(1. 浙江省紹興市上虞區(qū)水利局，浙江 紹興 312300；2. 浙江省疏浚工程有限公司，浙江 紹興 313000)

施工技術(shù)

淺談廂式壓濾機(jī)在水利工程中的應(yīng)用

王海鄭紅全

(1. 浙江省紹興市上虞區(qū)水利局，浙江 紹興 312300；2. 浙江省疏浚工程有限公司，浙江 紹興 313000)

傳統(tǒng)清淤工程主要難點(diǎn)在于淤泥的堆放以及后續(xù)淤泥的處置，需要大面積的土地用于堆放淤泥，后續(xù)處置非常困難且處置淤泥的時(shí)間長(zhǎng)；采用廂式壓濾機(jī)進(jìn)行淤泥固化，配套絞吸式挖泥船清淤施工，可以使淤泥快速固化，便于外運(yùn)、堆放以及處置，而且采用壓濾機(jī)固化淤泥所需場(chǎng)地小，便于實(shí)施。

淤泥固化；廂式壓濾機(jī)；應(yīng)用

1 廂式壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理

廂式壓濾機(jī)是集機(jī)、電、液于一體，技術(shù)水平先進(jìn)的分離機(jī)械產(chǎn)品，它由五大部分組成，即機(jī)架部分、過濾部分(濾板、隔膜板、濾布)、拉板部分、液壓部分和電氣控制部分。

機(jī)架部分是機(jī)器的主體，用以支撐過濾機(jī)構(gòu)，連接其他部件。它主要由止推板、壓緊板、油缸體和主梁等部件組成，機(jī)器工作時(shí)，油缸體內(nèi)的活塞推動(dòng)壓緊板，將位于壓緊板與止推板之間的濾板、隔膜板、濾布?jí)壕o，以保證帶有壓力的料漿在濾室內(nèi)進(jìn)行加壓過濾。

過濾部分由按一定次序排列在主梁上的濾板、夾在濾板之間的濾布、隔膜濾板組成，濾板、濾布與隔膜濾板相間排列，形成了若干個(gè)獨(dú)立的過濾單元即濾室。過濾開始時(shí)，料漿在進(jìn)料泵的推動(dòng)下，經(jīng)止推板上的進(jìn)料口進(jìn)入各濾室內(nèi)，并借進(jìn)料泵產(chǎn)生的壓力進(jìn)行過濾。由于濾布的作用，使固體在濾室內(nèi)形成濾餅，濾液由水嘴排出；從進(jìn)氣口通入壓縮空氣或高壓液體鼓動(dòng)隔膜，對(duì)濾餅進(jìn)行壓榨，可進(jìn)一步降低濾餅的含水率。

自動(dòng)拉板部分由減速機(jī)、機(jī)械手、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和暫停裝置等組成。減速電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)鏈條從而帶動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，將濾板逐一拉開，暫停裝置可隨時(shí)控制拉板過程中的停、進(jìn)動(dòng)作，以保證拉板機(jī)卸料的順利實(shí)現(xiàn)。

液壓部分是由驅(qū)動(dòng)壓緊板壓緊或松開濾板的動(dòng)力裝置，配置了柱塞泵及各種控制閥；壓緊濾板時(shí)壓濾機(jī)即進(jìn)入自動(dòng)保壓狀態(tài)，保證過濾所需工作壓力。

目前廂式壓濾機(jī)主要應(yīng)用于化工、石油、冶金、制藥、食品及環(huán)保等行業(yè)的固液分離工序。

2 廂式壓濾機(jī)在水利工程中的應(yīng)用

浙江省開展“五水共治”以來(lái)，大量的江河湖泊急需清淤改善水質(zhì)，傳統(tǒng)的清淤工程淤泥處置是采用自然風(fēng)干堆放，即征一大片土地作為泥漿排泥場(chǎng)，四周做封閉圍堰，泥漿排入排泥場(chǎng)中，經(jīng)過自然沉淀后尾水外排。這種方法需要大面積的土地作為排泥場(chǎng)，泥漿排入堆場(chǎng)后呈流態(tài)，自然風(fēng)干時(shí)間長(zhǎng)，需長(zhǎng)時(shí)間后才能利用。急需一種方法將淤泥迅速轉(zhuǎn)化為干土，既不影響工程的施工工期，又可以將淤泥減量化、資源化，便于運(yùn)輸處置。

紹興市上虞區(qū)虞東河湖綜合整治工程二標(biāo)段合同價(jià)款為1.28億元，主要工程量為皀李湖清淤及淤泥固化121萬(wàn)m3、新建皂李湖堤防1.37km、新建橋梁4座、新建節(jié)制閘2座。其中皀李湖清淤121萬(wàn)m3采用環(huán)保絞吸式挖泥船開挖，若采用傳統(tǒng)的淤泥處置，水下方變成泥漿按1∶3換算，需一個(gè)能容納363萬(wàn)m3泥漿的排泥場(chǎng)，按2m的堆高則需182萬(wàn)m2(即2732畝)的場(chǎng)地，該工程位于上虞南部山區(qū)，土地資源稀缺，無(wú)法找到這么大的土地作為排泥場(chǎng)，因此該工程采用了以廂式壓濾機(jī)進(jìn)行淤泥固化方法施工解決土地征用的難題。縱觀全國(guó)，采用廂式壓濾機(jī)進(jìn)行大規(guī)模的水利工程淤泥固化的先例屈指可數(shù)，沒有什么可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件合理布局固化場(chǎng)地是確保工程進(jìn)度的前提。

2.1 固化場(chǎng)地的建設(shè)

2.1.1 用電申請(qǐng)

廂式壓濾機(jī)及配套設(shè)備均為大功率電器，需專門申請(qǐng)變壓器供電。該工程投入8臺(tái)壓濾機(jī)，額定功率30kW/臺(tái)，進(jìn)漿設(shè)備采用8臺(tái)渣漿泵，額定功率90kW/臺(tái)，加上其他相應(yīng)的輔助設(shè)備，經(jīng)過計(jì)算需申請(qǐng)1000kVA的變壓器，該工程申請(qǐng)了兩臺(tái)500kVA的變壓器。

2.1.2 固化場(chǎng)地的規(guī)劃建設(shè)

固化場(chǎng)地分為固化站、集漿池、清水池、中和池。淤泥固化站占地面積20畝，分為固化車間、均化池、裝載機(jī)回旋場(chǎng)地以及生活辦公場(chǎng)所。固化車間基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土通澆，采用工字鋼搭設(shè)壓濾機(jī)平臺(tái)，平臺(tái)凈高4m以上，確保裝載機(jī)能在平臺(tái)下進(jìn)出鏟泥作業(yè)，廂式壓濾機(jī)布置于平臺(tái)上，壓濾機(jī)平臺(tái)及壓濾機(jī)安裝完成后搭設(shè)固化車間廠房。均化池布置在固化車間西側(cè)，距車間2m，由5mm厚的鋼板焊接而成，尺寸為12m×24m×3m，均化池南北兩側(cè)各布設(shè)4臺(tái)渣漿泵用于壓濾機(jī)進(jìn)漿。固化站東北側(cè)一個(gè)50畝的魚塘作為集漿池用于儲(chǔ)備泥漿，位于固化站北側(cè)一個(gè)約5畝的小池塘用鋼板箱分隔開作為清水池和中和池，集漿池與清水池由明渠連接，尾水進(jìn)入清水池，經(jīng)過進(jìn)一步沉淀后尾水進(jìn)入中和池進(jìn)行中和，尾水達(dá)標(biāo)后排放。

2.2 淤泥固化的施工方法

淤泥固化施工工藝見下頁(yè)圖。

淤泥固化施工工藝圖

2.2.1 集漿池集漿

集漿池的大小是影響整個(gè)固化工程進(jìn)度與成本的重要因素，在施工條件允許的情況下，集漿池越大對(duì)固化工程越有利；集漿池大能給泥漿充分的沉淀時(shí)間，不僅能抽取高濃度的泥漿進(jìn)入壓濾機(jī)，而且減輕了尾水處理的成本。

皀李湖湖區(qū)布設(shè)一艘環(huán)保絞吸式挖泥船進(jìn)行開挖，泥漿通過密封的管道輸送至集漿池，進(jìn)漿口設(shè)置一個(gè)篩分系統(tǒng)，篩分系統(tǒng)由一個(gè)篩網(wǎng)狀的圓滾筒、鋼板箱體以及輸送垃圾石塊的輸送帶組成，泥漿進(jìn)入篩分系統(tǒng)后，把泥漿中的垃圾、石塊均篩分分離并裝車外運(yùn)，純泥漿通過箱體流入集漿池；泥漿在集漿池中沉淀后表面的余水通過明渠排入清水池，始終保持集漿池內(nèi)有高濃度的泥漿。集漿池中泥漿的沉淀主要采用兩種方法。第一種：利用壓淲機(jī)的壓濾水沉淀，壓濾水呈堿性，堿性水能加快泥漿的沉淀，壓濾水通過管道輸送至進(jìn)漿口與泥漿充分混合，對(duì)泥漿沉淀有很好的效果；第二種：加大泥漿流徑，讓泥漿充分自然沉淀，與清水池相連的余水排放明渠設(shè)置在進(jìn)漿口的最遠(yuǎn)處，使泥漿有充分的沉淀時(shí)間。

2.2.2 均化池均化

泥漿在集漿池沉淀后，在集漿池中布置一艘小型的絞吸式挖泥船，抽取高濃度的泥漿通過管道輸送至均化池。在均化池進(jìn)漿口設(shè)置固化劑添加站，采用螺旋輸送機(jī)變量添加；摻有固化劑的泥漿流入均化池后采用安裝在均化池中的攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈?，然后用渣漿泵通過管道輸送至每個(gè)廂式壓濾機(jī)中。

2.2.3 廂式壓濾機(jī)壓濾

該工程采用的廂式壓濾機(jī)為X10MZKGFQ800/2000-UB型，主要參數(shù)為：機(jī)架壓力等級(jí)100N，過濾面積為800m2，濾板大小為2000mm×2000mm；在壓濾機(jī)使用過程中濾由起著關(guān)鍵的作用，其性能的好壞、選型的正確與否都直接影響過濾效果與產(chǎn)量，根據(jù)其材質(zhì)的不同分為滌綸、維綸、丙綸、錦綸等幾種，該工程中濾布采用PA2026型，單絲錦綸濾布；壓濾機(jī)壓濾采用氣壓壓濾。

壓濾機(jī)進(jìn)漿前壓緊板先頂住保壓，確保進(jìn)漿時(shí)濾板間不會(huì)爆漿、漏漿。泥漿在均化池中均化后用渣漿泵輸送至壓濾機(jī)中，根據(jù)壓濾機(jī)進(jìn)漿口管道上的壓力表顯示的壓力判斷壓濾機(jī)中泥漿的填充量，當(dāng)壓力達(dá)到100N時(shí)說明壓濾機(jī)中泥漿填充量已飽和，可以停止進(jìn)漿而開始?jí)簽V，該工程中進(jìn)漿時(shí)間一般在40min左右；壓濾的時(shí)間根據(jù)水嘴出水情況而定，壓濾機(jī)開始?jí)簽V時(shí)要隨時(shí)觀察水嘴出水情況，當(dāng)水嘴出水明顯偏少呈滴狀時(shí)說明壓濾基本完成停止壓濾，壓濾的時(shí)間基本為8min左右；開啟反吹閥門注氣反吹，把濾室中間孔洞中的泥漿以及進(jìn)漿管道中的泥漿反吹到均化池中，防止打開濾板卸泥時(shí)濾板中間孔洞中的泥漿與泥餅一起卸下，影響泥餅的含水率以及泥塊的外運(yùn)，反吹的時(shí)間一般為5s；反吹完成后打開壓榨鼓膜板的氣閥放氣，然后拉開壓緊板，采用機(jī)械手拉開濾板進(jìn)行卸泥；用裝載機(jī)把壓濾機(jī)平臺(tái)下的泥餅往外鏟運(yùn)。壓濾出的濾水通過水嘴進(jìn)入水槽，通過管道自流到集漿池進(jìn)漿口用于泥漿沉淀。

2.2.4 尾水的處理

該工程余水排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求達(dá)到綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，懸浮SS值小于70mg/L，酸堿度pH值在6～9之間；泥漿在集漿池中沉淀后表層余水通過明渠流入清水池中，在清水池入水口設(shè)置一個(gè)余水處理站，布置兩套余水處理裝置；當(dāng)余水SS值超出排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)添加絮凝劑使余水中的懸浮物快速絮凝在清水池中沉淀，使余水SS值達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。均化池中添加固化劑后壓濾水呈堿性，余水需在中和池中加酸中和，使pH值達(dá)標(biāo)后排放；清水池與中和池用鋼板箱體作為圍堰分隔，清水池中的水經(jīng)過鋼池進(jìn)入中和池；在鋼池中設(shè)置一組pH值監(jiān)測(cè)探頭(1號(hào)探頭)、一組自動(dòng)加酸裝置以及一個(gè)攪拌機(jī)，當(dāng)1號(hào)pH值探頭測(cè)出尾水pHgt;8.5(暫設(shè)值，可經(jīng)運(yùn)行調(diào)試后確定具體限值)時(shí)，加酸泵啟動(dòng)加酸，攪拌機(jī)自動(dòng)開啟攪拌中和，當(dāng)pH值下降到7.5時(shí)，加酸泵及攪拌機(jī)自動(dòng)關(guān)停。余水在中和池中充分中和反應(yīng)后，在中和池排放口再設(shè)置一組pH值監(jiān)測(cè)探頭(2號(hào)探頭)，用于監(jiān)測(cè)外排水的pH值，同時(shí)在2號(hào)探頭上安裝一套警報(bào)裝置，當(dāng)2號(hào)探頭測(cè)出尾水pH≥9或pH≤6時(shí)，警報(bào)器自動(dòng)拉響，并且自動(dòng)關(guān)閉排水口，待中和池中水的pH值達(dá)標(biāo)后重新排水。

2.3 淤泥固化的進(jìn)度與質(zhì)量

2.3.1 淤泥固化進(jìn)度情況

壓濾機(jī)固化施工從進(jìn)漿開始到壓濾卸泥重新進(jìn)漿一個(gè)循環(huán)約1h，一天生產(chǎn)24框固化土，每框固化土有119板泥餅，泥餅平均厚度3cm，每框泥餅方量約14.2m3，8臺(tái)壓濾機(jī)按80%的有效生產(chǎn)時(shí)間每天產(chǎn)量為2100m3泥餅，按1∶1.5折算湖區(qū)水下方量為3150m3/天，湖區(qū)清淤月產(chǎn)量達(dá)到94500m3，滿足合同工期600日歷天。

2.3.2 板框壓濾固化土的質(zhì)量情況

固化土的質(zhì)量指標(biāo)為土方的含水率，該工程中設(shè)計(jì)要求固化土土方含水率不大于50%，以便土方外運(yùn)；在施工過程中經(jīng)過測(cè)算，生產(chǎn)的固化土含水率為40%左右，滿足設(shè)計(jì)要示。

3 結(jié) 語(yǔ)

紹興市上虞區(qū)虞東河湖綜合整治工程二標(biāo)段采用廂式壓濾機(jī)進(jìn)行淤泥固化，便于土方外運(yùn)，達(dá)到了淤泥減量化的目的，同時(shí)固化土用于制作建筑材料與種植綠化、回填場(chǎng)地等資源化利用，解決了傳統(tǒng)清淤工程淤泥后續(xù)處置困難、排泥場(chǎng)場(chǎng)地長(zhǎng)時(shí)間不能利用的難題；該工程用于淤泥固化與堆土的場(chǎng)地只有約300畝，解決了傳統(tǒng)清淤工程排泥場(chǎng)面積大、征用困難的問題。根據(jù)該工程施工情況，采用廂式壓濾機(jī)固化淤泥與湖區(qū)的環(huán)保絞吸式挖泥船配套施工，完全能滿足工程的進(jìn)度與質(zhì)量要求，該方法值得在水利工程中推廣應(yīng)用。

DiscussiononApplyingChamberFilterPressinHydraulicEngineering

WANG Hai, ZHENG Hongquan

(1.ZhejiangShaoxingShangyuDistrictWaterConservancyBureau,Shaoxing312300,China;2.ZhejiangPredgingEngineeringCo.,Ltd.,Shaoxing313000,China)

Traditional dredging project has main difficulties of silty piling and subsequent disposal. Large land is required for piling up silt. Subsequent disposal is very difficult with long disposal time of sludge. Chamber filter press is adopted for dredging construction sludge by curing matching cutter-suction dredger. Silt can be cured rapidly for facilitating outward transportation, piling and disposal. Small land is required for adopting filter press in curing silt with convenient construction.

silt curing; chamber filter press; application

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.011.001

TU447

B

1673-8241(2017)011-0001-04