一种盾构渣土现场处理及资源化的系统论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种盾构渣土现场处理及资源化的系统，该系统包括洗砂机、泥浆槽、泥浆调整罐和压滤机，洗砂机的泥浆液输出口与泥浆槽的泥浆液输入口连通，泥浆槽的泥浆液输出口与泥浆调整罐的泥浆液输入口连通，泥浆调整罐的剩余污泥输出口与压滤机的剩余污泥输入口连通；洗砂机、泥浆调整罐和压滤机设于泥浆槽的上方，泥浆槽设于施工场地的地表下方。本实用新型系统，通过优化各装置的位置，使得各个装置紧密相连，相辅相成，运行维护成本低，具有结构简单、运行稳定、使用寿命长、占地面积小、可操作性强等优点，能够弥补盾构现场施工面积窄、盾构渣土无法大量存放的缺点，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

主设计要求

1.一种盾构渣土现场处理及资源化的系统，其特征在于，所述系统包括泥浆槽(2)、泥浆调整罐(3)、压滤机(4)以及用于对盾构渣土进行洗脱和筛分的洗砂机(1)；所述洗砂机(1)的泥浆液输出口与泥浆槽(2)的泥浆液输入口连通，所述泥浆槽(2)的泥浆液输出口与泥浆调整罐(3)的泥浆液输入口连通，所述泥浆调整罐(3)的剩余污泥输出口与压滤机(4)的剩余污泥输入口连通；所述洗砂机(1)、泥浆调整罐(3)和压滤机(4)设于泥浆槽(2)的上方，所述泥浆槽(2)设于施工场地的地表下方。

设计方案

2.根据权利要求1所述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，其特征在于，所述泥浆槽(2)的泥浆液输出口与泥浆调整罐(3)的泥浆液输入口通过第一泥浆输送管(5)连通，所述第一泥浆输送管(5)上设有用于将泥浆液输送到泥浆调整罐(3)中的泥浆推送泵(7)；所述泥浆调整罐(3)的剩余污泥输出口与压滤机(4)的剩余污泥输入口通过第二泥浆输送管(6)连通，所述第二泥浆输送管(6)上设有用于将剩余污泥输送至压滤机(4)中的污泥压力泵(8)。

3.根据权利要求1或2所述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，其特征在于，所述洗砂机(1)的泥浆液输出口与泥浆槽(2)的泥浆液输入口通过泥浆液导排管(9)连通。

4.根据权利要求1或2所述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，其特征在于，所述系统还包括用于转运洗砂机(1)中成品骨料或压滤机(4)中脱水泥的运输车(10)。

5.根据权利要求1或2所述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，其特征在于，所述系统还包括盾构泥传送管(11)，所述盾构泥传送管(11)与盾构机排泥口(13)连通；所述盾构泥传送管(11)上设有用于将盾构渣土输送至洗砂机(1)中的进泥泵(12)。

6.根据权利要求1或2所述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，其特征在于，所述洗砂机(1)为螺旋洗砂机或轮斗洗砂机；所述泥浆调整罐(3)为絮凝池；所述压滤机(4)为带式压滤机。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于固体废弃物再利用领域，具体涉及一种盾构渣土现场处理及资源化的系统。

背景技术

随着国民经济迅速发展，现代城市交通压力越来越大，促使城市地铁发展迅猛。而现在地铁施工以盾构施工为主，在盾构法地铁隧道施工中，由于大量的水、膨润土、泡沫等添加剂的添加，使得开挖的渣土中含水量较大，渣土外运就成为城市管理者、施工单位最为头疼的问题。如果将含水量很大的渣土直接装车外运，渣土在运输过程中沿路外溢给城市形象带来很不好的影响，这就导致盾构渣土的处理成为了一个技术难题，因此研究一种盾构渣土现场处理及资源化系统和方法是很有必要的。

盾构渣土的场内就地处理，可实现无缝对接，是一种新型废物资源化处理方法，实现了渣土处理“零距离”运输，避免二次污染，其优点包括投资少、能耗低、运营成本较低，最主要的是实现了废弃渣土减量化、无害化、资源化的处理目标。然而，我国大部分地铁施工场地处于城区，施工面积小是限制盾构渣土现场处理技术规模化的主要瓶颈。常规成型设备通常占地面积较大、运行处理步骤较为繁琐，导致无法在城市地铁施工口进行合理布局等问题。

再者，河砂是天然岩石撞击和摩擦形成的一种常见建筑材料。我国主要用于混凝土的配制。一直以来，无论是在农村还是城市地区，河沙对建房都是必不可少的，但近年来我国大部分地区都禁止采砂活动，这就导致了市场沙石价格上涨，增加建筑成本。我国中南和南方地区土壤性质主要属于红壤，粘粒SiO_{2<\/sub>\/Al_{2<\/sub>O_{3<\/sub>为2.0～2.4，粘土矿物以高岭石为主，一般可占粘粒总量的80％～85％，盾构渣土可资源化程度高，因此，研究盾构渣土资源化具有十分重要的意义。}}}

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种占地面积小、可操作性强的盾构渣土现场处理及资源化的系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种盾构渣土现场处理及资源化的系统，所述系统包括泥浆槽、泥浆调整罐、压滤机以及用于对盾构渣土进行洗脱和筛分的洗砂机；所述洗砂机的泥浆液输出口与泥浆槽的泥浆液输入口连通，所述泥浆槽的泥浆液输出口与泥浆调整罐的泥浆液输入口连通，所述泥浆调整罐的剩余污泥输出口与压滤机的剩余污泥输入口连通；所述洗砂机、泥浆调整罐和压滤机设于泥浆槽的上方，所述泥浆槽设于施工场地的地表下方。

上述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，进一步改进的，所述泥浆槽的泥浆液输出口与泥浆调整罐的泥浆液输入口通过第一泥浆输送管连通，所述第一泥浆输送管上设有用于将泥浆液输送到泥浆调整罐中的泥浆推送泵；所述泥浆调整罐的剩余污泥输出口与压滤机的剩余污泥输入口通过第二泥浆输送管连通，所述第二泥浆输送管上设有用于将剩余污泥输送至压滤机中的污泥压力泵。

上述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，进一步改进的，所述洗砂机的泥浆液输出口与泥浆槽的泥浆液输入口通过泥浆液导排管连通。

上述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，进一步改进的，所述系统还包括用于转运洗砂机中成品骨料或压滤机中脱水泥的运输车。

上述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，进一步改进的，所述系统还包括盾构泥传送管，所述盾构泥传送管与盾构机排泥口连通；所述盾构泥传送管上设有用于将盾构渣土输送至洗砂机中的进泥泵。

上述的盾构渣土现场处理及资源化的系统，进一步改进的，所述洗砂机为螺旋洗砂机或轮斗洗砂机；所述泥浆调整罐为絮凝池；所述压滤机为带式压滤机。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型提供了一种盾构渣土现场处理及资源化的系统，包括泥浆槽、泥浆调整罐、压滤机以及用于对盾构渣土进行洗脱和筛分的洗砂机，其中洗砂机的泥浆液输出口与泥浆槽的泥浆液输入口连通，泥浆槽的泥浆液输出口与泥浆调整罐的泥浆液输入口连通，泥浆调整罐的剩余污泥输出口与压滤机的剩余污泥输入口连通；洗砂机、泥浆调整罐和压滤机设于泥浆槽的上方，泥浆槽设于施工场地的地表下方。本实用新型盾构渣土现场处理及资源化的系统，通过优化各装置的位置，使得各个装置紧密相连，相辅相成，运行维护成本低，具有结构简单、运行稳定、使用寿命长、占地面积小、可操作性强等优点，能够弥补盾构现场施工面积窄、盾构渣土无法大量存放的缺点，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

(2)本实用新型盾构渣土现场处理及资源化的系统，可用于对盾构渣土进行处理，通过对盾构渣土进行洗选和筛分，降低盾构渣土的含水率、体积和运输成本，最终产生的成品材料(成品骨料)具有粒径均匀、杂质较少、可直接出售等优点，其中经该系统资源化处理后的渣土可分离为碎石和细砂两部分，碎石(粗骨料)可用于建筑施工或路面垫层施工，细砂可用于水泥制备；进一步的，对洗选和筛分后得到的泥浆液进行破乳、絮凝，通过沉淀和过滤，得到上层清液和剩余污泥，其中上层清液用于对盾构渣土进行洗选，降低生产成本；更进一步的，对剩余污泥进行压滤，得到脱水泥和滤液，其中脱水泥可用于制备砌块，创造了新的经济价值，充分利用了土地资源，节能环保，而滤液可用于对泥浆进行调整以及对盾构渣土进行洗选，降低使用成本的同时，又能有效解决压滤过程中的污水处理问题。利用本实用新型盾构渣土现场处理及资源化的系统处理盾构渣土的方法能够充分利用盾构渣土中的建筑材料，同时在处理过程中也能够实现水资源的循环利用，具有原材料利用率高、价格低、运行成本低、设备损耗小、绿色环保等优点，能够最大限度地实现盾构渣土稳定化、减量化、无害化和资源化，有着较好的应用前景。

附图说明

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

图1为本实用新型实施例1中盾构渣土现场处理及资源化系统的结构示意图。

图例说明：

1、洗砂机；2、泥浆槽；3、泥浆调整罐；4、压滤机；5、第一泥浆输送管；6、第二泥浆输送管；7、泥浆推送泵；8、污泥压力泵；9、泥浆液导排管；10、运输车；11、盾构泥传送管；12、进泥泵；13、盾构机排泥口。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

以下实施例中所采用的材料和仪器，若无特别说明，均为市售。

实施例1：

如图1所示，一种盾构渣土现场处理及资源化的系统，包括泥浆槽2、泥浆调整罐3、压滤机4以及用于对盾构渣土进行洗脱和筛分的洗砂机1，其中洗砂机1的泥浆液输出口与泥浆槽2的泥浆液输入口连通，泥浆槽2的泥浆液输出口与泥浆调整罐3的泥浆液输入口连通，泥浆调整罐3的剩余污泥输出口与压滤机4的剩余污泥输入口连通；洗砂机1、泥浆调整罐3和压滤机4设于泥浆槽2的上方，泥浆槽2设于施工场地的地表下方。本实用新型盾构渣土现场处理及资源化的系统，通过优化各装置的位置，使各个装置紧密相连，相辅相成，运行维护成本低，具有结构简单、运行稳定、使用寿命长、占地面积小、可操作性强等优点，能够弥补盾构现场施工面积窄、盾构渣土无法大量存放的缺点，有着较高的应用价值和较好的应用前景。

本实施例中，泥浆槽2的泥浆液输出口与泥浆调整罐3的泥浆液输入口通过第一泥浆输送管5连通，第一泥浆输送管5上设有用于将泥浆液输送到泥浆调整罐3中的泥浆推送泵7；泥浆调整罐3的剩余污泥输出口与压滤机4的剩余污泥输入口通过第二泥浆输送管6连通，第二泥浆输送管6上设有用于将剩余污泥输送至压滤机4中的污泥压力泵8。

本实施例中，洗砂机1的泥浆液输出口与泥浆槽2的泥浆液输入口通过泥浆液导排管9连通，其中，洗砂机1产生的泥浆液通过泥浆液导排管9输送到泥浆槽2中暂时储存。

本实施例中，上述系统还包括用于转运洗砂机1中成品骨料或压滤机4中脱水泥的运输车10，通过运输车10将成品骨料和脱水泥转运至场外进行资源化利用，其中经该系统资源化处理后的渣土可分离为碎石和细砂两部分，碎石(粗骨料)可用于建筑施工或路面垫层施工，细砂可用于水泥制备。

本实施例中，上述系统还包括盾构泥传送管11，盾构泥传送管11与盾构机排泥口13连通；盾构泥传送管11上设有用于将盾构渣土输送至洗砂机1中的进泥泵12。

本实施例中，洗砂机1、泥浆槽2、泥浆调整罐3、压滤机4、盾构机排泥口13通过管道(如第一泥浆输送管5、第二泥浆输送管6、泥浆液导排管9、盾构泥传送管11等)连通，不仅能够避免传输过程中物料泄漏等问题，还能够进一步降低该系统的占地面积，在保证系统稳定运行的同时进一步提升系统的可操作性和使用寿命。

本实施例中，洗砂机1为轮斗洗砂机，规格(型号)为XS2600，外形尺寸(长×宽×高)为：3520mm×2390mm×2690mm，轮斗直径为2600mm；泥浆调整罐3为絮凝池，即为圆柱形储泥罐，外形尺寸的直径为2000mm，高度为3000mm；压滤机4为带式压滤机，型号为FSDNY500，外形尺寸(长×宽×高)为：3750mm×1050mm×1950mm，滤带宽度为600mm。

本实施例中，进泥泵12、洗砂机1和泥浆槽2构成渣土资源化系统；泥浆推送泵7、泥浆调整罐3、污泥压力泵8和压滤机4构成泥浆处理系统；用于转运洗砂机1中成品骨料或压滤机4中脱水泥的运输车10构成分配系统。

本实施例中，第一泥浆输送管5、第二泥浆输送管6、泥浆液导排管9、盾构泥传送管11均为符合HG2184-91标准的橡胶排泥管。本实施例中，优选的橡胶排泥管额直径为203mm。

本实施例中，泥浆推送泵7、污泥压力泵8、进泥泵12均为单级单吸立式离心泵，型号NL100-16。

一种盾构渣土现场处理及资源化的方法，利用上述本实施例中的盾构渣土现场处理及资源化的系统对盾构渣土进行现场处理，包括以下步骤：

(1)洗砂：利用进泥泵12将盾构机挖掘出来的盾构渣土(含砂率为30％～70％)通过盾构泥传送管11送入洗砂机1的洗槽内，控制转速为1r\/min，在叶轮的带动下翻滚，并互相研磨，除去覆盖渣土中砂石表面的杂质，破坏包覆砂粒的水汽层，以利于脱水；同时加水，形成强大水流，及时将杂质及比重小的异物带走，完成清洗作用，处理能力在30t\/h。干净的碎石和细砂由叶片带走，最后碎石和细砂从旋转的叶轮倒入出料槽，得到成品骨料，由运输车10运出场外，用于后续资源化处理，如建筑施工、制备水泥等，其中成品骨料中碎石的粒径≥5mm，砂的粒径范围在0.15-5mm之间。洗选和筛分后洗的泥浆液从洗砂机1的泥浆液输出口经泥浆液导排管9排至泥浆槽2，进行后续处理。

(2)泥浆调整：利用泥浆推送泵7将泥浆槽2中的泥浆液通过第一泥浆输送管5送入泥浆调整罐3中，按照添加剂与泥浆液的体积比为1∶1000(添加剂的投加量根据现场试验确定)，往泥浆调整罐3中加入添加剂，其中添加剂包括质量浓度为5％的明矾水溶液、质量浓度为12％的聚合氯化铝水溶液、质量浓度为7％的破乳剂水溶液(聚丙烯酰胺水溶液)，三者的体积比为1∶2∶1，然后快速搅拌，使泥浆破乳、絮凝，快速沉淀，过滤，得到上层清液和和剩余污泥，其中所得上层清液回流至步骤(1)中用于对盾构渣土进行洗选。该步骤中，主要是对泥浆液进行调整，处理时间总共为3h。

(3)压滤：利用污泥压力泵8将步骤(2)得到的剩余污泥(含水率为80％～99％)通过第二泥浆输送管6送至压滤机4(带式压滤机)进行压滤，制成泥饼(脱水泥)后由运输车10运出场外，用于后续资源化再利用，如砌块。压滤产生的滤液一部分经回流至泥浆调整罐3中进行循环处理，一部分回流至洗砂机1中用于对盾构渣土进行选洗。

本实用新型盾构渣土现场处理及资源化的系统，占地面积小、可操作性强、成本低廉，最终产生的泥饼含水率低、体积小、设备运行成本低、损耗小、原材料利用率高。测试结构表明，该系统日处理渣土240t，产生粗骨料(碎石)为50t，粒径≥5mm，细砂为100t，粒径范围在0.15-5mm之间，脱水泥(泥饼)含水率为60％。

实施例2：

一种盾构渣土现场处理及资源化的方法，利用上述实施例1中的盾构渣土现场处理及资源化的系统对盾构渣土进行现场处理，包括以下步骤：

(1)洗砂：利用进泥泵12将盾构机挖掘出来的盾构渣土(含砂率为30％～70％)通过盾构泥传送管11送入洗砂机1的洗槽内，控制转速为1.5r\/min，在叶轮的带动下翻滚，并互相研磨，除去覆盖渣土中砂石表面的杂质，破坏包覆砂粒的水汽层，以利于脱水；同时加水，形成强大水流，及时将杂质及比重小的异物带走，完成清洗作用，处理能力在45t\/h。干净的碎石和细砂由叶片带走，最后碎石和细砂从旋转的叶轮倒入出料槽，得到成品骨料，由运输车10运出场外，用于后续资源化处理，如建筑施工、制备水泥等，其中成品骨料中碎石的粒径≥5mm，砂的粒径范围在2-7mm之间。洗选和筛分后洗的泥浆液从洗砂机1的泥浆液输出口经泥浆液导排管9排至泥浆槽2，进行后续处理。

(2)泥浆调整：将利用泥浆推送泵7将泥浆槽2中的泥浆液通过第一泥浆输送管5送入泥浆调整罐3中，按照添加剂与泥浆液的体积比为1∶1000(添加剂的投加量根据现场试验确定)，往泥浆调整罐3中加入添加剂，其中添加剂包括质量浓度为7％的明矾水溶液、质量浓度为15％的聚合氯化铝水溶液、质量浓度为7％的破乳剂水溶液(聚丙烯酰胺水溶液)，三者的体积比为1∶2∶1，然后快速搅拌，使泥浆破乳、絮凝，快速沉淀，过滤，得到上层清液和和剩余污泥，其中所得上层清液回流至步骤(1)中用于对盾构渣土进行洗选。该步骤中，主要是对泥浆液进行调整，处理时间总共为2.5h。

经过测试表明，日处理盾构渣土可达360t，产生粗骨料为75t，粒径≥5mm，细砂为140t，粒径范围在2-7mm之间，脱水泥(泥饼)含水率为65％。

实施例3：

一种盾构渣土现场处理及资源化的方法，利用上述实施例1中的盾构渣土现场处理及资源化的系统对盾构渣土进行现场处理，包括以下步骤：

(1)洗砂：利用进泥泵12将盾构机挖掘出来的盾构渣土(含砂率为30％～70％)通过盾构泥传送管11送入洗砂机1的洗槽内，控制转速为2r\/min，在叶轮的带动下翻滚，并互相研磨，除去覆盖渣土中砂石表面的杂质，破坏包覆砂粒的水汽层，以利于脱水；同时加水，形成强大水流，及时将杂质及比重小的异物带走，完成清洗作用，处理能力在50t\/h。干净的碎石和砂细由叶片带走，最后碎石和细砂从旋转的叶轮倒入出料槽，得到成品骨料，由运输车10运出场外，用于后续资源化处理，如建筑施工、制备水泥等，其中成品骨料中碎石的粒径≥5mm，砂的粒径范围在4-10mm之间。洗选和筛分后洗的泥浆液从洗砂机1的泥浆液输出口经泥浆液导排管9排至泥浆槽2，进行后续处理。

(2)泥浆调整：将利用泥浆推送泵7将泥浆槽2中的泥浆液通过第一泥浆输送管5送入泥浆调整罐3中，按照添加剂与泥浆液的体积比为1∶1000(添加剂的投加量根据现场试验确定)，往泥浆调整罐3中加入添加剂，其中添加剂包括质量浓度为7％的明矾水溶液、质量浓度为15％的聚合氯化铝水溶液、质量浓度为8％的破乳剂水溶液(聚丙烯酰胺水溶液)，三者的体积比为1∶2∶1，然后快速搅拌，使泥浆破乳、絮凝，快速沉淀，过滤，得到上层清液和和剩余污泥，其中所得上层清液回流至步骤(1)中用于对盾构渣土进行洗选。该步骤中，主要是对泥浆液进行调整，处理时间总共为2.5h。

经过测试表明，日处理盾构渣土可达400t，产生粗骨料为83.4t，粒径≥5mm，细砂为155.6t，粒径范围在4-10mm之间，脱水泥(泥饼)含水率为65％。

以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

设计图

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