CN113415969A - 一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，包括以下步骤：将现场开挖的电网建设废弃泥浆或渣输送至泥浆预处理箱中进行预处理；将预处理后的电网建设废弃泥浆或渣和固化剂泵送至固化剂搅拌箱中进行快速搅拌；将搅拌均匀的混合泥浆及絮凝剂泵送至絮凝剂搅拌箱中进行慢速搅拌；将沉积后的混合泥浆泵入土工袋中完成装袋；将装袋后的混合泥袋放至高压机械压滤装置中进行高压脱水；将脱水后的土工泥袋集中运送至空旷场地，养护后堆存；将养护后的土工泥袋运送至填方工程现场进行填筑。本发明通过一体化处理工艺直接将电网建设废弃泥浆或渣转化为工程填料，并将硬化后的土工泥袋填料加以资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于土木工程中地基处理技术领域，涉及到电网建设废弃泥浆或渣处理技术，具体涉及一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法。
背景技术
随着经济的不断发展，我国正迎来特高压交流骨干网架和跨区特高压直流工程建设、城乡配电网智能化建设改造投资的高峰期，大型变电站、输电线路和电缆隧道等工程的数量日益增多、规模愈发宏大。电网设施建设过程群桩基础、地下连续墙、泥水盾构式电缆隧道等工程的数量和规模日益增加，随之产生了巨量的废弃工程泥浆(渣)，包括钻孔护壁泥浆、泥水盾构排出泥浆等。据初步估计，我国各类电网设施建设年均会产生5000万方以上的宽级配废弃工程泥浆(渣)，宽级配废弃工程泥浆(渣)的末端处置问题是一个普遍的共性问题。
废弃工程泥浆(渣)具有以下特点：(1)含水率较高，存在外运困难及二次污染环境的危险；(2)含有大量膨润土、粘土矿物，造成了其脱水与资源化利用的难题；(3)工程施工土质情况复杂，废弃工程泥浆(渣)中不仅含有以膨润土粘土矿物为主的极细颗粒，同时含有以岩屑、砂砾等为代表的粗颗粒，造成了废弃工程泥浆(渣)宽级配的颗粒特征。此外，电网建设(尤其是线路)工程还具有以下特点：(1)产生废弃工程泥浆(渣)的工点众多且分布零散；(2)单工点产生废弃工程泥浆(渣)体量较小；(3)各工点交通不便。因此，宽级配废弃工程泥浆(渣)的处理工艺不仅应具备环保与高效的功能，还需兼备突出的机动性、集成性和便捷性等优势。
目前，工程界已尝试采用堆场(或长期沉淀池)处理、传统泥水分离与机械脱水、化学固化处理等多种方法来处置水利疏浚工程、交通工程、电网线路工程产生的废弃工程泥浆(渣)。
现有技术中存在的主要问题和缺陷包括：
(1)堆场(或长期沉淀池)处理由于泥浆固结排水时间长，导致堆场土地成为难以利用的“废地”，城市土地资源紧缺势必导致堆场处理成本增加；此外，泥浆中重金属等污染物质也可能会对周边土壤和地下水造成二次污染，从而引发环境问题。
(2)传统泥水分离与机械脱水处理后的泥饼pH值高、板结严重且工程力学性质较差，无法直接资源化利用，经雨水冲刷后容易造成污染物扩散；此外传统机械脱水设备采用粗颗粒和细颗粒分离式处理模式，同时包含泥水分离装备(如旋流筛分机、卧式螺旋离心机等)和机械压滤脱水装备(如板框式压滤机等)，设备的机械组成模块较多且笨重、占地面积较大、运行成本较高、机动性较差，只适用于泥浆(渣)产出体积庞大、工点集中的工程(如泥水平衡盾构隧道等工程)，难以适用于工点众多分布零散的电网建设工程。
(3)化学固化处理可以有效降低淤泥的含水率，提高淤泥强度，将固化后的淤泥转化为工程用土进行资源化利用，但已有研究表明化学固化法的固化效率随着淤泥含水率上升而急剧下降。既有应用案例中其泥浆含水率相对较低(一般＜1.5LL)，而对于含水率较高的宽级配废弃工程泥浆(渣)，直接进行固化处理效果甚微。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，通过一体化的絮凝调理-固化-机械压滤脱水-土工泥袋化的处理工艺直接将宽级配的工程废弃泥浆(渣)转化为工程填料，并将硬化后的土工泥袋填料加以资源化利用。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，用于对电网建设废弃泥浆或渣进行一体化处理及资源化利用，包括以下步骤：
步骤一，将现场开挖的电网建设废弃泥浆或渣输送至泥浆预处理箱中搅拌均匀；
步骤二，通过进料器将预处理后的电网建设废弃泥浆或渣和固化剂泵送至固化剂搅拌箱中进行搅拌，直至搅拌均匀；
步骤三，将搅拌均匀的废弃泥浆或渣-固化剂混合泥浆及絮凝剂泵送至絮凝剂搅拌箱中进行搅拌，使混合浆液絮凝沉积；
步骤四，将沉积后的废弃泥浆或渣-固化剂-絮凝剂混合泥浆泵入土工袋中完成装袋；
步骤五，将装袋后的废弃泥浆或渣-固化剂-絮凝剂混合泥袋放至高压机械压滤装置中进行高压脱水；
步骤六，将脱水后的土工泥袋集中运送至空旷场地，养护后堆存；
步骤七，将养护后的土工泥袋运送至填方工程现场进行填筑。
优选地，所述电网建设废弃泥浆或渣包括钻孔护壁泥浆、泥水盾构排出泥浆。
优选地，步骤一中，所述泥浆预处理箱内设搅拌器、泵送装置，用于储存、搅拌、泵送泥浆；泥浆预处理箱的搅拌速率介于60r/min～120r/min。
优选地，步骤二中，所述固化剂搅拌箱内置搅拌器，搅拌速率介于90r/min～150r/min，搅拌时间为10min；所述固化剂包括水泥、水泥基复合型固化剂以及缓凝剂。
优选地，步骤三中，所述絮凝剂搅拌箱内置搅拌器，搅拌速率介于60r/min～90r/min，搅拌时间为10min；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺类、无机絮凝剂和复合絮凝剂中的任意一种。
优选地，所述聚丙烯酰胺类按1:1000的质量比溶于水形成絮凝剂溶液，其固体颗粒掺量为干土颗粒质量的0.1％～0.2％；所述无机絮凝剂和复合絮凝剂均按一定质量比配置成絮凝剂溶液后应用。
优选地，步骤五中，所述高压机械压滤装置进行高压脱水的时间为30min～50min，使土工泥袋中泥饼的含水率降至60％～70％。
优选地，步骤五中，所述高压机械压滤装置能处理的混合泥浆方量为絮凝剂搅拌箱搅拌泥浆方量的3～5倍。
优选地，步骤六中，养护条件为自然养护，需要防止雨水直接冲淋。
优选地，所述泥浆预处理箱、固化剂搅拌箱、絮凝剂搅拌箱以及高压机械压滤装置均与PLC或计算机连接，PLC或计算机通过预设程序进行相应地控制，用于实现处理过程的自动化控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)相较于传统堆场(或长期沉淀池)处理手段，本发明占地面积小，处理周期短，效率高，节约用地从而降低处理成本，此外能有效实现废弃工程泥浆(渣)的资源化利用，避免泥浆长期堆放造成二次污染。
(2)相较于传统泥水分离与机械脱水处理手段，本发明机械组成模板较少，处理模式机动性强，更适用于工点众多且分散的工程。
(3)相较于化学固化处理手段，本发明能实现对宽级配废弃工程泥浆(渣)的快速高效固化处理，利用土工袋、高压机械压滤装置对泥浆进行装袋、压滤处理，泥袋含水率低，力学性能好，避免雨水等影响而造成二次污染，更适用于填方工程，整体经济效益更好。
(4)本发明实现了全自动机械操作，具有操作简单、处理高效、适合大规模推广应用等优点。
(5)本发明能有效解决大量废弃工程泥浆(渣)末端处置困难的问题(包括消除废弃工程泥浆(渣)转运对环境造成的二次污染，避免废弃工程泥浆(渣)直接弃置带来的土地资源浪费)，同时由此技术生产的土工泥袋填料能应用于填方工程等，在一定程度上缓解了砂石填料严重短缺的困境。
附图说明
图1是本发明所提供的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法的流程图。
图2是本发明所提供的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法中一体化装置的结构示意图。
附图标记说明：1、预处理箱；2、固化剂投送箱；3、固化剂搅拌箱；4、絮凝剂投送箱；5、絮凝剂搅拌箱；6、土工袋；7、高压机械压滤装置；8、低含水率泥袋；9、填方工程。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，如图1所示，按以下步骤进行：将现场开采的废弃工程泥浆(渣)泵送至泥浆预处理箱中，以60r/min～120r/min的速率将废弃工程泥浆(渣)搅拌均匀。通过泵送装置将搅拌均匀的泥浆泵送至固化剂搅拌箱中，并通过固化剂投送箱加入水泥(掺量为干泥质量的10％～15％)，以90r/min～150r/min的速率快速搅拌10min。将废弃工程泥浆(渣)-固化剂混合泥浆泵送至絮凝剂搅拌箱中，通过絮凝剂投送箱加入按1:1000溶于水而配置的AN926SHUC阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂溶液(絮凝剂固体颗粒掺量为干泥质量的0.1％～0.2％)，以60r/min～90r/min的速率慢速搅拌10min，使混合泥浆与絮凝剂均匀混合并发生絮凝沉积反应。然后，将均匀的废弃工程泥浆(渣)-固化剂-絮凝剂混合泥浆泵入土工袋中进行装袋。将泥袋送至高压机械压滤装置内进行高压脱水，30min～50min后得到含水率介于60％～70％的泥袋。此后将泥袋堆存至空旷场地并自然养护，使其强度得到发展，待有填方工程需要时运至填方现场进行填筑。
实施例2
如图2所示，一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法中采用的“絮凝调理-固化-机械压滤脱水-土工泥袋化”一体化装置，包含：预处理箱1、固化剂投送箱2、固化剂搅拌箱3、絮凝剂投送箱4、絮凝剂搅拌箱5、土工袋6、高压机械压滤装置7、低含水率泥袋8，低含水率泥袋8最终应用于填方工程9。
开采后的宽级配废弃工程泥浆(渣)泵送至预处理箱1中，以60r/min～120r/min的速率将废弃工程泥浆(渣)搅拌均匀。通过预处理箱1的泵送装置将搅拌均匀的泥浆泵送至固化剂搅拌箱3中，并通过固化剂投送箱2加入水泥(掺量为干泥质量的10％～15％)，以90r/min～150r/min的速率快速搅拌10min。将废弃工程泥浆(渣)-固化剂混合泥浆泵送至絮凝剂搅拌箱5中，通过絮凝剂投送箱4加入按1:1000溶于水而配置的AN926SHUC阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂溶液(絮凝剂固体颗粒掺量为干泥质量的0.1％～0.2％)，以60r/min～90r/min的速率慢速搅拌10min，使混合泥浆与絮凝剂均匀混合并发生絮凝沉积反应。然后，将均匀的废弃工程泥浆(渣)-固化剂-絮凝剂混合泥浆泵入土工袋6中进行装袋。将土工袋6送至高压机械压滤装置7内进行高压脱水，30min～50min后得到含水率介于60％～70％的低含水率泥袋8。此后将低含水率泥袋8堆存至空旷场地并自然养护，使其强度得到发展，待有填方工程9需要时运至填方现场进行填筑。
为了实现全过程的自动化控制，预处理箱1、固化剂投送箱2、固化剂搅拌箱3、絮凝剂投送箱4、絮凝剂搅拌箱5、高压机械压滤装置7等均可与普通可编程逻辑控制器(PLC)连接，也可与普通计算机连接。PLC或计算机通过预设程序进行控制，保证各类材料添加量的精确控制。
注：本发明所述的含水率遵循《土力学》中的定义，即土体中水的质量与干土颗粒质量之比。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，用于对电网建设废弃泥浆或渣进行一体化处理及资源化利用，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将现场开挖的电网建设废弃泥浆或渣输送至泥浆预处理箱中搅拌均匀；
步骤二，通过进料器将预处理后的电网建设废弃泥浆或渣和固化剂泵送至固化剂搅拌箱中进行搅拌，直至搅拌均匀；
步骤三，将搅拌均匀的废弃泥浆或渣-固化剂混合泥浆及絮凝剂泵送至絮凝剂搅拌箱中进行搅拌，使混合浆液絮凝沉积；
步骤四，将沉积后的废弃泥浆或渣-固化剂-絮凝剂混合泥浆泵入土工袋中完成装袋；
步骤五，将装袋后的废弃泥浆或渣-固化剂-絮凝剂混合泥袋放至高压机械压滤装置中进行高压脱水；
步骤六，将脱水后的土工泥袋集中运送至空旷场地，养护后堆存；
步骤七，将养护后的土工泥袋运送至填方工程现场进行填筑。
2.根据权利要求1所述的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，其特征在于：所述电网建设废弃泥浆或渣包括钻孔护壁泥浆、泥水盾构排出泥浆。
3.根据权利要求1所述的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，其特征在于：步骤一中，所述泥浆预处理箱内设搅拌器、泵送装置，用于储存、搅拌、泵送泥浆；泥浆预处理箱的搅拌速率介于60r/min～120r/min。
4.根据权利要求1所述的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，其特征在于：步骤二中，所述固化剂搅拌箱内置搅拌器，搅拌速率介于90r/min～150r/min，搅拌时间为10min；所述固化剂包括水泥、水泥基复合型固化剂以及缓凝剂。
5.根据权利要求1所述的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，其特征在于：步骤三中，所述絮凝剂搅拌箱内置搅拌器，搅拌速率介于60r/min～90r/min，搅拌时间为10min；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺类、无机絮凝剂和复合絮凝剂中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，其特征在于：所述聚丙烯酰胺类按1:1000的质量比溶于水形成絮凝剂溶液，其固体颗粒掺量为干土颗粒质量的0.1％～0.2％。
7.根据权利要求1所述的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，其特征在于：步骤五中，所述高压机械压滤装置进行高压脱水的时间为30min～50min，使土工泥袋中泥饼的含水率降至60％～70％。
8.根据权利要求1所述的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，其特征在于：步骤五中，所述高压机械压滤装置能处理的混合泥浆方量为絮凝剂搅拌箱搅拌泥浆方量的3～5倍。
9.根据权利要求1所述的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，其特征在于：步骤六中，养护条件为自然养护，需要防止雨水直接冲淋。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种电网建设废弃泥浆或渣一体化处理及填料利用方法，其特征在于：所述泥浆预处理箱、固化剂搅拌箱、絮凝剂搅拌箱以及高压机械压滤装置均与PLC或计算机连接，PLC或计算机通过预设程序进行相应地控制，用于实现处理过程的自动化控制。
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