鉆孔樁廢棄泥漿絮凝技術(shù)的研究

羅禮華 張 帥

（中建市政工程有限公司，北京 100071）

目前，施工現(xiàn)場(chǎng)普遍采用泥漿護(hù)壁技術(shù)輔助鉆孔施工，因而成樁后必然產(chǎn)生大量亟待處理的廢棄泥漿。由于泥漿稠度、一般很大，難以自然下沉，更不能直接排放，現(xiàn)場(chǎng)往往是用“循環(huán)池”和“沉淀池”進(jìn)行反復(fù)利用和集中蓄存，最后專車運(yùn)出，不僅占用了大量寶貴的施工場(chǎng)地，對(duì)工作面和工程進(jìn)度有一定的影響，而且在蓄存和運(yùn)輸過程中可能會(huì)出現(xiàn)二次污染。

國(guó)內(nèi)外理廢棄泥漿的主要方法有：化學(xué)固化法、土地耕作法、化學(xué)絮凝固液分離處理法、化學(xué)絮凝加機(jī)械脫水處理法。大量實(shí)驗(yàn)證明，化學(xué)絮凝固液分離處理法作用原理簡(jiǎn)單，能有效處理廢棄泥漿，加速泥水分離，具有簡(jiǎn)單實(shí)用、研究成果相對(duì)成熟、成本低、環(huán)境污染程度較低等優(yōu)勢(shì)。

1 作用原理與絮凝劑的選取

1.1 作用原理

現(xiàn)場(chǎng)使用的泥漿通常由黏土和少量膨潤(rùn)土攪拌調(diào)配而成，是直徑小于20 μm的膠體分散體系，具有一定的穩(wěn)定性，很難自然沉淀分離。化學(xué)絮凝劑固液分離處理法的原理為：通過向泥漿中加入絮凝劑，破壞泥漿體系的化學(xué)穩(wěn)定性使水與固相顆粒分離，使廢棄泥漿減量化、干化，便于清運(yùn)，且減少環(huán)境污染。絮凝劑主要是增加混凝固體的碰撞，使其水解產(chǎn)物附聚、架橋絮凝形成可沉降的或可過濾的絮凝物。此法處理工藝簡(jiǎn)單，無需對(duì)分離后的固相及液相進(jìn)行二次處理。

1.2 絮凝劑選取

目前市面上的絮凝劑主要有聚丙烯酰胺3型（陰離子AP-120型、非離子型NP-80、陽(yáng)離子型CP-8530型）、生石灰、明礬（十二水硫酸鋁鉀）和硫酸鋇，相關(guān)試驗(yàn)表明，加入聚丙烯酰胺（陰離子AP-120型）后泥漿顆粒度粗，成絮狀物，固液分離程度好，為最佳絮凝劑（見表1）。

表1 不同絮凝劑效果指標(biāo)對(duì)比

該試驗(yàn)結(jié)果與其作用原理相符：泥漿為非金屬氧化物，其膠體粒子會(huì)吸附陰離子，即不斷與聚丙烯酰胺（陰）吸附結(jié)合，形成絮狀物并分離出來。

2 影響因素分析

確認(rèn)最佳絮凝劑后，需要對(duì)其影響因素進(jìn)行分析，包括：水溫、pH值、水溫、攪拌速度、加藥方式、投入量，確定最佳工作環(huán)境從而提高利用率和經(jīng)濟(jì)效益。水溫、攪拌速度以及投入量對(duì)絮凝效果的影響如圖1、圖2和圖3所示。

圖1 水溫對(duì)絮凝效果的影響

圖2 攪拌速度對(duì)絮凝效果的影響

圖3 投入量對(duì)絮凝效果的影響

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，pH值和加藥方式對(duì)絮凝效果影響不大，為非敏感因素；水溫、攪拌方式、投入量對(duì)絮凝效果影響明顯，為敏感因素。由圖1～圖3可知，在敏感因素中：最佳水溫為20 ℃左右，該溫度下沉降穩(wěn)定周期短，絮凝效果最好，且隨著溫度的升高，絮凝效果逐漸劣化；攪拌方式試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)快速均勻攪拌比慢速均勻攪拌效果要好，且5 min和10 min攪拌差異不明顯，故說明存在最佳攪拌時(shí)長(zhǎng)，在本試驗(yàn)中最佳攪拌時(shí)長(zhǎng)為5 min，具體施工時(shí)最佳攪拌時(shí)長(zhǎng)需要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定；在投入量試驗(yàn)中，AP-120陰型聚丙烯酰胺在濃度較低階段時(shí)，投入量和絮凝效果正相關(guān)，當(dāng)達(dá)到臨界值后（50 mL）趨于穩(wěn)定，即在該試驗(yàn)中絮凝劑最佳投量體積百分比為16.7%（50 mL/300 mL=16.7%）。

3 結(jié)語

試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳水溫20 ℃左右、最佳攪拌時(shí)長(zhǎng)5 min、AP-120陰型聚丙烯酰胺達(dá)到臨界值（50 mL）時(shí)，絮凝效果最佳。