态动态显示、一键操作，数据监控等功能。

控制系统特点如下：

①新型液位开关。监测各储浆池高低液位，保证在液体出现波动的过程中仍可以精准确定液体位置，避免出现液位信号频繁闪烁。PLC采集高低液位，对相应水泵、电机进行启动和关断，保护设备，避免干烧水泵和溢流。

②设备采用液体浓度测试传感器。PLC采集传感器信号，多次采样以后，计算整合并显示到触摸屏上,实时监控、根据泥浆浓度变化更改加药量，保证加药效果最好，压滤效率最高，提高了工作效率。

③一键操作。设置完成工作时间，转到自动，点启动按钮，启动压滤机、离心泵、柱塞泵，工作到设定压力和时间，自动卸板，进入下一次压滤准备工作。

如图7所示，原有技术压滤机进料泵采用单一泵供料，时间长，供料效率低。本设计针对存在的弊端进行改良设计，采用二拖一高、低压智能泵送技术，前期采用离心泵供料，压滤机压力滤室至0.6MPa，离心泵停止工作，柱塞泵开始供料，供料至压滤机压力0.8MPa，进行保压。有效提升了压滤机处理效率50％以上。

旋流分离器能够分离出直径为1mm和0.08mm之间的细砂，这些细砂占到砂总量的20％左右甚至更高。旋风分离器的投入使用大大提高了回收砂石创造的经济效益，又保证了回收砂的使用质量。旋流分离器的原理：旋流分离器以其独特的结构设计，工作时能够制造沿筒体高速旋转的水流，水流高速旋转时，质量较大的细砂在离心力的作用下聚集在筒体的内壁，同时因受到重力的影响，细砂在筒体内壁逐渐下沉至筒体底部，逐渐形成分离。排水管设置在旋流分离器的顶端，更有利于质量较大的砂沉淀在旋风分离器底部。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (2)

1.一种泥浆智能处理系统，其特征是：包括预筛分系统(1)、除砂系统(2)、浆水储存系统(3)、加药混合系统(4)、脱水系统(5)、气控系统(6)和电控系统(7)。

2.一种泥浆智能处理方法，其特征是：包括如下步骤：

a.盾构渣土经过井下输送至渣土收集斗；

b.渣土经过稀释搅拌装置稀释后(将稀释后泥浆的比重控制在1.3g/cm³左右)，由输送装置均匀输送至预筛单元；

c.通过预筛单元的一级上层筛分处理，8mm以上的渣料被分离出来，通过输送设备至渣场指定堆放点；8mm以下的浆液进入下层筛分处理；

d.通过预筛单元的一级下层筛分处理，3mm以上的渣料被分离出来，通过输送设备至渣场指定堆放点；3mm以下的浆液进入一级除砂单元；

e.泥浆经一级除砂单元净化处理后清除大部分80μm以上的砂质颗粒，通过皮带输送机将细沙料输送至渣场指定堆放点，溢流浆液可通过一级中储箱出口阀门的转换使泥浆进入二级除泥单元；

f.二次除泥处理后的浆液经二级中储箱出浆口自流入泥浆三级压滤处理；

g.三级压滤处理分为以下几个步骤：泥浆收集→泥浆改性→压滤(含送浆)→排水→卸料。压滤处理后可分离出足够的低含水率(30％以下)干土、回收足够的低固含(50mg/l以下)滤液；

h.分级分离出的渣料通过洗砂装置，回收可用砂石料，进行资源化利用。

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