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user: 2. 化学絮凝固液分离法的现场试验方案与步骤 本文结合室内试验，提出固液分离+排水+外运的废弃泥浆现场处理工艺流程。在现场处理废弃泥浆时，首先测量泥浆沉淀池的尺寸，计算出废弃泥浆的体积，再测定泥浆的密度，然后根据前期试验结果确定加药量。投加絮凝剂，然后用污泥泵搅拌至生成絮团，静置沉淀大约12 h后，上清液排放，底泥直接利用机械外运。 2.1. 工程概况与试验准备 2.1.1. 工程概况 工程为中铁建设集团市政分公司承建，拟建建筑为通州区运河核心区VIII-10~VIII-12地块，位于北 图2. 高分子絮凝剂对微粒的吸附桥联模式；(a) 初期吸附；(b) 絮凝体形成 京市通州区新华大街北侧，北侧紧邻北关大道，西侧紧邻正在施工的地铁6号线新华大街站，东侧紧邻西滨河北路。建筑面积839，488 m 2 ，其中地上建筑面积517，400 m 2 ，地下建筑面积322，088 m 2 。本工程勘察最大钻孔深度140 m。钻孔所揭示范围内的地基土自上而下主要由人工填土层(Q4ml)、第四系新近沉积土层(Q4al + pl)、一般第四系全新统冲洪积土层(Q4al + pl)和第四系晚更新统冲洪积土层(Q3al + pl)组成。 2.1.2. 试验准备 本次试验在施工现场进行，环境条件温度为外温(15℃~25℃)，试验对象为现场未处理钻孔灌注桩废弃泥浆池两个(大小不一)。所需试验材料及设备如下：泥浆测试三件套(比重，粘度，含砂率)，50 L塑料桶，pH测定仪，烧杯(2000 ml) 2个，玻璃棒若干，过滤装置(滤除泥浆中砂粒)，过滤装置采用网眼布，电子称一台；聚丙烯酰胺(PAM)，生石灰，碳酸钠等。设备为挖掘机，泥浆泵，胶管，三脚架，铰链，皮尺等。 2.1.3. 现场废弃泥浆物理指标测定实验 测定分别取出于两个废弃泥浆池泥浆的比重、粘度、含沙率、PH值，胶体率、失水量、泥皮厚、含水率等8种物理指标，采用每种泥浆取3组测量，以平均值为最后结果。经测定，2种泥浆的物理性质见表1、表2。由此得出：此工程两处泥浆池所产生的废弃泥浆物理性质接近。 2.1.4. 预备实验 在现场正式实验前，为保证试验效果，先进行现场预备实验。方法为：利用50L塑料桶取现场钻孔灌注桩废弃泥浆45 L，(泥浆初始状态见图3)进行初步搅拌。待泥浆均匀后，由室内试验所得的加药量算得针对45 L泥浆许加150万分子量阴离子聚丙烯酰胺(PAM) 5.32 g，生石灰49.78 g。加药后，用搅拌棒进行快速均匀搅拌5分钟，直到泥浆出现絮状物停止搅拌，静置泥浆2小时(泥水分离见图4)，测定泥水分离线位置，抽去上层清水，加入生石灰，进行快速均匀搅拌。后将泥浆倒入事先准备好的坑中观察，发现和实验室实验结果吻合，可进行现场试验。 2.2. 现场试验步骤及方法 现场试验主要步骤如下： Table 1 Physical indexes of Slurry 泥浆组别 比重(g/ml) 粘度(S) 含砂率(%) pH值 含水量(%) 胶体率(%) 失水量(ml/30 min) 泥皮厚(mm) 1 1.688 23.75 21 11.1 87.36 63 61.22 2.1 2 1.731 24.00 25 11.2 79.21 64 70.35 2.3 3 1.642 22.44 24 11.0 85.65 68 75.65 2.5 平均值 1.683 23.30 23.33 11.1 83.52 75 71.07 2.3 表1. 1号池泥浆物理指标 Table 2 Physical indexes of Slurry 泥浆组别 比重(g/ml) 粘度(S) 含砂率(%) pH值 含水量(%) 胶体率(%) 失水量(ml/30 min) 泥皮厚(mm) 1 1.423 19.21 18.32 10.9 91.22 58 78.33 1.7 2 1.321 20.41 17.85 11.1 93.46 53 81.61 1.9 3 1.256 21.98 19.65 10.7 99.56 57 82.45 2.0 平均值 1.343 20.63 18.54 10.9 96.75 56 80.33 1.8 表2. 2号池泥浆物理指标 (1) 首先用皮尺测得泥浆坑尺寸，计算得泥浆体积。得1号泥浆池泥浆体积为31.92 m 3 ，2号泥浆池泥浆体积为92.72 m 3 。(泥浆池见图5、图6)并测定泥浆pH值，确保泥浆为中性或碱性。若非中性或碱性，则需向泥浆中加入适量的碳酸钠(Na 2 CO 3 )，调节泥浆酸碱度。 (2) 确定聚丙烯酰胺(PAM)的用量。 图3. 预备实验泥浆初始状态 图4. 预备实验泥水分离状态 图5. 1#泥浆池图 由室内试验可得聚丙烯酰胺用量:最佳用量为1000 g泥浆对应0.85 g~1 g，即聚丙烯酰胺的加入量为0.085%~0.1%。由于泥浆中砂粒对泥浆胶体性质影响较小。根据泥浆含砂率，当泥浆含砂率超过10%时，聚丙烯酰胺用量取下限0.085%；当泥浆含砂率小于3%时，聚丙烯酰胺用量取上限0.1%。含砂率为中间值时采用直线内插法近似取值。当泥浆含砂率超过10%时，活性剂用量取下限0.04%；当泥浆含砂率小于3%时，活性剂用量取上限0.05%。含砂率为中间值时采用直线内插法近似取值。由物理性质试验得两块泥浆池泥浆样本含砂率均超过10%，故聚丙烯酰胺用量选取为0.85g/L。 (3) 用电子称量取计算得药剂量后，向泥浆池内加药(见图7)，为了施工方便，采用固体加药方式，试剂需分散加入，不可集中加入。由此可能需增加搅拌时间，但更具操作性。加药过程同时对泥浆进行搅拌，使药剂与泥浆充分混合。要做到边加药边搅拌。切忌统一加药统一搅拌。 (4) 由于聚丙烯酰胺溶解过程缓慢，在试验过程中，需要一定时间使得聚丙烯酰胺充分溶解。根据室内试验，在室温条件下，聚丙烯酰胺充分溶解至少需要20 min。在试验过程中，加药后需对泥浆静置放置20 min，若温度较低，需适当延长静置时间。 (5) 充分快速搅拌(见图8)，至泥浆出现絮团状。对于体积较小的泥浆池，可采用挂式螺旋搅拌机搅拌，或由挖掘机进行搅拌；对于体积较大的泥浆池，建议采用多个泥浆泵对泥浆进行循环以达到搅拌效 图6. 2#泥浆池 图7. 1#池加药图 果。此时搅拌需要迅速，根据泥浆物理性质不同，搅拌时间一般为20~30 min，若泥浆稠度很大，可适当增加搅拌时间。 (6) 搅拌完成后，泥浆池出现絮状物并开始沉淀。此时开始静置泥浆，使得絮团状泥浆快速沉淀。根据室内试验所得，絮团状泥浆颗粒沉降速度为先快后慢。当沉淀时间达到3 h时，沉淀速度趋于平缓。 (7) 泥浆沉淀后，利用水泵(滤网处包裹土工布)抽出上层清液(见图9)。上层清液可继续循环使用，制备新鲜钻孔泥浆。 (8) 对于抽去上层清液后所剩泥浆，加入一定量的生石灰搅拌(见图10)。生石灰最佳用量为1000 g泥浆对应8 g~10 g，即聚丙烯酰胺的加入量为0.8%~1%。此时泥浆已经彻底脱胶破凝，而且含水率较低。所得泥可塑性好，会有一定泌水现象，但可以直接运输或填埋，现场试验结束(取出样本静置24 h后如图11)。 图8. 2#池搅拌图 图9. 2#池取出上层清液后效果 图10. 2#池加入生石灰搅拌 图11. 取出样本静置24 h后 2.3. 试验结果分析 现场试验效果与室内试验及预备实验效果基本吻合，有效佐证了运用聚丙烯酰胺和生石灰配合来处理废弃泥浆这种方法的可行性与实用性。对现场试验结果分析我们可得：絮凝剂(PAM)加入后需要投药过程中搅拌，以免聚丙烯酰胺结块，难以起到絮凝作用；试验过程中，搅拌的速度和时间对试验效果影响较大，应采用大型泥浆泵或施工机械完成循环搅拌工作；排出上层清液后，若泥浆含水率仍然较高，直接外运需要加入生石灰或者利用电渗法进一步进行脱水处理；此方法可有效处理膨润土废弃泥浆，该技术在施工现场可以实现及推广。