梁止水　楊才千,2　高海鷹　吳智仁

(1東南大學(xué)土木工程學(xué)院, 南京210096)(2東南大學(xué)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南京210096)(3江蘇大學(xué)環(huán)境與安全學(xué)院, 鎮(zhèn)江212013)

建筑工程廢棄泥漿快速泥水分離試驗(yàn)研究

梁止水1楊才千1,2高海鷹1吳智仁3

(1東南大學(xué)土木工程學(xué)院, 南京210096)(2東南大學(xué)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南京210096)(3江蘇大學(xué)環(huán)境與安全學(xué)院, 鎮(zhèn)江212013)

摘要:為了研究建筑工程廢棄泥漿的快速泥水分離性能、提高泥漿泥水分離速率,采用化學(xué)絮凝的方法對(duì)建筑廢棄泥漿快速泥水分離性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究．分析了多種無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑及復(fù)合絮凝劑對(duì)建筑工程泥漿的快速泥水分離性能的影響,得到了絮凝劑種類、添加量與泥水分離效果的關(guān)系．結(jié)果表明:有機(jī)絮凝劑對(duì)建筑泥漿具有較好的快速泥水分離效果,泥水分離后泥漿含水率小于50%,而無(wú)機(jī)絮凝劑和復(fù)合絮凝劑的泥水分離效果較差;從泥漿的組成及性質(zhì)分析可知,加入的有機(jī)絮凝劑與泥漿顆粒之間除了有壓縮雙電層作用外,絮凝劑還起到吸附架橋的作用;經(jīng)有機(jī)絮凝劑分離的上清液中，TN和TP含量達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)A及CODcr一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)．

關(guān)鍵詞:建筑泥漿;快速泥水分離;絮凝;含水率;絮凝機(jī)理

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快,高層、超高層建筑、高速道路、大型橋梁等土木工程的建設(shè)得到快速發(fā)展．但施工過(guò)程中產(chǎn)生了大量的廢棄泥漿、淤泥、渣土等建筑垃圾,處理不當(dāng)會(huì)造成環(huán)境污染及資源浪費(fèi),目前已引起相關(guān)部門(mén)和研究機(jī)構(gòu)的高度重視．廢棄泥漿是土木工程中量大、污染環(huán)境嚴(yán)重和難以處理的建筑垃圾之一[1-3]．

建筑泥漿的組成成分以無(wú)機(jī)物為主,主要包括水分、黏性土顆粒、粉砂等,其化學(xué)成分有SiO2,Al2O3,Fe2O3,CaO,MgO,Na2O,K2O等礦物質(zhì),還有少量COD,TN,TP和重金屬．其主要特征表現(xiàn)在:① 無(wú)機(jī)物含量大,成分較為固定,含水率較低,比重較市政污泥大,快速沉淀較為困難,因此一般的絮凝劑對(duì)其絮凝效果不明顯;② 建筑泥漿中含有的固體顆粒的粒徑較小,直徑在0.1～100 μm之間,相對(duì)稠度較大,外觀一般呈黏稠流體或半流體狀態(tài),色度大,顆粒細(xì)小,級(jí)配差,形成的膠體穩(wěn)定性較好,難以自然沉淀分離[4-5];③ 建筑廢棄泥漿的化學(xué)成分與土壤相似,若處理不當(dāng)則形成的溶膠懸浮體混合液對(duì)環(huán)境造成威脅[6]．

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)泥漿處理的研究主要集中在石油鉆井、道路橋梁施工廢棄泥漿、河湖淤泥和活性污泥資源化等領(lǐng)域．其中,范英宏等[7]針對(duì)高速鐵路橋梁施工廢棄泥漿的處理工藝進(jìn)行了研究,并通過(guò)成本計(jì)算說(shuō)明了工藝的可行性;劉勇健等[8]采用正交試驗(yàn)的方法研究了3種絮凝劑在不同濃度和攪拌強(qiáng)度時(shí)對(duì)廢棄泥漿的泥水分離效果的影響,提出了實(shí)驗(yàn)條件下的最佳絮凝劑種類及配比;冷凡等[9]進(jìn)行了不同有機(jī)高分子絮凝劑輔助添加無(wú)機(jī)助劑對(duì)工程廢棄黏性土絮凝脫穩(wěn)效果的研究．

本文研究了無(wú)機(jī)絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑以及無(wú)機(jī)與有機(jī)高分子絮凝劑結(jié)合使用對(duì)建筑泥漿泥水分離效果的影響，分析了泥水分離絮凝后的水質(zhì)指標(biāo),從而為泥漿的快速泥水分離技術(shù)提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)．

1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)材料:南京市建鄴區(qū)工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)樁基泥漿,其外觀呈淺黃色,有機(jī)物含量小于5%,含水率為70%～85%,相對(duì)密度為1.20～1.25．

無(wú)機(jī)絮凝劑有聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁鐵(PAFC)、聚合硅酸鋁鐵(PAFSI)等．

有機(jī)絮凝劑有聚丙烯酰胺系列非離子型(PAM)、陰離子型(APAM)、陽(yáng)離子型(CPAM).聚丙烯酰胺由鞏義市新奇化工廠提供,分子量為1.0×107～1.2×107．

儀器與設(shè)備有Microtrac S3500 激光衍射法粒度分析儀、XD-3A X射線衍射儀、PHS-3C型精密數(shù)顯酸度計(jì)、恒溫真空干燥箱、電子天平、燒杯、玻璃棒和FEI Inspect F50掃描電子顯微鏡等．

主要檢測(cè)項(xiàng)目及測(cè)定方法如表1所示．

表1　樣品測(cè)試項(xiàng)目及方法

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1泥漿特征

1) 粒度分布．為了分析泥漿微粒粒徑對(duì)其穩(wěn)定性的影響,采用濕法進(jìn)樣對(duì)泥漿進(jìn)行粒徑分析,微粒的概率分布特征見(jiàn)圖1．

(a) 原始泥漿

(b) 泥水分離泥漿

由圖1(a)可知,90%的泥漿粒徑小于10 μm,表明該建筑泥漿中含有90%黏土和10%砂．泥漿微粒粒徑均呈微米級(jí)別,多小于5 μm,微粒的形狀不規(guī)則,形成分散性較好的泥漿分散懸浮體系．

由圖1(b)可看出,經(jīng)絮凝后漿體顆粒的粒徑分布有所改變,大于5 μm的顆粒比例接近40%,10 μm以下的約為65%,大于50 μm的也有所增加,小于1 μm的微粒已去除．上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,絮凝劑可將小顆粒黏土顆粒凝聚成較大顆粒的絮體,降低了顆粒的分散性,有利于顆粒的沉降,有效實(shí)現(xiàn)泥水分離．

2) 化學(xué)成分．為了分析樣本的化學(xué)成分,取少量烘干泥樣在XD-3A X射線衍射儀上進(jìn)行測(cè)試,利用Jade軟件對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到的衍射圖譜和泥樣主要成分如圖2和表2所示，其中，θ為衍射角．

圖2　XRD圖譜曲線

名稱化學(xué)式uscovite-2M1KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2AluminumAcetateHydrox-ideC4H7AlO5AluminumAcetateHydrox-ideHydrateC4H7AlO5·2.5H2OAluminumAcetateHydrox-ideC4H7AlO53-n-HexylresorcinolC12H18O25-BromotetrazoleCHBrN41-Pentyl-3,5-dinitrobenzoateC12H14N2O6AliettiteCa0.2Mg6(Si,Al)8O20(OH)4·4H2O2-Phenyl-5-tetrazolecarbox-ylicacidC8H6N4O2

由圖2與表2可知,泥漿中含有SiO2,Al2O3等無(wú)機(jī)礦物質(zhì),也含有少量的有機(jī)物．

2.2自然沉降實(shí)驗(yàn)

為了研究建筑廢棄泥漿的自然沉降效果,將原樣泥漿試樣加入蒸餾水進(jìn)行稀釋,制取含水率分別為75%,80%和85%的泥樣．將泥樣放入250 mL量筒中，加至滿刻度靜置，觀察并記錄在不同沉降時(shí)間內(nèi)(0,30,60,120,180,240,300及480 min)污泥界面所處位置,以及不同濃度泥漿的懸濁液的體積變化．3種不同含水率泥漿樣本的上清液體積隨時(shí)間的變化如圖3所示．

圖3　3種泥漿樣本上清液體積隨時(shí)間的變化

由圖3可知,泥漿在自然沉降過(guò)程中,泥水界面的沉降速度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷減?。?dāng)含水率較小時(shí),初始階段泥漿的沉降速度較快,很快達(dá)到沉淀壓密點(diǎn),但是在壓密點(diǎn)附近曲線的斜率明顯減緩,最后趨于水平．隨著泥漿含水率的增高,泥水界面達(dá)到壓密點(diǎn)的歷時(shí)較長(zhǎng),壓密點(diǎn)不明顯,且沉降后上清液的體積明顯增大．含水率為75%的泥漿在靜置沉降30 min 后,懸濁液的液面位于239 mL處,沉降比(SV)為91%,而含水率為85%的泥漿,懸濁液的液面位于215 mL處,SV為86%,這說(shuō)明泥漿初始濃度愈高,黏土微粒間距愈小,微粒間的相互作用愈強(qiáng)．受擴(kuò)散層水化膜的影響微粒間距難以進(jìn)一步縮小,宏觀上表現(xiàn)為上清液液面高度難以下降,沉降比較大,沉降效果較差．

出現(xiàn)以上情況的主要原因是，當(dāng)含水率較低時(shí),泥漿中的顆粒濃度較大,發(fā)生了群體沉降,絮體在沉降的過(guò)程中,顆粒逐漸增大,沉速加快,能夠較快地進(jìn)入等速沉降階段,達(dá)到壓密點(diǎn)狀態(tài)；之后主要是壓縮沉降階段,上清液的體積變化不大,曲線趨于水平．此時(shí),泥漿絮體也開(kāi)始進(jìn)一步靠近接觸,顆粒間的作用力明顯增強(qiáng),泥水絮體顆粒進(jìn)一步靠近并互相接觸,顆粒間分子力作用更為明顯與強(qiáng)化,絮體在較短的時(shí)間內(nèi),形成網(wǎng)狀的絮團(tuán),導(dǎo)致泥水分離界面的沉速進(jìn)一步減小．當(dāng)含水率較高時(shí),泥漿的顆粒濃度較小,顆粒間的相互作用較小,在沉降過(guò)程中相互干擾,沉速開(kāi)始較慢,但是隨著沉降的進(jìn)行,絮體顆粒的體積增大,絮團(tuán)開(kāi)始形成,沉速加快,最后慢慢進(jìn)入壓密點(diǎn),曲線也開(kāi)始趨于平緩,最終達(dá)到泥水分離狀態(tài)．

綜上所述,不加任何絮凝劑僅依靠自然沉降對(duì)泥漿進(jìn)行分離需要的時(shí)間較長(zhǎng),并且泥水分離效果較差,不具有工程上的可行性[10-11]．

2.3無(wú)機(jī)絮凝劑自然沉降實(shí)驗(yàn)

為了研究不同無(wú)機(jī)絮凝劑對(duì)泥漿絮凝效果的影響,在泥漿樣本(含水率為80%) 中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的4種無(wú)機(jī)絮凝劑(PAC,PFS,PAFC及PAFSI)，充分?jǐn)嚢瑁?個(gè)樣本的上清液體積隨時(shí)間的變化如圖4所示．

圖4　無(wú)機(jī)絮凝劑的重力沉降曲線

4種無(wú)機(jī)絮凝劑的絮凝反應(yīng)效果均不佳,上清液和絮體也沒(méi)有明顯的分層現(xiàn)象,泥水分離效果較差,沉降的懸濁液無(wú)堆積性,經(jīng)200目濾布過(guò)濾后的液體仍呈高度渾濁狀態(tài)．該現(xiàn)象與泥漿中含有的粉砂有關(guān),由于粉砂的相對(duì)比重大時(shí),無(wú)機(jī)絮凝劑的黏性較小,而泥漿的比重比較大,含有粉砂較多,不能有效地將粉砂吸附黏結(jié)成較大顆粒的絮體,導(dǎo)致沉降效果有限,泥水分離效果較差．

未加絮凝劑的污泥沉降性能較差,上清液體積較小,污泥形成細(xì)小疏松礬花．加入無(wú)機(jī)絮凝劑后雖不能有效進(jìn)行泥水分離,但沉降效果有輕微的改善.加入絮凝劑后可以明顯觀察到在燒杯中出現(xiàn)了一些細(xì)小顆粒,正是這些細(xì)小顆粒在沉淀過(guò)程中逐漸形成了稍大的絮體顆粒,從而有利于靜止沉降和泥水分離．與未加入任何絮凝劑的泥漿沉降相比,加入無(wú)機(jī)絮凝劑的沉降速度較快,上清液體積較大,沉降效果稍有改善．投加PAC,PAFC,PSF,PAFSI和空白的沉降后，上清液的體積分別為98,56,64,114和48 mL,可見(jiàn)其泥水分離效果依次為PAFSI,PAC, PFS, PAFC和空白．初始階段,沉降速度較快,但隨著時(shí)間的推移,沉降速度逐漸變慢,3 h以后趨于平穩(wěn),上清液體積幾乎不再發(fā)生變化,沉降程度達(dá)到最大．

2.4有機(jī)絮凝劑自然沉降實(shí)驗(yàn)

采用同樣方法加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%的有機(jī)絮凝劑(APAM,PAM,CPAM)25 mL, 進(jìn)行攪拌,觀察0,30,60,120,180,240,300及480 min時(shí)間內(nèi)污泥界面所處位置,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示．

投加有機(jī)絮凝劑后，污泥的沉降性有了明顯的改善,泥漿上清液與泥漿顆粒之間形成了較為清晰的界面．30 min后泥漿上清液約有60 mL,60 min后上清液約有95 mL,最終形成的上清液分別達(dá)125,118,114 mL.由此可以看出，加入有機(jī)絮凝劑的上清液體積比加入無(wú)機(jī)絮凝劑上清液體積多,且沉降效果優(yōu)于PAFSI,但形成的污泥絮體粗大且疏松.與CPAM和PAM的處理效果相比,APAM黏性較強(qiáng),絮體顆粒較大,抗剪切能力較強(qiáng)[12],不易破碎,更容易實(shí)現(xiàn)固液分離,泥水分離效果較為顯著．

圖5　有機(jī)絮凝劑的自然沉降曲線

圖6為絮體形成過(guò)程中的形態(tài)．當(dāng)加入25 mLAPAM絮凝劑后,在絮體形成的過(guò)程中,絮團(tuán)逐漸增大,形成并壓實(shí),將流動(dòng)性的液態(tài)泥漿變成了半流動(dòng)性的固態(tài)泥漿,呈現(xiàn)出一定的堆積性和強(qiáng)度[13]．為進(jìn)一步降低含水率,提高泥水分離效果,還需要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)濾或者結(jié)合機(jī)械泥水分離進(jìn)行處理．

圖6　絮體顆粒形態(tài)

2.5復(fù)合絮凝劑混合使用

研究表明,APAM作為絮凝劑的泥水分離效果最佳,因此將其與4種無(wú)機(jī)絮凝劑分別進(jìn)行復(fù)配使用．復(fù)配方式主要分為3種:

1) 加APAM充分?jǐn)嚢?然后加入質(zhì)量比1∶1的無(wú)機(jī)絮凝劑充分?jǐn)嚢瑁?jīng)觀察,加入APAM后,燒杯中逐漸形成絮體顆粒,并且隨著投加量的增加,顆粒變大,剪切強(qiáng)度增大,但慢慢加入無(wú)機(jī)絮凝劑后,已經(jīng)形成的絮凝顆粒開(kāi)始逐漸溶解、破碎,直至最后變成和原泥漿相似的狀態(tài),經(jīng)濾布過(guò)濾,濾液呈嚴(yán)重渾濁狀態(tài),可見(jiàn)絮體基本上被分解成細(xì)小顆粒．這說(shuō)明無(wú)機(jī)絮凝劑對(duì)有機(jī)絮凝劑的效果不具有協(xié)同作用,甚至發(fā)生了拮抗作用,明顯減弱其作用效果,使得沉淀效果較差．

2) 將無(wú)機(jī)絮凝劑和APAM 以質(zhì)量比1∶1混合加入．經(jīng)觀察,加入絮凝劑后,周圍有明顯的反應(yīng)和絮體產(chǎn)生,而經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?形成的少量絮體也全部溶解,從表面上看與原泥漿無(wú)明顯差別,說(shuō)明其絮凝效果不佳．這可能是因?yàn)橛袡C(jī)絮凝劑和無(wú)機(jī)絮凝劑發(fā)生了反應(yīng),形成了絡(luò)合物或者膠體,從泥漿中分離出來(lái),不能發(fā)揮正常的吸附、架橋、網(wǎng)捕等作用,導(dǎo)致已形成絮體的重新分解．

3) 先加入無(wú)機(jī)絮凝劑進(jìn)行攪拌,待充分反應(yīng)后再慢慢加入APAM．經(jīng)觀察,加入無(wú)機(jī)絮凝劑之后,無(wú)明顯的絮凝體產(chǎn)生,泥水也沒(méi)有明顯分層現(xiàn)象,但是可以看到有細(xì)小顆粒開(kāi)始析出.然后再按質(zhì)量比 1∶1慢慢加入APAM,此時(shí)可以看到絮體顆粒開(kāi)始慢慢變大,數(shù)量增多,抗剪切強(qiáng)度也有所增大,最終實(shí)現(xiàn)泥水分離.但是,所形成的絮體顆粒仍然比較細(xì)碎,特別是加入PFS的燒杯中,絮體顆粒特別細(xì),無(wú)明顯大顆粒絮體,沉降效果較差．對(duì)于加入的PAC,PAFC和PAFSI無(wú)機(jī)絮凝劑的復(fù)合絮凝劑,經(jīng)過(guò)攪拌和靜止沉降,上清液的體積稍有增大,這是由于黏土類微粒能吸附無(wú)機(jī)絮凝劑在水溶液中的絡(luò)合物和多種多核羥基絡(luò)離子,而帶正電的多核羥基絡(luò)離子對(duì)微粒的雙電層有壓縮作用,降低了ζ電位,促進(jìn)了微粒的聚集作用,提升了上清液的澄清度,同時(shí)微粒間斥力的減弱也在一定程度上減小了絮團(tuán)的體積．

將沉降后的混合液過(guò)濾30 min,上清液的體積和濾餅的含水率如圖7和圖8所示,將濾布上面的固體泥漿放入培養(yǎng)皿中進(jìn)行干燥,完全干燥且冷卻后測(cè)定其含水率．

由圖7和圖8可知,沉降泥漿呈半固體狀態(tài),堆積性一般,有輕微的流動(dòng)性．而含水率在51%～55%之間,比有機(jī)絮凝劑的效果差．過(guò)濾后上清液的體積隨著絮凝劑投加量的增大而逐漸減小,沉降效果開(kāi)始慢慢變差．但這與先加有機(jī)絮凝劑再加無(wú)機(jī)絮凝劑的效果相比,有明顯好轉(zhuǎn),這說(shuō)明先加入的無(wú)機(jī)絮凝劑與泥漿發(fā)生了絮凝反應(yīng),消耗了大部分的無(wú)機(jī)絮凝劑,形成了較為穩(wěn)定的絮體或者絡(luò)合物,在加入有機(jī)絮凝劑后,仍能夠發(fā)生較為明顯的絮凝反應(yīng),形成較大的絮凝顆粒,有利于靜止沉降．這也再次說(shuō)明了無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑直接使用會(huì)干涉兩者的相互反應(yīng),導(dǎo)致不能充分發(fā)揮兩者的絮凝作用,影響絮凝效果[14]．

圖7　復(fù)合絮凝劑對(duì)上清液體積影響曲線

圖8　復(fù)合絮凝劑對(duì)泥餅含水率影響曲線

隨著無(wú)機(jī)和有機(jī)絮凝劑投加量的增大,污泥含水率呈遞增趨勢(shì),絮凝沉降效果變差,這可能是由于加入無(wú)機(jī)絮凝劑超過(guò)一定量后,無(wú)機(jī)絮凝劑有較多的剩余,導(dǎo)致加入的有機(jī)絮凝劑優(yōu)先和無(wú)機(jī)絮凝劑發(fā)生反應(yīng),消耗了較多的絮凝劑,使絮凝沉降效果逐漸變差．

3討論及分析

3.1絮凝機(jī)理

用掃描電鏡對(duì)絮體結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描,其中掃描電鏡放大倍數(shù)為10 000,結(jié)果見(jiàn)圖9．

由圖9可知,原泥漿是較為均勻的泥漿懸濁液,而經(jīng)過(guò)絮凝后的泥漿出現(xiàn)明顯大顆粒的絮體,且泥水分離較好,上清液較清．由圖9可見(jiàn),原泥漿的結(jié)構(gòu)較為均勻且疏松；加入APAM后泥漿固體的結(jié)構(gòu)慢慢變得密實(shí)緊湊,且在添加量為20 mL時(shí)開(kāi)始有少量較小的固體顆粒出現(xiàn),加入25 mL時(shí)固體顆粒多且顆粒較大．

圖9　SEM掃描圖片

建筑泥漿中以無(wú)機(jī)黏土礦物為主,污泥顆粒粒徑相對(duì)較大,自然沉降效果較差,且污泥顆粒表面所帶電荷正負(fù)不均,因此影響沉降過(guò)程的因素較多,單純的電中和、壓縮雙電層作用已經(jīng)不能有效地進(jìn)行絮凝泥水分離,而投加APAM后,其黏性和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)泥漿顆粒產(chǎn)生了較強(qiáng)的吸附架橋作用,形成堅(jiān)固、不易破碎的大塊絮狀體,使固液分離,便于污泥泥水分離[14]．

3.2水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果及分析

對(duì)泥水分離后的上清液加入APAM絮凝劑后,泥水分離效果最佳．

由圖10(a)可知,絮凝劑的投加量從15 mL到30 mL的過(guò)程中,過(guò)濾水的COD逐漸呈增大趨勢(shì),且絮凝劑投加量從25 mL到30 mL時(shí)，COD斜率較大,COD的增大較快(從50.35 mg/L增加到62 mg/L)，略高于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)．這可能是因?yàn)樾跄齽┑挠昧窟^(guò)多,導(dǎo)致帶負(fù)電荷的膠體和懸浮物轉(zhuǎn)而帶正電，而相互排斥,使所形成的絮凝體重新變成穩(wěn)定的膠體,導(dǎo)致絮凝效果下降．

由圖10(b)可以看出,絮凝劑的投加量由15 mL增加到30 mL的過(guò)程中,過(guò)濾水的TN先增大而后又減小,變化范圍在5.33～7.70 mg/L,能夠滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn),可以直接排放到河道、湖泊和市政管道中．這說(shuō)明有機(jī)絮凝劑對(duì)總氮具有一定的去除作用．

由圖10(c)可知,絮凝劑的投加量由15 mL增加到30 mL的過(guò)程中,過(guò)濾水的TP逐漸變小,從0.089 mg/L下降到0.087 mg/L,遠(yuǎn)小于0.5 mg/L,能夠滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn),可直接排放到河道、湖泊和市政管道中．

4結(jié)論

1) 有機(jī)絮凝劑具有良好的泥水分離效果,其中陰離子型效果最好．隨著投加量的增大泥水分離泥餅的含水率先減小后增大,泥漿的泥水分離效果先提高后降低,隨著絮凝劑濃度的不斷增大,泥水分離效果逐漸提高,且泥漿的初始含水率越大,所需絮凝劑的體積越少．

(a) CODCr

(b) TN

(c) TP

2) 泥漿濃度、攪拌時(shí)間和強(qiáng)度對(duì)泥漿性能有較大影響．絮凝劑的投加量隨著泥漿濃度的增大而增加;攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致絮凝效果不好,絮團(tuán)松散,不利于壓縮．

3) 在最佳添加量的情況下,COD約為50.35～62.00 mg/L、TN約為5.33～7.70 mg/L,TP約為0.087～0.089 mg/L,濁度較小,基本上都能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),可以直接排放．

4) 通過(guò)SEM發(fā)現(xiàn),APAM絮凝劑對(duì)泥漿顆粒進(jìn)行了黏附橋聯(lián),而從泥漿本身的組成和性質(zhì)分析,加入絮凝劑后能夠快速實(shí)現(xiàn)絮凝和泥水分離的原因不僅有壓縮雙電層作用,更重要的是絮凝劑的吸附架橋作用．

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Experimental study on rapid separation between water and slurry from construction engineering

Liang Zhishui1Yang Caiqian1,2Gao Haiying1Wu Zhiren3

(1School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China)(2Key Laboratory of Concrete and Prestressed Concrete Structures of Ministry of Education, Southeast University, Nanjing 210096, China)(3School of the Environment and Safety Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)

Abstract:To study the properties of rapid separation between water and slurry from construction engineering and improve its separation rate, Experiments in chemical flocculation methods were conducted, the influence on the performances of rapid separation between water and slurry by different flocculants including inorganic flocculants, organic polymer flocculants and composite flocculation were analyzed and the relationships among the type and adding amount of flocculants and the efficiency of separation between water and slurry were obtained. The results showed that organic flocculants had a relatively better effect compared with the inorganic flocculants and composite flocculants, and the moisture content of dewatered slurry could be reduced to below 50%. With respect to the components and properties of construction slurry, the mechanism of separation between water and construction slurry was not only compression of double electric layer between organic flocculants and slurry particles, but also the effects of adsorption bridging action. What’s more, the A standard of TN and TP and B standard of CODcrhad been obtained from experiments of water quality monitoring according to the “discharge standard of pollutants for municipal wastewater treatment plant”.

Key words:construction mud; rapid separation between water and slurry; flocculation; moisture content; flocculation mechanism

doi:10.3969/j.issn.1001-0505.2016.02.031

收稿日期:2015-06-05.

作者簡(jiǎn)介:梁止水(1988—)，男，博士生；楊才千(聯(lián)系人)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，ycqjxx@hotmail.com.

基金項(xiàng)目:“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2013BAC05B02)、江蘇省普通高校研究生創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目(KYLX15_0083)、南京市科技發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2014sc312035).

中圖分類號(hào):TU41

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1001-0505(2016)02-0427-07

引用本文: 梁止水，楊才千，高海鷹,等.建筑工程廢棄泥漿快速泥水分離試驗(yàn)研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,46(2):427-433. DOI:10.3969/j.issn.1001-0505.2016.02.031.