1 概述

打桩泥浆是建筑施工过程中不可避免会产生的废弃物，主要表现为泥浆在自然状态下难以自然干化，造成施工现场泥浆满地，泥浆水难以管理，施工现场混乱等问题。泥浆若直接外排，则必然会造成河道堵塞、江海淤塞，严重影响自然环境，对地下水和地表水产生不良影响，并危害周围生态环境。若不经处理直接外运倾倒填埋坑，直接增加车辆的运输成本和道路安全隐患，甚至可能引起填埋坑的决堤危险。

随着建筑业的发展越来越快，打桩泥浆的处理已经是困扰城市建设规模发展的一个很大问题，迫切需要对泥浆进行无害化、减量化处理。如果像目前这样不对打桩泥浆进行处理，任其随意倾倒，则所造成的危害已经是有目共睹的事实。本文通过在宁波地区几个打桩泥浆工地上进行卧螺离心机的固液分离的实践证明，无论从分离效果、运营成本，还是稳定性、可靠性方面，卧螺离心机都是唯一能较好地处理打桩泥浆的设备。

2 处理方案的选择

打桩泥浆废水具有颗粒较细、悬浮率高等难处理的特点，通常采用填埋、排海或自然干燥等方法，效率较低，环保压力大。结合这一问题，根据打桩泥浆废水的特点以及卧式螺旋卸料沉降离心机的特性，通过市场调研和现场分离试验，选择卧式螺旋卸料沉降离心机处理打桩泥浆废水，其特点是污泥浓缩、脱水同时在一台离心机设备中完成。

本项目拟采用卧式螺旋卸料沉降离心机（以下简称离心机）对打桩泥浆进行无害化、减量化处理。目前要处理的宁波象山城区的打桩泥浆为每天15000m³，也即每小时需处理625m³（卧螺离心机设备每天24h运行），采用了目前国内的LW1000型卧螺离心机组对打桩泥浆进行无害化、减量化处理。

3 打桩泥浆处理工艺流程

本套机组为连续24h不间断进行泥浆脱水运行。打桩泥浆从建筑工地源源不断地排放至储泥池中，首先在加药装置中配置浓度为1‰～3‰非离子聚丙烯酰胺（PAM）絮凝剂，在储泥池中按1%的浓度添加聚氯化铝（PAC）助凝剂并进行曝气搅拌均匀。污泥泵将打桩泥浆废水与絮凝剂投加装置输送来的絮凝剂进行絮凝后进入卧螺离心机分离。打桩泥浆废水在卧螺离心机内高速旋转产生的离心力作用下，自动进行浓缩脱水，分离出来的渣相装车外运后制砖或采用填埋方式处理；分离后的液相回用配药或用于市政洒水车浇路，或在达到环保排放标准的情况下排放。

4 卧螺离心机组关键设备的选择与分离效果分析

4.1 卧螺离心机组的结构与技术参数

全套关键设备由LW1000卧螺离心机、JYZB絮凝剂配投装置、进泥泵、加药泵、电磁流量计和PLC全自动 控制系统等构成。

卧螺离心机主要结构：LW1000卧螺离心机主要由主副电机、差速器、螺旋体、转鼓、左右主轴承、机座、机罩及传动装置等组成。

离心机主要技术参数如下：

转鼓内径：1000mm

设计转速：1400r/min

分离因数：1098

使用工作转速：≤1300r/min（以下无级可调）

主电机功率：200kW，380V，50Hz

副电机功率：30kW，380V，50Hz

卧螺离心机工作原理为打桩泥浆经进料管从螺旋体出料口进入转鼓，在高速旋转产生的离心力的作用下，比重较大的固相颗粒沉积在转鼓壁上，与转鼓作相对运动的螺旋叶片不断地将沉积在转鼓内壁上的固相颗粒刮下并推出排渣口。分离后的清液经液层调节板开口溢流出转鼓。螺旋体与转鼓之间的相对运动（即差转速）是通过差速器来实现的，其大小由副电机来控制，差速器的外壳与转鼓相连接，输出轴与螺旋相连接，输入轴与副电机相连接。主电机带动转鼓旋转的同时也带动差速器外壳的旋转，差速器的输入轴在副电机的控制下，驱动行星轮带动差速器的输出轴旋转，输出轴通过花键带动螺旋旋转，形成一定比例扭矩的差转速传递给螺旋，实现了离心机对打桩泥浆的连续分离过程。

4.2 卧螺离心机电气系统的组成及特性

电气控制柜综合控制的设备包括LW1000离心机、进泥泵、加药泵、渣相输送机、进泥电磁流量计、加药电磁流量计、其他各种电磁阀等附属设备；絮凝剂投配系统的所有电气设备包括干粉投放装置、搅拌器装置、进水系统和投加系统等。

电气控制系统采用国际上在水处理领域应用较为广泛的可编程序控制器（PLC）为核心，以界面友好的彩色液晶触摸屏为人机操作界面，节能优良的双电机双变频恒扭矩控制，采用一键式操作，初始运行参数自动设定，整个流程按照编制好的程序自动运行，无需人为干预，实现真正的全自动操作。在运行过程中通过恒力矩与恒差速两种控制方式，适应物料浓度、流量的变化，提高离心机对生产工艺的适应性，保证良好的分离和稳定的运行状态，是操作简便、功能完备的控制系统。

4.3 JYZB型絮凝剂配制装置

整套加药装置制备能力为4m³/h，配比浓度1‰～3‰，该系统包括干粉投放装置、搅拌装置及管路系统。其工作原理为：清水由进水管路进入混合器，在此与加入的絮凝剂干粉初步混合，初步配制的絮凝剂进入配制箱，在配制箱内进行充分搅拌，整个过程需要1～1.5h。当第一个配制箱配制完成后由气动蝶阀自动打开供液阀，配制好的絮凝剂与另一路供水管路在混合器内充分混合后供给卧螺离心机。在第一个配置箱配制完成后，第二个配制箱也开始工作，工作过程同配制箱一。此后是连续的配制和投加同时进行的过程。

4.4 物料特性及分离效果分析

物料名称：打桩泥浆；进料含固率：25%～30%；处理量：70～80m³/h。

4.4.1 不投加絮凝剂的分离效果

直接将打桩泥浆由进泥泵输送至卧螺离心机进行分离，打桩泥浆在输送过程中不添加任何絮凝剂和助凝剂。打桩泥浆进料浓度在25%～30%，进料密度约为1.15kg/cm³。因为打桩泥浆中没有添加任何絮凝剂和助凝剂，所以打桩泥浆中小于10μm的颗粒就随着液体由卧螺离心机的出液口流出（出水浑浊），而大于10μm的颗粒随着固形物由卧螺离心机出渣口排出。经卧螺离心机72h不间断分离测试，分离后的渣相含水率≤30%，固体回收率约60%；泥饼能达到直接运输或堆放要求。若再向由卧螺离心机出液口排出的浑浊水投加絮凝剂和助凝剂，使浑浊水中小于10μm的颗粒马上絮成比较结实的絮团，由卧螺离心机再次分离，此时主卧螺离心机排出的液体可达到排放要求，而固形物——渣相同样能达到直接运输或堆放要求。使用这一处理方法的唯一好处是减少絮凝剂和助凝剂的投加总量，一方面降低打桩泥浆的处理成本，另一方面减少卧螺离心机出水中微粒的含量。

4.4.2 投加絮凝剂的分离效果

在储泥池中添加助凝剂，在进料管路进卧螺离心机之前通过加药泵输送稀释过的絮凝剂，使泥浆与絮凝剂充分混合、絮团，进入卧螺离心机后，在离心力的作用下实现固、液分离。经过72h的离心机不间断运行分离检测，经卧螺离心机分离后的渣相含水率≤40%，清液含固率≤0.1%，每吨绝干污泥耗药量在3kg/tDS，固体回收率≥98%，分离后的液体达到能直接排放要求，泥饼能达到直接运输或堆放要求。

5 卧螺离心机用于打桩泥浆废水处理的可行性分析

5.1 打桩泥浆体积的减量化

根据离心机分离的数据，假设打桩泥浆经过离心机分离脱水后的泥饼含水率从分离前的80%左右降低到分离后的35%，这样，可使泥浆体积减少70%左右。

5.2 泥浆便于再次运输或直接堆放干化

打桩泥浆经过离心机分离脱水，40%以下含水率的泥饼可以用普通运输车辆进行运输，或在处理打桩泥浆的现场进行堆放干化，或直接烘制成园林建筑用砖。

5.3 提高施工效率和改善施工现场环境

因为打桩泥浆通过运输车辆直接从施工现场运走，不存在污染施工现场的问题，解决了泥浆排放问题，不会出现泥浆横溢导致道路泥泞不堪。

5.4 运行成本核算

该套脱水设备的运行成本主要由设备折旧费用、电耗成本、药剂（PAM/PAC）成本、人工成本等组成。

（1）设备折旧费用。设备折旧费用主要是分离设备、进泥泵的折旧，其他辅助设备折旧费用可忽略；分离设备可保证8000h无故障运行，检修时更换密封件或轴承。

（2）电耗成本。LW1000离心机配置200kW主电机、30kW副电机，副电机在正常工作状态下为发电机的状态，其产生的电能通过特有技术供主电机使用。

①设备耗电量。卧螺离心机的耗电量：（200+30）×0.8=184kW/h（双变频能量反馈模式，具有节能功能）。絮凝剂制备装置的耗电量：5kW/h；污泥泵的耗电量：30kW/h；加药泵的耗电量：3kW/h；螺旋输送机的耗电量：3kW/h；设备耗电量合计：225kW/h，该数值为满负荷运行的情况下。一般正常运行情况下，耗电量为满负荷的85%，因而总耗电量为191kW/h。

②吨干泥的耗电量。若按泥浆含固率为25%计算，LW1000系列离心机的处理能力以80m³/h计，产生绝干泥量大约为20tDS/h，耗电量按191kW计算，则处理每吨干泥的耗电量为：191/20=9.55kW·h/tDS。

（3）絮凝剂耗药量计算。设备耗药量：单台卧螺离心机消耗的干药量约40～60kg/h。吨干泥的耗药量：按进料泥浆浓度25%计算，LW1000离心机按处理能力绝干泥量大约为20tDS/h计算，则处理每吨干泥的耗药量为：（40～60）/20=2～3kg/tDS。

也就是说，每生产一吨干泥，需耗电9.55kW·h，药剂消耗2～3kg。以LW1000型离心机为例，每处理一吨泥浆，则耗电为9.55×20/80=2.39kW·h，药剂消耗（2～3）×20/80=0.5～0.75kg。

6 结语

打桩泥浆取自地下30m左右的深处，一般不像地表水容易受到污染，其本身不具备有毒有害的因素，也就是说它的固体泥和液体水都没有受到污染。在打桩时，按国家行业标准的规定，向地底下灌注的水必须是自来水，自来水本身也无污染，所以只需将打桩出来的泥浆进行泥和水的分离即可。将象山县及周边地区市政、商业等建设中产生的桩基、隧道泥浆进行集中处理，实现减量化、无害化、资源化。泥饼可用于制造新型的环保建材，水可直接用于市政绿化或农业灌溉，整个过程中不产生新的废水、废物和废气。此举不仅将泥浆废弃物转化为可利用的清洁资源，同时消除了泥浆废弃物对环境的恶劣影响，并且缓解了建筑资源和水资源供求紧张的矛盾，对环境保护和资源的再生利用具有积极而深远的意义。