一种确定废弃泥浆处理所需絮凝剂及其最佳添加量的方法

摘要

本发明涉及废弃泥浆处理技术领域，具体涉及一种确定废弃泥浆处理所需絮凝剂及其最佳添加量的方法。包括如下步骤：(1)采集工程废弃泥浆，提供多种絮凝剂；(2)采用絮凝剂对工程废弃泥浆进行絮凝沉降试验，并对分离后泥浆水的水质进行分析，以确定合适的絮凝剂及其最佳添加量范围；(3)采用压滤装置对絮凝后的泥浆进行压滤试验，确定最优絮凝剂及其最佳添加量。对不同种类的絮凝剂先进行筛选，并从经济性等角度确定最合适本工程泥浆脱水效果的絮凝剂。随后采用有絮凝脱水效果，也就是对本泥浆有用的絮凝剂通过压滤试验及泥饼含水率进行确定最优的絮凝。既保证了泥水分离的速率，也能提高机械脱水效率，节省时间、降低成本。

说明书

技术领域

本发明涉及废弃泥浆处理技术领域，具体涉及一种确定废弃泥浆处理所需絮凝剂及其最佳添加量的方法。

背景技术

高层、超高层建筑、高速道路、大型桥梁和大型隧道等土木工程的建设在得到快速发展的同时，施工过程中也不可避免地产生了大量的废弃泥浆，废弃泥浆是一种由水、膨润土颗粒、黏性土颗粒以及外加剂组成的一种悬浊体系，含水率高，难以自然沉淀分离。目前的处理方式都是先通过添加絮凝剂的方式对其脱水减量，然后利用带式压滤机、板框压滤机或离心机等机械对絮凝后的泥浆进行深度脱水后最后外运。絮凝剂通过电位中和、压缩双电层和吸附架桥等作用使泥浆体系脱稳并聚集形成粒径较大絮团，从而快速沉淀，这本身就改变了泥浆的成分与粒径分布，对其脱水性能有很大影响。而目前大多工程处理泥浆所需絮凝剂及其添加量都是通过一些小试试验确定的：取多份相同质量的泥浆，向其中添加不同种类和不同添加量的泥水分界面读书，通过对比泥浆沉降速率得到最优絮凝剂及最佳添加量。这种试验方式仅仅考虑了快速脱水减量，并未考虑絮凝剂对脱水性能的影响。实际上，脱水减量的目的是为后面的机械深度脱水服务，因此，现有技术并不能保证絮凝后泥浆的脱水性能良好，大多情况下，机械脱水效率低下，成本高，浪费资源。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明于提供了一种确定废弃工程泥浆处理所需絮凝剂及其最优添加量的方法，充分结合泥水分离速率与絮凝后泥浆脱水性能来选择絮凝剂与添加量，既保证了泥水分离的速率，也能提高机械脱水效率，节省时间、降低成本。

本发明的技术方案为：

本发明通过絮凝沉降试验及絮凝试验后上清液浊度、ss值、Zeta等指标的测定，探究其絮凝沉降规律，对不同种类的絮凝剂先进行筛选，并从经济性等角度确定最合适本工程泥浆脱水效果的絮凝剂。随后采用有絮凝脱水效果，也就是对本泥浆有用的絮凝剂通过压滤试验及泥饼含水率进行确定最优的絮凝。本申请侧重于对絮凝后泥浆上清液性质的测定来对絮凝剂进行初步的筛选，后压滤实验最终优选。

本发明的目的在于提供一种确定废弃泥浆处理所需絮凝剂及其最佳添加量的方法，包括如下步骤：

(1)采集工程废弃泥浆，提供多种絮凝剂；

(2)采用絮凝剂对工程废弃泥浆进行絮凝沉降试验，并对分离后泥浆水的水质进行分析，以确定合适的絮凝剂及其最佳添加量范围；

(3)采用压滤装置对絮凝后的泥浆进行压滤试验，确定最优絮凝剂及其最佳添加量。

优选的，步骤(2)合适的絮凝剂及其最佳添加量范围的判断标准为：根据沉降曲线图与浊度变化图，确定泥水分解面高度低于300ml且上清液浊度低于50NTU所对应的絮凝剂种类和添加量，即为合适的絮凝剂及其最佳添加量范围。

优选的，步骤(3)确定最优絮凝剂及其最佳添加量的标准为：确定絮凝后的泥浆达到压滤稳定时所对应的时间与含水率，时间与含水率的数值均最小时所对应的絮凝剂种类和添加量为最优絮凝剂及其最佳添加量。

优选的，絮凝剂包括PAM、PAC、石灰、三氯化铁、硫酸亚铁。对絮凝后泥浆上清液性质的测定来对絮凝剂进行初步的筛选，后压滤实验最终优选。

优选的，絮凝沉降试验包括如下步骤：将泥浆搅拌均匀，取泥浆置于烧杯中，以150-200r/min的转速对其进行搅拌3-5min，搅拌均匀后添加絮凝剂溶液，添加完成之后，再以100-150r/min转速搅拌1-3min，搅拌结束，将其倒入量筒中使其自然沉降30-50min，记录泥水分界面读数，并取上清液测试其浊度。

优选的，压滤试验包括如下步骤：

1)在有机玻璃柱底部装入粒径为2-5mm的砾砂作透水层，通过反压饱和法使其先饱和，避免对滤水量的测量造成影响；

2)然后在其上面铺一层土工布作为过滤介质，将絮凝后的泥浆倒入压滤试验装置中，密封法兰盘；

3)最后打开空压机与天平装置，向有机玻璃柱施加气压，开始试验，记录天平读数；

4)数据处理；压滤试验中利用数据采集装置记录泥浆压滤过程中滤水的出水量m

式中：

ω

m

m

本发明的有益效果在于，

本发明充分结合泥水分离速率与絮凝后泥浆上清液的指标来选择对预处理泥浆有用的药剂，保证了泥水分离效率的同时也减少了药剂的成本，提高了经济性；也有利于后期采用压滤装置对絮凝后的泥浆进行压滤试验时得到有意义的脱水性能参数，从而最终确定最优絮凝剂及其最佳添加量，提高了机械脱水效率，节省时间。

附图说明

图1为实施例2泥浆沉降曲线；图中，左侧为有机高分子絮凝剂泥浆沉降曲线，右侧为无机絮凝剂泥浆沉降曲线；

图2为实施例2浊度变化图，图中水平虚线标示为《<城市污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002>》三级排放标准<50>；左侧为有机高分子絮凝剂泥浆上清液固体悬浮物变化曲线，右侧为无机絮凝剂泥浆上清液固体悬浮物变化曲线；

图3为实施例2泥饼含水率随时间变化图；

图4为压滤装置图；

图中：1、法兰盘；2、压缩空气；3、泥浆；4、土工布；5、砾砂；6、天平；7、滤水。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种确定废弃泥浆处理所需絮凝剂及其最佳添加量的方法，包括如下步骤：

(1)采集工程废弃泥浆，提供PAM、PAC、石灰、三氯化铁、硫酸亚铁等多种絮凝剂；

(2)采用絮凝剂对工程废弃泥浆进行絮凝沉降试验，并对分离后泥浆水的水质进行分析，并绘制沉降曲线图与浊度变化图，根据沉降曲线图与浊度变化图，确定泥水分解面高度低于300ml且上清液浊度低于50NTU所对应的絮凝剂种类和添加量，即为合适的絮凝剂及其最佳添加量范围；

絮凝沉降实验包括如下步骤：用电动搅拌器将泥浆桶中的泥浆搅拌均匀，然后取定量泥浆置于量程为烧杯中。使用磁力搅拌器以200r/min的转速对其进行搅拌3min，搅拌均匀后，缓慢添加特定浓度的絮凝剂溶液(添加过程中用引流棒不断搅拌)，添加完成之后，再使用搅拌器以100r/min转速搅拌1min，搅拌结束，快速将其倒入量筒中，使其自然沉降30min，最后记录泥水分界面读数，并取少量上清液测试其浊度；

(3)采用压滤装置对絮凝后的泥浆进行压滤试验，得到脱水性能参数，绘制泥饼含水率随时间变化图，确定絮凝后的泥浆达到压滤稳定时所对应的时间与含水率，时间与含水率的数值均最小时所对应的絮凝剂种类和添加量为最优絮凝剂及其最佳添加量；

压滤试验包括如下步骤：

1)在有机玻璃柱底部装入粒径为2-5mm的砾砂5作透水层(主要起排水作用)，通过反压饱和法使其先饱和，避免对滤水量的测量造成影响；

2)然后在其上面铺一层土工布4作为过滤介质，将絮凝后的泥浆缓慢倒入装置(见图4)中，密封法兰盘1；

3)最后打开空压机与天平6等装置，向有机玻璃柱施加一定压力的压缩空气2后，开始试验，记录天平读数；

4)数据处理：压滤试验中利用数据采集装置记录泥浆压滤过程中滤水7的出水量mt；通过下式计算泥浆压滤过程中每时刻的含水率ω：

式中：

ω

m

m

实施例2

南京某建筑工地泥浆，该建筑工程废弃泥浆各项性质指标如下表：

表1建筑工程废弃泥浆各项性质指标

通过实施例1提供的方法来选择絮凝剂，首先选择氯化铁(FeCl

实施例3

常州某建筑工地废弃泥浆，该建筑工程废弃泥浆各项性质指标如下表2：

表2建筑工程废弃泥浆各项性质指标

通过实施例1提供的方法来选择絮凝剂，首先选择硫酸亚铁、聚合氯化铝、阳离子型聚丙烯酰胺和阴离子型聚丙烯酰胺这几种絮凝剂，通过絮凝沉降试验发现，聚合氯化铝、阳离子型聚丙烯酰胺和阴离子型聚丙烯酰胺为合适絮凝剂，合适的添加量别为1.2％、0.3％和0.2％。而后采用压滤装置对经过上述三种絮凝剂絮凝后的泥浆进行压滤试验，发现，在1MPa压力下，经聚合氯化铝、阳离子型聚丙烯酰胺和阴离子型聚丙烯酰胺絮凝后的泥浆达到压滤稳定(含水率不再随时间增长而变化)所需时间分别为60min、35min和55min，稳定后的泥饼含水率分别为30.4％、28.4％和29％。所以最终选择阴离子型聚丙烯酰胺做为处理该废弃泥浆的絮凝剂，添加量为0.2％。而后现场板框压滤结果也表明，经1MPa压力压40min后产生的泥饼的含水率为28.8％。

对比例1

与实施例2相比，试验方法不同，采用现有小试试验确定，即取多份相同质量的泥浆，向其中添加不同种类和不同添加量的絮凝剂溶液，记录不同时刻泥水分界面读数。通过对比泥浆沉降速率得到最优絮凝剂及最佳添加量工程所选絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺(分子量为1200万)，添加量为0.4％。现场采用板框压滤机对絮凝后的泥浆进行压滤，经1MPa压力压50min产生的泥饼的含水率为30.2％。

对比例2

与实施例2相比，试验方法不同，采用现有小试试验确定，工程所选絮凝剂为聚合氯化铝，添加量为1.6％。采用板框压滤机对絮凝后的泥浆进行压滤，经1MPa压力压65min产生的泥饼的含水率为31.2％。

通过对比实施例2与对比例1、实施例3与对比例2可知，利用实施例1提供的方法相比之前，既减少了压滤时间，节约成本，又降低了最终泥饼含水率。本发明充分结合泥水分离速率与絮凝后泥浆上清液的指标来选择对预处理泥浆有用的药剂，保证了泥水分离效率的同时也减少了药剂的成本，提高了经济性；也有利于后期采用压滤装置对絮凝后的泥浆进行压滤试验时得到有意义的脱水性能参数，从而最终确定最优絮凝剂及其最佳添加量，提高了机械脱水效率，节省时间。

通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。