CN218395291U - 一种盾构渣土处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盾构渣土处理系统，其包括运输装置、泥浆分离装置、压滤脱水装置、制砖装置、破碎水洗装置和洗砂装置，泥浆分离装置的前端设置有用于引入泥水盾构产生的携渣泥浆的进口压力管道，泥浆分离装置、压滤脱水装置和制砖装置依次连接，运输装置包括将土压盾构产生的渣土运送至破碎水洗装置的第一运输装置以及将泥浆分离装置分离的渣土和细砂运送至洗砂装置的第二运输装置，破碎水洗装置与洗砂装置连接，破碎水洗装置和洗砂装置均与压滤脱水装置连接，压滤脱水装置与清水罐连接；本方案通过对减量化设备、资源化设备的优化设计，实现对土压盾构产生的渣土和泥水盾构产生的泥浆进行充分的减量化处置和资源化利用。

Description

一种盾构渣土处理系统

技术领域

本实用新型涉及盾构渣土处理技术领域，具体涉及一种盾构渣土处理系统。

背景技术

目前，在城市地铁隧道施工中主要应用盾构法施工，盾构掘进会产生大量的渣土，渣土一般采用泥头车运输外弃，其存在能耗高、弃置消纳困难、成本高的缺点，且盾构渣土中的砂、石等也被弃置，从而造成资源的浪费。

在以“低碳环保”为主题的新时期下，对盾构渣土的减量化处置、资源化利用已经迫在眉睫；国内单独针对土压盾构、泥水盾构泥浆的处理技术广泛应用，但存在技术不成熟、产业线不稳定、资源利用率低等弊端。

例如专利CN110695064A公开了一种盾构渣土零排放处理系统及方法，但渣土处理过程中需加入喷淋清水且处理结果含有泥饼仍需外运，资源利用程度不足；专利CN114100435A公开了一种集成式土压平衡盾构原状渣土资源化处治生产线，但该集成线处理盾构渣土类型单一，仅可处理土压平衡盾构渣土，同时未详细对渣土处理成型物料的资源化利用形式进行描述；专利CN110052480A公开了一种渣土处理系统的处理方法，但仅可处理骨料粒径大于5mm的渣土，不适用于粒径较小的土压盾构渣土或泥水盾构泥浆处理；专利CN109231897A提供一种盾构渣土无害化、资源化处理方法，但该方法没有成型的处理集成线，所得泥及粗细骨料仍需进行外运二次制作成品，增加了运输过程的碳排放；因此，急需一种可充分利用盾构渣土的处理系统。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种盾构渣土处理系统，解决了现有技术中难以对盾构渣土实现充分的减量化处置和资源化利用的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

提供一种盾构渣土处理系统，其包括运输装置、泥浆分离装置、压滤脱水装置、制砖装置、破碎水洗装置和洗砂装置，泥浆分离装置的前端设置有用于引入泥水盾构产生的携渣泥浆的进口压力管道，泥浆分离装置、压滤脱水装置和制砖装置依次连接，运输装置包括将土压盾构产生的渣土运送至破碎水洗装置的第一运输装置以及将泥浆分离装置分离的渣土和细砂运送至洗砂装置的第二运输装置，破碎水洗装置与洗砂装置连接，破碎水洗装置和洗砂装置均与压滤脱水装置连接，压滤脱水装置与清水罐连接。

采用上述技术方案的有益效果为：本方案泥水盾构产生的携渣泥浆通过进口压力管道进入泥浆分离装置进行分离，并分别得到渣土、细砂和泥浆，土压盾构产生的渣土可通过破碎水洗装置进行初步的水洗提砂，泥浆分离装置分离出的渣土和细砂和破碎水洗装置提取的粗砂可通过洗砂装置再次进行水洗提砂，从而得到成品砂；同时泥浆分离装置分离出的泥浆以及破碎水洗装置和洗砂装置在洗砂过程中产生的泥浆，可依次通过压滤脱水装置和制砖装置分别得到清水和成品砖，从而将渣土中的泥、砂和水进行充分提取、分离和利用，进而实现对渣土进行充分的减量化处置和资源化利用。

进一步地，泥浆分离装置包括依次连接的振动筛、旋流储浆槽、一级旋流器和二级旋流器，振动筛、一级旋流器和二级旋流器通过第二运输装置与洗砂装置连接，二级旋流器与压滤脱水装置连接，其中振动筛用于过滤携渣泥浆中的大颗粒渣土，一级旋流器和二级旋流器采用离心的方式实现携渣泥浆中细砂的提取分离，渣土和细砂通过第二运输装置运送至洗砂装置，二级旋流器产生的泥浆送至压滤脱水装置。

进一步地，二级旋流器与泥浆调制装置连接，二级旋流器分离的泥浆还可通过泥浆调制装置调制成合格的泥浆，用于泥水盾构的掘进。

进一步地，破碎水洗装置包括依次连接的对辊破碎装置、水洗槽和平水筛，平水筛与洗砂装置连接；其中对辊破碎装置用于对滚打散渣土，水洗槽和平水筛用于对打散的渣土进行初次的水洗提砂。

进一步地，平水筛与鄂破装置连接，鄂破装置将无法通过平水筛的大颗粒渣土进行破碎后，再送回平水筛。

进一步地，洗砂装置包括依次连接的除泥密闭筛、水槽和振动脱水筛，除泥密闭筛上设置有高压冲洗装置，其中除泥密闭筛通过高压冲洗装置进行二次水洗提砂，通过水槽进行三次水洗提砂，再通过振动脱水筛进行脱水，从而得到成品砂。

进一步地，除泥密闭筛与冲击破碎装置连接，冲击破碎装置将无法通过除泥密闭筛的大颗粒砂进行破碎后，再送回除泥密闭筛。

进一步地，水洗槽、平水筛、除泥密闭筛、水槽、振动脱水筛和二级旋流器均通过浓缩罐与压滤脱水装置连接，浓缩罐与清水罐连接；其中浓缩罐用于收集泥浆，通过向浓缩罐里加入聚丙烯酰胺进行充分反应，并在重力作用下，使浓缩罐内清水和浓泥浆分层，上层的清水流至清水罐内循环利用，而底部的浓泥浆通过管道和泥浆泵输送至压滤脱水装置。

进一步地，压滤脱水装置包括用于加压泥浆的过滤室，所述过滤室内设置有用于滤水的滤布，过滤室与制砖装置连接，通过加压将过滤室内的浓泥浆浓缩成泥饼，并送至制砖装置，其中滤布过滤出的水储存至清水罐内。

进一步地，制砖装置包括依次连接的破碎装置、光隧道脱水装置、光搅拌装置、助剂添加装置和砖成型装置，从而实现泥饼的进一步脱水和预备，从而实现成品砖的加工、制作。

附图说明

图1为盾构渣土处理系统的结构和工作原理示意图。

其中，1、泥浆分离装置，2、压滤脱水装置，3、制砖装置，4、破碎水洗装置，5、洗砂装置，6、进口压力管道，7、第一运输装置，8、第二运输装置，9、清水罐，10、振动筛，11、旋流储浆槽，12、一级旋流器，13、二级旋流器，14、泥浆调制装置，15、对辊破碎装置，16、水洗槽，17、平水筛，18、鄂破装置，19、除泥密闭筛，20、水槽，21、振动脱水筛，22、高压冲洗装置，23、冲击破碎装置，24、浓缩罐。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1所示，本方案的盾构渣土处理系统包括运输装置、泥浆分离装置1、压滤脱水装置2、制砖装置3、破碎水洗装置4和洗砂装置5，泥浆分离装置1的前端设置有用于引入泥水盾构产生的携渣泥浆的进口压力管道6，泥浆分离装置1、压滤脱水装置2和制砖装置3依次连接，运输装置包括将土压盾构产生的渣土运送至破碎水洗装置4的第一运输装置7以及将泥浆分离装置1分离的渣土和细砂运送至洗砂装置5的第二运输装置8，其中第一运输装置7和第二运输装置8均可包括螺旋输送机、皮带运输、电瓶车渣车水平运输、龙门吊垂直运输等运输设备，破碎水洗装置4与洗砂装置5连接，破碎水洗装置4和洗砂装置5均与压滤脱水装置2连接，压滤脱水装置2与清水罐9连接。

本方案泥水盾构产生的携渣泥浆通过进口压力管道6进入泥浆分离装置1进行分离，并分别得到渣土、细砂和泥浆，土压盾构产生的渣土可通过破碎水洗装置4进行初步的水洗提砂，泥浆分离装置1分离出的渣土和细砂和破碎水洗装置4提取的粗砂可通过洗砂装置5再次进行水洗提砂，从而得到成品砂；同时泥浆分离装置1分离出的泥浆以及破碎水洗装置4和洗砂装置5在洗砂过程中产生的泥浆，可依次通过压滤脱水装置2和制砖装置3分别得到清水和成品砖，从而将渣土中的泥、砂和水进行充分提取、分离和利用，进而实现对渣土进行充分的减量化处置和资源化利用。

泥浆分离装置1包括依次连接的振动筛10、旋流储浆槽11、一级旋流器12和二级旋流器13，振动筛10、一级旋流器12和二级旋流器13通过第二运输装置8与洗砂装置5连接，二级旋流器13与压滤脱水装置2连接；其中，振动筛10用于过滤携渣泥浆中的大颗粒渣土，一级旋流器12和二级旋流器13采用离心的方式实现携渣泥浆中细砂的提取分离，渣土和细砂通过第二运输装置8运送至洗砂装置5，二级旋流器13产生的泥浆送至压滤脱水装置2；同时，二级旋流器13还与泥浆调制装置14连接，二级旋流器13分离的泥浆还可通过泥浆调制装置14调制成合格的泥浆，用于泥水盾构的掘进。

破碎水洗装置4包括依次连接的对辊破碎装置15、水洗槽16和平水筛17，平水筛17与洗砂装置5连接；其中对辊破碎装置15用于对滚打散渣土，水洗槽16和平水筛17用于对打散的渣土进行初次的水洗提砂；其中，平水筛17还与鄂破装置18连接，鄂破装置18将无法通过平水筛17的大颗粒渣土进行破碎后，再送回平水筛17。

洗砂装置5包括依次连接的除泥密闭筛19、水槽20和振动脱水筛21，除泥密闭筛19上设置有高压冲洗装置22，其中除泥密闭筛19通过高压冲洗装置22进行二次水洗提砂，通过水槽20进行三次水洗提砂，再通过振动脱水筛21进行脱水，从而得到成品砂；其中，除泥密闭筛19还与冲击破碎装置23连接，冲击破碎装置23将无法通过除泥密闭筛19的大颗粒砂进行破碎后，再送回除泥密闭筛19。

水洗槽16、平水筛17、除泥密闭筛19、水槽20、振动脱水筛21和二级旋流器13均通过浓缩罐24与压滤脱水装置2连接，浓缩罐24与清水罐9连接；其中浓缩罐24用于收集泥浆，通过向浓缩罐24里加入聚丙烯酰胺进行充分反应，并在重力作用下，使浓缩罐24内清水和浓泥浆分层，上层的清水流至清水罐9内循环利用，而底部的浓泥浆通过管道和泥浆泵输送至压滤脱水装置2。

压滤脱水装置2包括用于加压泥浆的过滤室，所述过滤室内设置有用于滤水的滤布，过滤室与制砖装置3连接，通过加压将过滤室内的浓泥浆浓缩成泥饼，并送至制砖装置3，其中滤布过滤出的水储存至清水罐9内循环利用。

制砖装置3包括依次连接的破碎装置、光隧道脱水装置、光搅拌装置、助剂添加装置和砖成型装置，从而实现泥饼的进一步脱水和预备，从而实现成品砖的加工、制作。

下面对本方案的实施流程进行具体描述：

S1：泥水盾构掘进产生的渣土通过粘度为18s～30s、比重为1.1～1.3的泥浆携带，携渣泥浆通过压力管道输送到泥浆分离装置1；

S2：泥水盾构的携渣泥浆通过振动筛10进行初筛，筛孔直径为3mm，启动振动电机，调整到适宜的振动频率和激振力，通过振动筛10分将携渣泥浆内的大颗粒渣土与泥砂分离，筛出粒径大于3mm的渣土，渣土落至渣场堆置，余下的含砂泥浆通过管路泵送进入旋流储浆槽11；

S3：泥砂存储到旋流储浆槽11的液位高度超过设定启动液位线后，启动一级旋流器12和二级旋流器13，泥浆先进入一级旋流器12，进行一级旋流离心除砂，其除砂的粒径为74μm-3mm；之后泥浆自流到一级旋流器12底部的一级筛，筛孔直径为0.5mm；二级旋流器13的操作流程与一级旋流器12相同，二级旋流器13除砂的粒径为45μm-74μm，二级旋流器13底部的二级筛筛孔直径为0.3mm；细砂分离出来后落至渣场堆置，分离后的泥浆可通过泥浆调制装置14调制合格泥浆，供盾构掘进使用，而其余的超标废浆输送至浓缩罐24；

S4：将土压盾构掘进产生的渣土通过第一运输装置7运送至破碎水洗装置4，启动对辊破碎装置15，对滚打散渣土，渣土落入料斗底部的水洗槽16并运输到平水筛17，开启平水筛17上部水管，对渣土进行冲洗，启动平水筛17，得到粒径小于50mm的砂，并通过第而运输装置将渣场堆置的渣土和细砂以及粒径小于50mm的砂运输至除泥密闭筛19；

S5：启动除泥密闭筛19的振动电机，开启高压冲洗装置22，进行高压水冲洗除泥，除泥密闭筛19筛分出粒径小于3mm的砂，并落至螺旋洗砂的水槽20内进行三次水洗；

S6：粒径大于3mm的砂通过皮带运输至冲击破碎装置23，进行破碎整形，使砂的粒径小于3mm，细砂从排料管排出，经皮带运输到除泥密闭筛19；

S7：向水槽20中加水，粒径小于3mm的砂被顺向、逆向水流冲刷去泥，洁净砂经过螺旋叶片抽到出料口，落入振动脱水筛21；

S8：启动振动脱水筛21，含水的洁净砂通过脱水处理，含水率降低至4％以下，脱水后的砂经过皮带运输到成品砂堆场；

S9：将水洗槽16、平水筛17、除泥密闭筛19、水槽20、振动脱水筛21和二级旋流器13产生的泥浆通过渣浆泵输送至浓缩罐24，向浓缩罐24内自动添加聚丙烯酰胺与泥浆浆液发生化学反应，聚丙烯酰胺在处理洗砂泥浆时掺量宜为0.6-0.8g/L，处理泥水盾构泥浆时掺量宜为1.0-1.2g/L。待药剂与泥浆充分反应后，浓泥浆与清水在重力作用下分层，浓缩罐24底部为浓泥浆，上层为清水，其中清水通过水槽20自然流入清水罐9循环利用，开启浓缩罐24底部的渣浆泵，底部的浓泥浆抽至压滤脱水装置2；

S10：开启压滤脱水装置2，使泥浆填充过滤室，然后继续输送泥浆，加压到0.5～1.5MPa，在压力作用下进行滤水，压滤过程中观察清水出水量大小作为停止压滤的标准，清水透过滤布通过接液槽流入清水罐9循环利用，过滤室的土颗粒压成干化泥饼，干化泥饼的含水率约23％-27％；

S11：压滤出来的干化泥饼通过上料装置、破碎装置、光隧道脱水装置、光搅拌装置、助剂添加装置、砖成型装置等设备，实现成品砖的制作。

特别地，本方案还设置有PLC集中控制中心，其包含各个部件的分散式PLC控制中心，优选西门子S7-300可编程控制器，匹配工控上位机，并结合各类自动化仪表，以实现各设备之间的联动、远程控制以及实时监控；同时本方案的运输装置、泥浆分离装置1、压滤脱水装置2、制砖装置3、破碎水洗装置4和洗砂装置所涉及到的具体设备均是采用现有设备，通过对现有减量化设备、资源化设备的优化整合和设计，实现对土压盾构产生的渣土和泥水盾构产生的泥浆进行充分的减量化处置和资源化利用。

综上所述，本方案响应国家低碳战略和城市无废政策，相对于传统渣土弃置和开采砂石原料，通过本方案可制得成品砂、成品砖和清水，使废弃物接近零排放，且本方案功能完善、产能稳定、产品质量良好，实现渣土现场处置的闭环管理，有效减少了运输及二次成品制作的碳排放。

Claims (10)

1.一种盾构渣土处理系统，其特征在于，包括运输装置、泥浆分离装置(1)、压滤脱水装置(2)、制砖装置(3)、破碎水洗装置(4)和洗砂装置(5)，所述泥浆分离装置(1)的前端设置有用于引入泥水盾构产生的携渣泥浆的进口压力管道(6)，所述泥浆分离装置(1)、压滤脱水装置(2)和制砖装置(3)依次连接，所述运输装置包括将土压盾构产生的渣土运送至破碎水洗装置(4)的第一运输装置(7)以及将泥浆分离装置(1)分离的渣土和细砂运送至洗砂装置(5)的第二运输装置(8)，所述破碎水洗装置(4)与洗砂装置(5)连接，所述破碎水洗装置(4)和洗砂装置(5)均与压滤脱水装置(2)连接，所述压滤脱水装置(2)与清水罐(9)连接。

2.根据权利要求1所述的盾构渣土处理系统，其特征在于，所述泥浆分离装置(1)包括依次连接的振动筛(10)、旋流储浆槽(11)、一级旋流器(12)和二级旋流器(13)，所述振动筛(10)、一级旋流器(12)和二级旋流器(13)通过第二运输装置(8)与洗砂装置(5)连接，所述二级旋流器(13)与压滤脱水装置(2)连接。

3.根据权利要求2所述的盾构渣土处理系统，其特征在于，所述二级旋流器(13)与泥浆调制装置(14)连接。

4.根据权利要求2所述的盾构渣土处理系统，其特征在于，所述破碎水洗装置(4)包括依次连接的对辊破碎装置(15)、水洗槽(16)和平水筛(17)，所述平水筛(17)与洗砂装置(5)连接。

5.根据权利要求4所述的盾构渣土处理系统，其特征在于，所述平水筛(17)与鄂破装置(18)连接。

6.根据权利要求4所述的盾构渣土处理系统，其特征在于，所述洗砂装置(5)包括依次连接的除泥密闭筛(19)、水槽(20)和振动脱水筛(21)，所述除泥密闭筛(19)上设置有高压冲洗装置(22)。

7.根据权利要求6所述的盾构渣土处理系统，其特征在于，所述除泥密闭筛(19)与冲击破碎装置(23)连接。

8.根据权利要求6所述的盾构渣土处理系统，其特征在于，所述水洗槽(16)、平水筛(17)、除泥密闭筛(19)、水槽(20)、振动脱水筛(21)和二级旋流器(13)均通过浓缩罐(24)与压滤脱水装置(2)连接，所述浓缩罐(24)与清水罐(9)连接。

9.根据权利要求8所述的盾构渣土处理系统，其特征在于，所述压滤脱水装置(2)包括用于加压泥浆的过滤室，所述过滤室内设置有用于滤水的滤布，所述过滤室与制砖装置(3)连接。

10.根据权利要求9所述的盾构渣土处理系统，其特征在于，所述制砖装置(3)包括依次连接的破碎装置、光隧道脱水装置、光搅拌装置、助剂添加装置和砖成型装置。

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