CN207795099U - 一种膨润土携岩泥浆净化处理系统 - Google Patents

Abstract

一种膨润土携岩泥浆净化处理系统，其包括泥水分离系统和含泥水体的净化回收系统，含泥水体的净化回收系统包括混合池、压滤机、沉淀池和清水池；泥水分离系统与混合池、混合池与压滤机、压滤机与沉淀池、沉淀池与清水池分别连接。所述泥水分离系统包括相互连接的多级筛分装置和泥水浓缩装置，多级筛分装置去除携岩泥浆中不符合泥浆体系的砂石，然后经泥水浓缩装置处理得浓缩泥浆和含泥水体，含泥水体进入混合池，在混合池内与絮凝剂混合，再进入压滤机压滤得泥饼和过滤水，过滤水进入沉淀池，在沉淀池分层，上层清水进入清水池储存。本实用新型可对携岩泥浆充分净化处理并实现水零排放，更为企业节省大量膨润土及倾倒废弃泥浆的费用。

Description

一种膨润土携岩泥浆净化处理系统

技术领域

本实用新型涉及土木工程中钻孔泥浆的净化处理技术,特别是一种膨润土携岩泥浆净化处理系统。

背景技术

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产,蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构。其中,由于膨润土具有许多特性,如膨胀性、吸附性、触变性等而具有广泛的应用,在国外已被应用于300多个领域,被称之为“万能土”。其中一个典型的应用是制作膨润土建筑泥浆,就是在充满水和膨润土以及CMC等其他外加剂的混合液的情况下,对于地下连续墙成槽、钻孔灌注桩钻孔等工程,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；同时还具有携带出渣和冷却、润滑机具作用,具有一定粘度的泥浆可以携同泥渣一起排出。泥浆可以作机具的润滑和冷却剂,在冲洗机具的同时,也可以冷却机具。防止槽壁坍塌或剥落,并维持挖成的形状不变。

建筑泥浆主要应用于建筑及桥梁桩基工程、地下隧道盾构工程及非开挖工程的施工中。在钻进过程中,由于钻渣不断地进入到泥浆中,泥浆的比重、黏度、含沙量等发生变化,不能满足泥浆性能的要求,必须对其进行处或净化,否则将导致泥浆变稠、卡钻等现象而无法使用。如果直接加水稀释则会超出泥浆的库容量,或者是用槽罐车把施工现场泥浆运到郊外垃圾场,让其自然干化。这种处理方式产生了许多问题。一是需占用大量土地、费用高且效率低、施工紧张时,槽罐车昼夜运输尚不能满足施工进度要求。二是施工现场环境恶劣,工程队常因泥浆水漏入下水道,造成管道堵塞。另外,槽罐车在运输途中也常因泥浆水漏洒在城区干道上而污染了市容环境。

现有技术中,对携岩泥浆的净化处理一般是通过旋流器对泥浆通过旋流器进行分级处理,然后通过添加助滤剂进行板框压滤脱水。旋流器是一种圆锥形容器,在上端设有切向进料的泥浆入口,顶部设有溢流口,底端为排渣口,旋流器是通过携岩泥浆中组分比重不同在中间形轻物质的内旋涡流和在外部形成重物的的外旋涡流,将较大的碎石和砂子从底部排出。但是由于浆体含有大量砂砾,对旋流器磨损比较大,经常磨坏管道,添加的助滤剂量也比较多,更重要的是,这种处理方法板框压滤处理的总体积非常大,远超出了板框压滤设备的处理能力，导致处理效率十分低下。

实用新型内容

为了解决现有技术的上述问题,本实用新型的目的是提供一种膨润土携岩泥浆净化处理系统，通过合理的处理步骤设置、处理顺序、物料走向和处理步骤的相互结合关系，实现对膨润土携岩泥浆的充分净化、提高净化效率、减少设备损耗、节省原料、降低成本和减少环境污染。

为了达到上述目的,本实用新型采用的主要技术方案如下：

一种膨润土携岩泥浆净化处理方法，其包括：

泥水分离处理步骤：使用多级筛分装置对输入的携岩泥浆进行分离处理，将不符合泥浆体系的砂石分选出去，然后对泥浆进行浓缩脱水，得到浓缩泥浆和含泥水体；

含泥水体的净化回收步骤：其包含絮凝压滤步骤和絮凝沉降步骤；

絮凝压滤步骤是通过调节所述含泥水体至一预定的含固率，添加絮凝剂，进入压滤机进行压滤，得到泥饼和过滤水；

絮凝沉降步骤是将所述絮凝压滤步骤产生的过滤水送入沉淀池，在沉淀池内沉降分层，上层得到的清水送入清水池储存。在这个过程不需要再额外加入絮凝药剂，因为上一步骤的絮凝药剂在这一步骤仍可起絮凝作用。

根据本实用新型一个可行的实施例,絮凝压滤步骤中，调节所述含泥水体至含固率为5％～40％，pH值范围是6-14。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述浓缩泥浆被输送到至制浆步骤用于配制新的泥浆或输送至泥浆罐循环使用。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述沉淀池下层得到的絮凝淤泥再次送入所述絮凝压滤步骤，用于调节所述含泥水体的含固率并再次被压滤机压滤处理。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述清水池内的清水被输送到至制浆步骤用于配制新的泥浆。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述清水池内的清水被输送所述压滤机，用于冲洗所述压滤机。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述清水池内的清水被用于配制絮凝所用的药剂。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述清水池内的清水被输送至所述絮凝压滤步骤中，用于调节所述含泥水体的含固率。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述絮凝压滤步骤中，添加的所述絮凝剂的浓度为0.01％-0.5％，用量为所述含泥水体质量的0.1％-30％。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述絮凝压滤步骤中，所述絮凝剂采用分子量在100万-3000万的阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺与清水配制而成。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述絮凝压滤步骤中，所述絮凝剂采用聚合氯化铝、聚合氯化铁或聚合硫酸铁与清水配制而成。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述絮凝压滤步骤中，还加入助凝剂，所述助凝剂为氧化钙和氯化钙的混合物，用量分别为所述含泥水体含固量质量的0.01％-10％，0.01％-12％。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述泥水分离处理步骤所用的多级筛分装置包括一级筛分和二级筛分，所述第一级筛分用于去除大于15mm的碎石颗粒，所述第二级筛分用于去除0.5mm～20mm的沙子。

根据本实用新型一个可行的实施例，在泥水分离处理步骤中采用旋流器对泥浆进行浓缩脱水，在旋流器底部排出所述浓缩泥浆，在旋流器顶端出来所述含泥水体。

根据本实用新型的思路，还提供一种膨润土携岩泥浆净化处理系统，其包括泥水分离系统和含泥水体的净化回收系统，所述含泥水体的净化回收系统包括混合池、压滤机、沉淀池、清水池；所述泥水分离系统与所述混合池、所述混合池与所述压滤机、所述压滤机与所述沉淀池、所述沉淀池与所述清水池分别连接；其中所述泥水分离系统包括相互连接的多级筛分装置和泥水浓缩装置，所述多级筛分装置去除携岩泥浆中不符合泥浆体系的砂石，并经所述泥水浓缩装置处理得到浓缩泥浆和含泥水体，所述含泥水体进入所述混合池，在所述混合池内与絮凝剂混合，然后进入所述压滤机压滤得到泥饼和过滤水，过滤水进入沉淀池，在沉淀池内分层，上层清水进入所述清水池储存。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述多级筛分装置包括一个筛分槽，所述筛分槽内设有至少两层孔径不同的筛网，所述上游的筛网孔径大于下游的筛网孔径。

优选的，所述上游的筛网孔径为1～100目；所述下游的筛网孔径为100目～200目。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述泥水浓缩装置为旋流器，经所述多级筛分装置分选去除砂石的泥浆被导入所述旋流器，所述旋流器为一个圆锥形空腔，所述旋流器的底端排出浓缩泥浆，所述旋流器的顶端溢流出含泥水体。去除了碎石颗粒和小型黄沙后的泥浆，进入多级旋流器，可减轻对旋流器的磨损。

由于在混合池内加入的絮凝剂将泥浆絮凝沉淀，经压滤机压滤得到滤饼后，压滤过程产生的过滤水中还含有少量的滤布/滤板漏泥和絮凝剂(还包括冲洗压滤机的水)都汇集到沉淀池内，会在沉淀池内继续絮凝并沉降分层，得到上层的清水和下层的絮凝污泥。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述沉淀池连接所述混合池，所述沉淀池分层后下层所得的絮凝淤泥被输送至所述混合池，以对混合池内的所述含泥水体调节至预定的含固率，同时絮凝淤泥再次被压滤机压滤处理。

根据本实用新型一个可行的实施例，还包括一个配制新泥浆的制浆池，所述浓缩泥浆送入所述制浆池。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述清水池连接所述制浆池，用于向所述制浆池提供配制新泥浆的清水。

根据本实用新型一个可行的实施例，还包括一个或多个药剂池，所述药剂池与所述混合池连接以向所述混合池供应絮凝所用的药剂，所述药剂池内盛装有絮凝剂，或絮凝剂与助凝剂的混合物。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述清水池连接所述药剂池，用于向药剂池供应配制絮凝剂所用的清水。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述清水池连接所述压滤机，用于向所述压滤机提供清水，用于冲洗所述压滤机的滤布或滤板。

根据本实用新型一个可行的实施例，所述清水池连接所述混合池向所述混合池提供清水，以调节所述含泥水体至预定的含固率。

本实用新型的有益效果是：

运用本实用新型的方法和系统，携岩泥浆经过泥水分离系统的多级筛分装置，先将大块砂砾和黄沙分离出去，再经过泥水浓缩装置浓缩，具体是选用旋流器浓缩，将膨润土泥浆浓缩脱水，得到浓缩泥浆，浓缩泥浆回用于配制新的泥浆液或直接输送至泥浆罐循环使用。更细的膨润土通过添加少量絮凝剂和助凝剂后由压滤机压出。配制新泥浆液、冲洗滤布和溶解药剂所需要的清水由泥浆脱出的水循环使用，达到节能减排的目的。其中的旋流器是在经过多级筛分装置筛分后，对泥浆进一步浓缩的，因此其中不含有小碎石或黄沙等颗粒，减少对设备和管道的磨损损耗，减小输送阻力及能耗。其整个流程和系统中泥浆不再大量加入新水，可保持泥浆总量不会有太大变化，因而不会超过泥浆的库容量而导致泥浆溢流到施工场地地面。

经实际使用中验证，本实用新型的系统，能够充分净化泥浆，有利于控制泥浆的性能指标、减少卡钻事故，提高造孔护壁质量；可对携岩泥浆中的土渣有效分离，有利于提高造孔工效；浓缩泥浆的重复使用，有利于节约造浆材料、降低施工成本；泥浆的闭路循环方式及较低的渣料含水率有利于减少环境污染，特别是为企业节省了大量膨润土和水，为施工企业或单位节省租车倾倒废弃泥浆的费用。

附图说明

图1为本实用新型膨润土携岩泥浆净化处理系统的一个较佳实施例的框图。

【附图标记说明】

1：携岩泥浆；2：泥水分离系统；21：第一级筛分；211：碎石颗粒；22：第二级筛分；221：小型黄砂；23：泥水浓缩装置；231：浓缩泥浆；232：含泥水体；3：含泥水体的净化回收系统；31：混合池；32：压滤机；321：泥饼；33：沉淀池；34：清水池；311：药剂池；331:絮凝淤泥；40:制浆系统/泥浆罐；50:盾构机/钻孔桩。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本实用新型作详细描述。

如图1所示，为本实用新型膨润土携岩泥浆净化处理系统的一个较佳实施例的流程图，主要包括泥水分离系统2和含泥水体的净化回收系统3两个部分。如图所示，制浆系统配制的泥浆2，经盾构机等泥浆设备50使用后，携岩泥浆1通过泥水分离系统处理2，然后进入含泥水体的净化回收系统3。所述含泥水体的净化回收系统3包括混合池31、压滤机32、沉淀池33、清水池34。所述泥水分离系统2与所述混合池31、所述混合池31与所述压滤机32、所述压滤机32与所述沉淀池33、所述沉淀池33与所述清水池34分别连接。其中所述泥水分离系统2包括相互连接的多级筛分装置21、22和泥水浓缩装置23，由多级筛分装置21、22将泥浆进行分级处理，将不符合泥浆体系的物料如碎石颗粒、小型黄沙等分选出去，由运渣车运出去。符合体系要求的泥浆经过泥水浓缩装置23，优选为多级高效旋流器，浓缩后形成浓缩泥浆231进入制浆系统回用。浓缩得到的含泥水体232进入混和池31，将含泥水体的含固率调节控制在一定范围后，添加絮凝剂和助凝剂等絮凝药剂混合均匀，进入压滤机32进行压滤得泥饼。压滤过程中滤布/滤板漏泥和冲洗滤布的泥水进入沉淀池33，在沉淀池33内沉降分层，上层清水流入清水池34储存，下层沉淀为絮凝淤泥331，再次被泵入混合池31内，以便可再次被压滤。清水池34的清水一部分进入药剂池311，一部分进入压滤机32冲洗滤布或滤布等过滤系统，一部分进入混合池31，一部分进入制浆系统/制浆池40，从而达到水零排放。以下结合附图，详细叙述本实用新型实施例的处理步骤及其作用和使用的设备及原理。

其中所述多级筛分装置包括一个筛分槽，筛分槽上部输入携岩泥浆1，然后在重力作用下，依次经过所述筛分槽内设置的至少两层孔径不同的振动筛网，所述上游的筛网孔径大于下游的筛网孔径。优选的，所述上游的筛网孔径为1～100目；所述下游的筛网孔径为100目～200目。由此可实现对携岩泥浆的多级筛分，在本实用新型的一个实施例中，为二级筛分，所述第一级筛分21用于去除大于15mm的碎石颗粒，所述第二级筛分22用于去除0.5mm～20mm的沙子。在其他实施例中，可为三级或更多级筛分筛网，多级筛网之间具有间距。可根据现场携岩泥浆的具体组分情况，现场调整筛网大小，从1～200目变化，根据去除碎砂石的效果，调整筛孔和筛级。

经过筛分后，去除了碎石颗粒和小型沙子之后，较细的泥浆进入多级高效旋流器(泥水浓缩装置23)，每个旋流器为一个圆锥形空腔，上部设有泥浆入口，顶端为溢流口，底端为排泥口，旋流器的作用原理是通过混合物料内各组分的比重不同，从而具有不同的离心力，比重大的形成外旋涡流，快速汇集到底部，这一部分主要是未形成乳液的膨润土浓缩泥浆231，比重轻的则在圆锥形空腔内形成内旋涡流，并从中间不断聚集从顶端的溢流口流出，这一部分粒度极其微细的膨润土悬浮液，称之含泥水体232。其中旋流器底部出来的浓缩泥浆231被送入制浆系统/制浆池，用于配制新的泥浆或者直接输送至泥浆罐循环使用。而含泥水体232则进入混合池31。

在混合池31内，调节控制含泥水体232的固含率范围至质量分数5％-40％，pH值范围至6-14，并向混合池31内加入药剂池311内预先配制好的絮凝剂或絮凝剂与助凝剂的混合物。药剂池311内的絮凝剂例如可采用分子量在100万-3000万的阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺；或者采用聚合氯化铝、聚合氯化铁或聚合硫酸铁与清水配制而成。前述絮凝剂的配制浓度约为质量分数0.01％-0.5％，其用量约为混合池内含泥水体质量的0.1％-30％。同时还可以适当加入助凝剂(也可不加)，助凝剂例如为氧化钙和氯化钙的混合物，用量分别为所述含泥水体232含固量质量的0.01％-10％，0.01％-12％。所加入的絮凝剂与助凝剂与混合池31内的含泥水体232混合后，进入压滤机32。

所述压滤机32可选择为板框压滤机、厢式压滤机、立式压滤机、带式压滤机。其中带式压滤机所使用的滤布可选择为市面上任何的滤布种类。经所述压滤机压滤，最后得到含有膨润土的泥饼321，可供制浆再次使用。在压滤机32压滤过程中不仅产生泥饼，还会得到过滤水，这些过滤水中包含了一些从滤布或滤板渗出的漏泥，还包含上一步加入的絮凝剂和助凝剂。过滤水及冲洗压滤机的冲洗水汇集之后，进入沉淀池33。

在沉淀池33内，根据情况加入一定的絮凝剂(或不加入)，过滤式和冲洗水等在沉淀池33经静置沉降和分层，上清液为清水，下层为絮凝污泥331。絮凝淤泥331被再次泵入混合池31内，一方面也可以调节混合池内的含泥水体232的含固率，使其适合于后续的絮凝沉淀及压滤机压滤处理；另一方面这部分絮凝污泥331可经过此途径被再次经压滤机压滤成泥饼。沉淀池33内的上清液输送至清水池34内储存。

所述清水池34连接制浆系统或制浆池40向所述制浆系统提供配制新鲜泥浆的清水，与泥水分离系统2得到的浓缩泥浆231混合、再适当添加所需组分配制得生产标准泥浆比重(相对密度1.1～1.3)的新泥浆。所述清水池34与所述药剂池311连接，向所述药剂池311提供配制絮凝剂所需的清水；同时所述清水池34还与所述压滤机32的冲洗系统连接，用于冲洗压滤机，并将冲洗后的含少量泥的冲洗水收集到沉淀池33。所述清水池34还连接混合池31，向混合池提供清水，从而调节混合池内的含泥水体232的含固率，使其适合于后续的絮凝沉淀及压滤机压滤处理。

本实用新型的膨润土携岩泥浆净化处理系统，已在中铁十六局集团有限公司郑州盾构机泥浆的处理中得到应用和验证。通过本实用新型的方法，将盾构机掘进过程中泥浆携带而出的岩石，土块等大颗粒物质分离筛选出来，可用渣土车直接运走,多余的弃浆进行压滤处理,压滤成比较干的泥饼运出，冲洗滤布的清水以及压力渗透下来的漏泥进入沉淀池进行二次压滤处理，清水排出回用。

本实用新型的处理系统，在泥浆净化处理方面可以为用户节省成本(膨润土、水及其他成本投入)，免运输废弃泥浆而产生的运输费用，解决了施工现场对泥浆排放的难题，也不会再对周边生态环境带来不利影响，节省了废弃泥浆运输过程中的费用以及节约了50％以上的膨润土，处理后的浓缩泥浆细腻均匀无颗粒感，可再次打回泥浆罐/泥浆储池以供循环使用，不会对泥浆设备带来损伤，经多级筛分装置21、22筛分后的废弃颗粒便于运输和填埋。本实用新型主要适用于建筑打桩固液分离、非开挖定向穿越泥浆处理、盾构泥水平衡等泥浆处理量的基础施工工程。

Claims (11)

1.一种膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，其包括泥水分离系统和含泥水体的净化回收系统，所述含泥水体的净化回收系统包括混合池、压滤机、沉淀池和清水池；所述泥水分离系统与所述混合池、所述混合池与所述压滤机、所述压滤机与所述沉淀池、所述沉淀池与所述清水池分别连接；其中所述泥水分离系统包括相互连接的多级筛分装置和泥水浓缩装置，所述多级筛分装置去除携岩泥浆中不符合泥浆体系的砂石，并经所述泥水浓缩装置处理得到浓缩泥浆和含泥水体，所述含泥水体进入所述混合池，在所述混合池内与絮凝剂混合，然后进入所述压滤机压滤得到泥饼和过滤水，过滤水进入沉淀池，在沉淀池内分层，上层清水进入所述清水池储存。

2.根据权利要求1所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，所述多级筛分装置包括一个筛分槽，所述筛分槽内设有至少两层孔径不同的筛网，所述上游的筛网孔径大于下游的筛网孔径。

3.根据权利要求2所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，所述上游的筛网孔径为1～100目；所述下游的筛网孔径为100目～200目。

4.根据权利要求1或2所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，所述泥水浓缩装置为旋流器，经所述多级筛分装置分选去除砂石的泥浆被导入所述旋流器，所述旋流器为一个圆锥形空腔，所述旋流器的底端排出浓缩泥浆，所述旋流器的顶端溢流出含泥水体。

5.根据权利要求1所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，所述沉淀池连接所述混合池，所述沉淀池分层后下层得到的絮凝淤泥被输送至所述混合池，以对混合池内的所述含泥水体调节至预定的含固率，同时絮凝淤泥再次被所述压滤机压滤处理。

6.根据权利要求1所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，还包括一个配制新泥浆的制浆池，所述浓缩泥浆送入所述制浆池。

7.根据权利要求6所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，所述清水池连接所述制浆池，用于向所述制浆池输送配制新泥浆的清水。

8.根据权利要求1所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，还包括一个或多个药剂池，所述药剂池与所述混合池连接以向所述混合池供应絮凝所用的药剂，所述药剂池内盛装有絮凝剂，或絮凝剂与助凝剂的混合物。

9.根据权利要求8所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，所述清水池连接所述药剂池，用于向药剂池供应配制絮凝剂所用的清水。

10.根据权利要求1所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，所述清水池连接所述压滤机，用于向所述压滤机提供清水，用于冲洗所述压滤机的滤布或滤板。

11.根据权利要求5所述的膨润土携岩泥浆净化处理系统，其特征在于，所述清水池连接所述混合池向所述混合池提供清水，以调节所述含泥水体至预定的含固率。