一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法及系统与流程

1.本发明涉及盾构泥水处理技术领域，具体的，涉及一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法及系统。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，城市交通日益拥堵，为有效缓解城市交通压力加快了地铁建设，盾构施工是地铁建设的重要环节，由于地质条件、管片拼装质量或其他原因需要多次扰动地层，在盾构掘进过程中将产生大量泥浆。这些泥浆不但含大量泥水，具有较高的黏度、密度和硬度，还可能含有一定量的铁、镍和铬等重金属元素。如果处理不当会对周围土地环境及水质造成严重污染。因此盾构泥浆必须处理后才能外运。盾构泥浆主要由水和土组成，其主要成分有黏土、膨胀土、水和添加剂等。泥浆流动性较大，黏度较高，液体和固体的分离不易处理。因此，提供一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法及系统具有重要的意义。
3.申请号为“cn201710014477.9”、名称为“一种盾构渣土无害化处理方法”的中国专利公开了一种处理盾构渣土的方法，该方法为：盾构渣土经渣浆分离设备水力冲洗分离出泥浆和洗净的砾石颗粒物；将泥浆进行泥浆处理工艺形成的泥水和泥块，泥水再经过泥水处理系统进行净化处理。该专利中盾构渣土经过处理后形成的砾石颗粒物可以用于混凝土骨料，变废为宝，提高了经济价值；泥块的含沙量和含水率低可以作为制砖材料，烧制的砖块质量好；泥水经过处理后可以再次利用。但该方法与本技术的方法不同，其泥水分离效果差、浓缩速度慢、生产效率较低，最后形成的泥块的含水率也较高。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种均匀混合、沉降分离效果好、产出泥浆含水率低且能够连续输出的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法。
5.为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，所述方法可采用盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统对盾构泥水进行处理，所述系统包括按照盾构泥水进料处理顺序依次连接的泥水分离分级装置、破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置以及压滤设备，其中，破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置包括破壁搅拌装置、均匀布料装置和深锥浓密装置，所述方法包括以下步骤：盾构泥水进入泥水分离分级装置筛分出粗颗粒和第一料浆；第一料浆进入破壁搅拌装置将不均匀的固体颗粒破壁打碎且将浆体搅拌均匀，并进入均匀布料装置与絮凝剂均匀充分混合后得到第二料浆；第二料浆进入深锥浓密装置进行沉降浓缩得到含水量为20％～40％的第三料浆；第三料浆进入压滤设备，经压滤后，得到含水量小于30％的泥料。
6.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述盾构泥水的含水量可在70％以上；所述不均匀的固体颗粒多次打碎后可形成为规则的球形颗粒。
7.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，可通过渣浆泵将所述第三料浆泵送到所述压滤设备。
8.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述系统还可包括中水回用池，所述中水回用池与所述深锥浓密装置及所述压滤设备连接，所述方法还可包括：使所述深锥浓密装置的溢流清水及所述压滤设备压滤的过滤液自流至中水回用池。
9.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述筛分出粗颗粒和第一料浆的步骤可包括：通过进料管将盾构泥水进入泥水分离分级装置转动的滚筒筛中；高压水通过高压管射入盾构泥水，盾构泥水被冲散；向滚筒筛中加入分散剂，促进泥浆分散；盾构泥水在高压水、分散剂和滚筒筛的作用下筛分出粗颗粒和细颗粒；粗颗粒通过滚筒筛内壁的螺旋输送至滚筒筛末端，以干料的形式卸出进入集料箱，再通过粗颗粒出口输出；细颗粒靠离心力和重力作用输送至滚筒周边筛网卸出，细颗粒和水形成第一料浆进入集料箱，再通过料浆出口流出。
10.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述粗颗粒可为直径大于1mm的颗粒，所述细颗粒可为直径小于1mm的颗粒。
11.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述分散剂可包括无机纳米分散剂、环保型表面活性剂和泥浆清洗剂。
12.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述破壁打碎且将浆体搅拌均匀的步骤可包括：第一料浆通过槽体的进料口进入破壁搅拌装置的槽体；浆体中的不均匀的固体颗粒先通过槽体内转动的切割刀头被打碎，再通过槽体内高速转动的剪切搅拌桨叶被再次破坏；浆体通过剪切搅拌桨叶进行搅拌使固液均匀混合；料浆从槽体下端的出料口流出。
13.根据本发明一方面的一个或多个示例性实施例，所述进入均匀布料装置与絮凝剂均匀充分混合及沉降浓缩的步骤可包括：破壁搅拌装置流出的料浆从进料管切向进入均匀布料装置的内井进行循环运动；浆体从内井底部周边下料出口均匀射流状态流出，进入内井和外井的环空中；向环空中加入絮凝剂；浆体与絮凝剂充分混合均匀后得到第二料浆；第二料浆进入深锥浓密装置中，进行沉降浓缩得到第三料浆；沉降浓缩中产生的清水通过外井稀释口进入环空中加入沉降过程实现循环沉降浓缩。
14.本发明的另一方面提供了一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统，所述系统可包括按照盾构泥水进料处理顺序依次连接的泥水分离分级装置、破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置和压滤设备，以及与深锥浓密装置和压滤设备连接的中水回用池，其中，破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置由破壁搅拌装置、均匀布料装置和深锥浓密装置一体化设计。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中至少一项：
16.(1)本发明提出的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法的效率远高于自然沉淀分离，沉降分离效果好，处理得到的泥浆含水率低；
17.(2)本发明提出的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法能够多次筛分的泥浆中的固体物质。
附图说明
18.通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
19.图1示出了根据本发明一个示例性实施例的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法的流程示意图。
具体实施方式
20.在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法及系统。
21.需要说明的是，“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”、“中”、“底”等仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
22.在本发明的第一示例性实施例中，盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法可采用盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统对盾构泥水进行处理，该系统可包括按照盾构泥水进料处理顺序依次连接的泥水分离分级装置、破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置以及压滤设备。其中，破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置包括破壁搅拌装置、均匀布料装置和深锥浓密装置。破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置的集成设计减小了设备占地使用面积，方便施工，还提高了工作效率，提高了泥水处理量。
23.图1示出了根据本发明一个示例性实施例的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法的流程示意图。
24.如图1中所示，盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法主要包括步骤：将盾构泥水进行固体分级和泥水分离，再进行破壁搅拌，接着进行高效浓密，随后进行高压过滤，最后将得到的泥料进行堆场外运，清水进行中水回用，实现对盾构泥水的循化处理。在处理过程中，高效浓密过程的清水可进行中水回用，固体分级过程中产生了泥料可进行堆场外运。
25.结合盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统来讲，盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法主要包括以下步骤：
26.s1、盾构泥水进入泥水分离分级装置经过洗涤、筛分和过滤，筛分出粗颗粒和细颗粒，输出第一料浆。具体来讲，盾构泥水通过进料管进入泥水分离分级装置的滚筒筛中，滚筒筛处于转动状态，同时高压水通过高压管射入筛中的盾构泥水里，冲散盾构泥水，往滚筒筛中加入分散剂，促进泥水进一步分散。盾构泥水在高压水、分散剂和多层滤筛的作用下被筛分出粗颗粒和细颗粒。粗颗粒通过滚筒筛内壁的螺旋结构输送至滚筒筛末端，以干料的形式单独卸出，即从滚筒筛进入集料箱，再通过粗颗粒出口输出。随后可进行堆场外运。细颗粒靠离心力和重力作用输送至滚筒周边筛网被卸出，细颗粒和水同时卸出，细颗粒和水形成了第一料浆进入到集料箱，再通过料浆出口流出。这里，粗颗粒可为直径大于1mm的颗粒，细颗粒可为直径小于1mm的颗粒。进一步地，分散剂可包括无机纳米分散剂、环保型表面活性剂和泥浆清洗剂等，据现场具体情况确定用量。
27.s2、第一料浆进入破壁搅拌装置进一步细化固体颗粒，使不均匀和/或不规则的颗粒经过多次破壁，并且使浆体搅拌均匀，输出中间料浆进入均匀布料装置得到第二料浆，第
二料浆进入深锥浓密装置进行沉降浓缩，输出第三料浆。具体来讲，第一料浆通过破壁搅拌装置槽体的进料口进入槽体，浆体中不规则的固体颗粒首先被槽体内转动的切割刀头打碎，流向槽体底部再次被高速转动的剪切搅拌桨叶进一步细化破碎。不均匀的固体颗粒多次打碎后可形成规则的球形颗粒。同时浆体通过剪切搅拌桨叶进行搅拌使得浆体更加均匀，中间料浆通过槽体下端的出料口流出。中间料浆从进料管切向进入均匀布料装置的内井进行循环运动(即均匀布料装置的循环搅拌运动的轨迹和流向)，浆体从内井底部周边的下料出口均匀地以射流状态流出，进入到内井和外井的环空空间中。均匀布料装置的内井和外井间隔一定距离，且内井高度比外井的高度更高。向该环空空间中加入絮凝剂，使浆体与絮凝剂充分混合后得到第二料浆，随后使料浆均匀下沉，确保在深锥浓密装置中均匀分布，在深锥浓密装置的筒中进行沉降浓缩形成第三料浆，形成第三料浆过程中产生的清水可通过外井上部稀释口进入到环空空间中加入再次沉降的环节，实现循环沉降浓缩，深锥浓密装置输出反复沉降浓缩后的第三料浆。这里，深锥浓密装置的筒中的料浆在絮凝剂和装置本身作用下发生沉降分离，固体颗粒向下运动在筒底沉积，从固体颗粒中分离出来的清水则在筒的上方形成水层，当深锥浓密装置的筒中的水位上涨到外井上部稀释口所在的高度时，上方水层可通过稀释口返流进入环空空间中，重新与环空空间中的料浆以及加入的絮凝剂混合，一方面可稀释从而调节料浆的浓度，使其达到可实现最佳沉降效果的浓度，另一方面也可促进料浆和絮凝剂之间的混合，提升混合效率，提高混合效果，进而也进一步增强料浆在深锥浓密装置中沉降分离的效果。同时，上方清水也可通过筒壁上的溢流口从深锥浓密装置流出并被回收再利用。
28.s3、第三料浆进入压滤设备，通过压滤设备压滤后，得到含水量很低的泥料。
29.s4、泥料经过皮带运输至转运装置再外运至堆场。
30.在本示例性实施例中，盾构泥水的含水量可在70％以上，例如74％、80％或91％。第三料浆的含水量可为20％～40％，例如21％、34％或40％。泥料的含水量可小于30％，例如17％、26％或29％。
31.在本示例性实施例中，第三料浆可通过渣浆泵从深锥浓密装置泵送到压滤设备。
32.在本示例性实施例中，盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统还可包括中水回用池，中水回用池与深锥浓密装置及压滤设备连接。盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法还可包括：深锥浓密装置的溢流清水及压滤设备压滤的过滤液自流至中水回用池实现水资源的回收利用，让工艺处理环节更加环保低碳。
33.在本示例性实施例中，压滤设备可为板框压滤机，转运装置可为自卸汽车。
34.在本示例性实施例中，破壁搅拌装置能够在确保高速搅拌的同时，保证平稳运行。破壁搅拌装置还能够实现高速剪切、连续破壁、均匀混合和连续输出。破壁搅拌装置中的切割刀头为易损件，通过螺栓固定，更换方便。
35.在本示例性实施例中，均匀布料装置的主要功能是使深锥浓密装置的进料料浆在深锥浓密装置中均匀分布，并达到最佳的沉降浓度，进而获得最佳固液分离效果。深锥浓密装置能够实现一边注泥浆一边加絮凝剂进行沉降的同步工作。当进料料浆的浓度较高时，利用密度差原理，深锥浓密装置中的溢流水将自动进入井内稀释进料料浆以达到最佳下沉浓度，从而达到最佳沉降效果。
36.本发明的第二示例性实施例提供了一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理系
统。该处理系统可实现上述第一示例性实施例所述的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法。
37.该处理系统可包括从左至右依次连接的泥水分离分级装置、破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置以及压滤设备。其中，破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置由破壁搅拌装置、均匀布料装置和深锥浓密装置一体化设计。破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置的集成设计减小了设备占地使用面积，方便施工，还提高了工作效率，提高了泥水处理量。盾构泥水从泥水分离分级装置开始进料进行资源化循环利用处理。均匀布料装置能够使深锥浓密装置的进料料浆在深锥浓密装置中均匀分布，并达到最佳的沉降浓度。这里，压滤设备可为板框压滤机。
38.在本示例性实施例中，深锥浓密集成装置与压滤设备之间可设置有渣浆泵。
39.在本示例性实施例中，盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统还可包括中水回用池。中水回用池可设置在系统中任一可用的位置。中水回用池与深锥浓密装置和压滤设备连接便于深锥浓密装置的溢流清水及压滤设备压滤的过滤液自流至中水回用池以实现水资源的循环利用。
40.进一步地，盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统还可包括皮带和自卸汽车。处理完成后得到的泥料可经过皮带运输至自卸汽车再外运至堆场。
41.本发明的盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统的使用方法/工作过程包括：
42.含水70％以上的盾构泥水通过管道进入泥水分离分级装置；料浆在泥水分离分级装置中经过筛分洗涤后，直径大于1mm的颗粒被筛分出，直径小于1mm的细颗粒与水混合成泥浆进入破壁搅拌装置；泥浆经过破壁搅拌装置的破壁后，不规则的颗粒破壁成为规则的球形颗粒；破壁搅拌装置中的含水70％的均值泥料浆输送到均匀布料装置与絮凝剂均匀充分混合后再输送到深锥浓密装置；70％含水率的泥料浆在深锥浓密装置中浓缩到含水20％～40％左右，再泵送到板框压滤机；含水20％～40％的泥料浆通过板框压滤机压滤后，获得含水小于30％的泥料，经过皮带运输至自卸汽车外运至堆场。
43.综上所述，本发明提出的优点包括以下内容中至少一点：
44.(1)本发明提出的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法能够保证固液分离处理后的泥浆能够以较低含水率结成块状，便于外运；
45.(2)本发明提出的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法中分离出的清水能够达到环保排放的要求，实现资源再利用；
46.(3)本发明提出的盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统的功能齐全，工作效率高；
47.(4)本发明的方法可将盾构泥水大容量高效连续过滤分离和不同粒径固体物精准分级处理，泥水沉降浓密速度快、含水率低，一体化集成设计的装置可使设备体积和占地小、震动小、低噪音、低故障、低能耗、寿命长、结构简单、使用方便，工艺中的药剂消耗少、运维量小、泥料减量可降低运输处置成本，可实现中水回用、环保低碳、低成本、高效率、大容量生产，可广泛用于城市地铁建设盾构泥水综合处理。
48.尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明的一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法及系统，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

技术特征：
1.一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，其特征在于，所述方法采用盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统对盾构泥水进行处理，所述系统包括按照盾构泥水进料处理顺序依次连接的泥水分离分级装置、破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置以及压滤设备，其中，破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置包括破壁搅拌装置、均匀布料装置和深锥浓密装置，所述方法包括以下步骤：盾构泥水进入泥水分离分级装置筛分出粗颗粒和第一料浆；第一料浆进入破壁搅拌装置将不均匀的固体颗粒破壁打碎且将浆体搅拌均匀，并进入均匀布料装置与絮凝剂均匀充分混合后得到第二料浆；第二料浆进入深锥浓密装置进行沉降浓缩得到含水量为20％～40％的第三料浆；第三料浆进入压滤设备，经压滤后，得到含水量小于30％的泥料。2.根据权利要求1所述的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，其特征在于，所述盾构泥水的含水量在70％以上；所述不均匀的固体颗粒多次打碎后形成为规则的球形颗粒。3.根据权利要求1所述的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，其特征在于，通过渣浆泵将所述第三料浆泵送到所述压滤设备。4.根据权利要求1所述的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，其特征在于，所述系统还包括中水回用池，所述中水回用池与所述深锥浓密装置及所述压滤设备连接，所述方法还包括：使所述深锥浓密装置的溢流清水及所述压滤设备压滤的过滤液自流至中水回用池。5.根据权利要求1所述的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，其特征在于，所述筛分出粗颗粒和第一料浆的步骤包括：通过进料管将盾构泥水进入泥水分离分级装置转动的滚筒筛中；高压水通过高压管射入盾构泥水，盾构泥水被冲散；向滚筒筛中加入分散剂，促进泥浆分散；盾构泥水在高压水、分散剂和滚筒筛的作用下筛分出粗颗粒和细颗粒；粗颗粒通过滚筒筛内壁的螺旋输送至滚筒筛末端，以干料的形式卸出进入集料箱，再通过粗颗粒出口输出；细颗粒靠离心力和重力作用输送至滚筒周边筛网卸出，细颗粒和水形成第一料浆进入集料箱，再通过料浆出口流出。6.根据权利要求5所述的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，其特征在于，所述粗颗粒为直径大于1mm的颗粒，所述细颗粒为直径小于1mm的颗粒。7.根据权利要求5所述的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，其特征在于，所述分散剂包括无机纳米分散剂、环保型表面活性剂和泥浆清洗剂。8.根据权利要求1所述的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，其特征在于，所述破壁打碎且将浆体搅拌均匀的步骤包括：第一料浆通过槽体的进料口进入破壁搅拌装置的槽体；浆体中的不均匀的固体颗粒先通过槽体内转动的切割刀头被打碎，再通过槽体内高速转动的剪切搅拌桨叶被再次破坏；浆体通过剪切搅拌桨叶进行搅拌使固液均匀混合；
料浆从槽体下端的出料口流出。9.根据权利要求1所述的盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法，其特征在于，所述进入均匀布料装置与絮凝剂均匀充分混合及沉降浓缩的步骤包括：破壁搅拌装置流出的料浆从进料管切向进入均匀布料装置的内井进行循环运动；浆体从内井底部周边下料出口均匀射流状态流出，进入内井和外井的环空中；向环空中加入絮凝剂；浆体与絮凝剂充分混合均匀后得到第二料浆；第二料浆进入深锥浓密装置中，进行沉降浓缩得到第三料浆；沉降浓缩中产生的清水通过外井稀释口进入环空中加入沉降过程实现循环沉降浓缩。10.一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统，其特征在于，所述系统包括按照盾构泥水进料处理顺序依次连接的泥水分离分级装置、破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置和压滤设备，以及与深锥浓密装置和压滤设备连接的中水回用池，其中，破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置由破壁搅拌装置、均匀布料装置和深锥浓密装置一体化设计。

技术总结
本发明提供了一种盾构泥水分离及资源化循环利用处理方法及系统，所述方法采用盾构泥水分离及资源化循环利用处理系统对盾构泥水进行处理，该系统包括按盾构泥水进料处理顺序依次连接的泥水分离分级装置、破壁搅拌与均匀布料及深锥浓密集成装置以及压滤设备，该方法包括步骤：盾构泥水进入泥水分离分级装置筛分出粗颗粒和第一料浆；第一料浆进入破壁搅拌装置将不均匀的固体颗粒破壁打碎搅拌，并进入均匀布料装置与絮凝剂均匀充分混合后得到第二料浆；第二料浆经深锥浓密装置进行沉降浓缩后得到第三料浆；第三料浆进入压滤设备压滤后，得到含水量小于30％的泥料，整个过程中水回用。本发明的方法的分离效果好，环保低碳。本发明的系统生产效率高。明的系统生产效率高。明的系统生产效率高。


技术研发人员：何明兴 何美錡
受保护的技术使用者：成都纳尔美环境能源技术有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/19