1概述隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)高速發(fā)展，工程廢漿產(chǎn)出量越來(lái)越多，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境、浪費(fèi)資源，而且超過(guò)了城市對(duì)工程廢漿的處置能力，阻礙城市建設(shè)的發(fā)展。根據(jù)對(duì)工程廢漿成分檢測(cè)重量的70%~80%為水，其余為固相。廢漿中水的存在形式，主要以自由水與結(jié)合水的形式，以粘土顆粒對(duì)其作用力強(qiáng)弱分為強(qiáng)結(jié)合水與弱結(jié)合水，一般處理廢漿中的水是指其中自由水；固相成分主要為鉆屑、礫粒組、砂粒組、粉粒組、粘粒組[1-2]，詳見表1。

由于地層差異及施工工藝不同，液固相含量會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，固相成分中鉆屑、礫粒組、砂粒組在廢漿中極不穩(wěn)定，受重力場(chǎng)影響大，可以通過(guò)物理方式將其從分散體系中分離出來(lái)；粉粒組由原生礦物與次生礦物組成，粒徑范圍5~75μm，屬粘粒組過(guò)渡相，長(zhǎng)時(shí)間靜置不穩(wěn)定，微帶負(fù)電，多以懸浮體形式分布于廢漿中，難以從分散系中分離；粘粒組由次生粘土礦物與有機(jī)質(zhì)組成，粒徑小于5μm，帶負(fù)電，與水結(jié)合形成雙電層的水化膜，幾乎不受重力場(chǎng)影響，在廢漿中以懸浮體和膠體形式存在[3]，其穩(wěn)定性極好，用物理方法難以分離，這些特性是導(dǎo)致該類廢漿具有污染性、處置技術(shù)復(fù)雜、處置成本高的關(guān)鍵因素。

2工程廢漿處置方式與技術(shù)路線

工程廢漿的處置方式總體上講分兩類：一類是直接排放，該方法是我國(guó)當(dāng)前最主要的工程廢漿處置方式。另一類是改變了廢漿的成分與狀態(tài)，稱為廢漿處理，根據(jù)廢漿處理機(jī)理不同，其處理方法也不同，具體處理方法見圖1。目前市場(chǎng)上常采用組合方法處理廢漿，例如先沉淀后固化法[4]、先絮凝后過(guò)濾法[5]、絮凝（藥劑）真空預(yù)壓法等[6]。

3工程廢漿直接排放該方式是通過(guò)專用車輛或船只將廢漿運(yùn)抵指定地點(diǎn)，其處置效率高、處理量大、成本低，但對(duì)消納場(chǎng)地及運(yùn)輸管理要求高，不適合高粘粒型廢漿，即以粘土為主的地層形成的廢漿。根據(jù)斯托克斯（Stokes）定律：粒子下沉速度v=2γ2（ρ固-ρ介）/9ηg，理論上懸浮在水中的土顆粒下降1cm所需要時(shí)間見表2，在自然條件下，決定固相顆粒沉降速度是粒徑，粘土顆粒粒徑大多數(shù)小于5μm，實(shí)際上廢漿固液分離所需時(shí)間遠(yuǎn)大于表2所示時(shí)間。直接排放作為廢漿處置方式本身沒(méi)有問(wèn)題，只是高粘型的廢漿很少直接被利用，往往需要經(jīng)處理后再利用，而低粘型的廢漿只需經(jīng)過(guò)自然沉淀或簡(jiǎn)單處理便可重復(fù)利用，故直接排放法較適合處置低粘型的廢漿。上海市在工程廢漿排放、整體規(guī)劃、循環(huán)利用方面結(jié)合得非常好，將廢漿排放到橫沙島東側(cè)預(yù)先規(guī)劃區(qū)，然后利用排水固結(jié)方法，將廢漿轉(zhuǎn)化成可利用的土地，代替從海中吹填造地。圖2為溫州地區(qū)與上海地區(qū)典型工程廢漿顆分曲線，溫州地區(qū)粘粒含量大于30%，粉粘含量小于40%，屬典型高粘型廢漿；上海地區(qū)粘粒含量小于30%，粉粒大于50%，屬典型低粘型廢漿。圖2溫州地區(qū)與上海地區(qū)典型工程廢漿顆分曲線

4工程廢漿的處理目前國(guó)內(nèi)工程廢漿處理的技術(shù)線路是直接固化與固液分離[7]，涉及到具體操作，常常是兩種或多種處理方法組合，下面分別介紹常用的幾種工程廢漿處理方法。

4.1固化法固化法的機(jī)理是向工程廢漿中加入合適的固化劑，使其轉(zhuǎn)化成膠結(jié)強(qiáng)度較大的固體。固化劑主要分為有機(jī)聚合物類與無(wú)機(jī)鹽類。有機(jī)固化劑應(yīng)用范圍廣，固化效果好，但成本高，易產(chǎn)生二次污染。無(wú)機(jī)固化劑原料易購(gòu)、成本低，施工方便，水穩(wěn)性好、解毒效果好，分為普通固化劑與高效固化劑。普通無(wú)機(jī)固化劑，一般以硅酸鹽水泥為主體配方，并輔以助凝劑和調(diào)凝劑，一般加量為廢漿重量的15%~25%，硬化時(shí)間一般小于72h，處理成本大約150元/m3。高效固化劑又稱復(fù)合型固化劑，主要成分為石膏、石灰、礦渣微粉、激發(fā)劑及其他，加量一般為廢漿重量的5%~10%，硬化時(shí)間快，一般小于48h，處理成本大約100元/m3。

4.2固液分離法固液分離法的機(jī)理是在外力作用下，使得廢漿中固液兩相分開，依據(jù)外力性質(zhì)不同，主要分為沉淀法（重力場(chǎng)作用）、機(jī)械分離法（機(jī)械力作用）、電滲法（電場(chǎng)作用）。

4.2.1沉淀法沉淀法是最簡(jiǎn)單且成本最低的廢漿處理方法，仍被廣泛使用的廢漿處理方法，適合處理低粘型廢漿，尤其針對(duì)殘坡積地層廢漿，沉淀法往往不是單一廢漿處理方法，常常結(jié)合其他方法來(lái)加快處理速度，或者減少?gòu)U漿處理量。沉淀法的操作很簡(jiǎn)單：將廢漿放在廢漿池中靜置，然將上層清水排出，降低其含水率，有時(shí)為了加快固液分離速度，也會(huì)加入外添藥劑。

4.2.2機(jī)械分離法2由圖2可知，廢漿中80%以上為穩(wěn)定的細(xì)小顆粒，很難用過(guò)濾法直接對(duì)其進(jìn)行固液分離，故在過(guò)濾前要對(duì)廢漿進(jìn)行預(yù)處理[8]，預(yù)處理的目的是使廢漿中的小顆粒聚集大顆粒，破壞其穩(wěn)定性，提高滲透性，減小過(guò)濾阻力，但經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的廢漿含水率仍然很高，需要通過(guò)機(jī)械方法進(jìn)行二次脫水，形成清水與濾餅，機(jī)械分離的作用機(jī)理是對(duì)預(yù)處理后的廢漿產(chǎn)生壓力差，提高固液分離效率。根據(jù)機(jī)械所提供力性質(zhì)不同，機(jī)械分離法可分為離心分離法、壓力分離法、吸力分離法三大類，下面分別介紹常用的廢漿預(yù)處理技術(shù)和機(jī)械分離方法。

（1）有機(jī)絮凝技術(shù)。絮凝作用機(jī)理：利用某類高聚物特性，主要為聚丙烯酰胺（PAM）及其衍生物，其水解后能產(chǎn)生長(zhǎng)分子鏈，長(zhǎng)鏈上分布兩類基團(tuán)，一類為吸附基（-CONH2），能吸附泥漿中固相顆粒，通過(guò)高聚物本身的鏈節(jié)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將固相顆粒聚集在一起形成大團(tuán)顆粒而沉淀；另一類為親水基團(tuán)（-C00-），由于其帶電能使分子鏈相互排斥而伸展開來(lái)，有利于長(zhǎng)鏈吸附更多固相顆粒而形成“架橋”作用。廢漿的絮凝反應(yīng)一般選擇陰離子型PAM，分子量宜選用1000萬(wàn)左右，先將PAM以濃度1‰稀釋水解，然后緩慢加入廢漿中并均勻攪拌，根據(jù)廢漿濃度及粘粒含量，一般PAM用量為廢漿的0.1‰左右，且存在最優(yōu)用量，最優(yōu)用量根據(jù)絮凝效果來(lái)判定，建議先在試驗(yàn)室中測(cè)試最優(yōu)用量，如圖3所示，有機(jī)絮凝在10min即可完成，一般可排出上清液體積占總體積50%，絮凝劑成本約2.5元/m3。

（2）無(wú)機(jī)凝集技術(shù)。無(wú)機(jī)凝集作用機(jī)理：廢漿固液分離困難的原因是其中存在較多帶負(fù)電的固相小顆粒，并且其穩(wěn)定性與顆粒表面電位大小有直接關(guān)系，詳見表3。凝集作用是向廢漿中加入無(wú)機(jī)凝集劑，降低顆粒電位，一方面使顆粒水化膜厚度減小并釋放部分弱結(jié)合水，同時(shí)因顆粒間距減小而引起分子間吸引力（范德華力）增大；另一方面使得顆粒間靜電斥力減小。由于上述原因，顆粒間力學(xué)穩(wěn)定被破壞，小顆粒便聚集成大顆粒，從體系中分離出來(lái)。廢漿的凝集劑一般選擇高價(jià)可溶性鹽，先將凝集劑稀釋再加入到廢漿中并攪拌均勻，也存在最優(yōu)用量，如圖所示，與有機(jī)絮凝效果不同，無(wú)機(jī)凝集效果較緩慢，一般靜置24h后約10%~20%清水上返，其余部分呈“果凍”狀，類似為點(diǎn)鹵后的“豆腐腦”。從工藝上比較，無(wú)機(jī)凝集反應(yīng)比有效絮凝反應(yīng)更簡(jiǎn)便，但藥劑成本略高，以Ca2+為例，大約5元/m3。

（3）混合絮凝。混合絮凝是將有機(jī)絮凝與無(wú)機(jī)凝集技術(shù)結(jié)合起來(lái)，主要解決廢漿中粘粒過(guò)多、機(jī)械脫水效率低的問(wèn)題，具體技術(shù)措施：先向廢漿中投入少量無(wú)機(jī)凝集劑，使得粘粒電位稍降低，穩(wěn)定性下降，再加入有機(jī)絮凝劑。由于粘粒活性降低，有利于酰胺基團(tuán)捕獲，并形成更大的絮體，絮體沉降速度更快；又由于粘粒水化膜變溥，絮體的滲透性提高，有利于提高絮體脫分離困難的原因是其中存在較多帶負(fù)電的固相小顆粒，并且其穩(wěn)定性與顆粒表面電位大小有直接關(guān)系。凝集作用是向廢漿中加入無(wú)機(jī)凝集劑，降低顆粒電位，一方面使顆粒水化膜厚度減小并釋放部分弱結(jié)合水，同時(shí)因顆粒間距減小而引起分子間吸引力（范德華力）增大；另一方面使得顆粒間靜電斥力減小。由于上述原因，顆粒間力學(xué)穩(wěn)定被破壞，小顆粒便聚集成大顆粒，從體系中分離出來(lái)。水速度，提高固液分離效率，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，綜合藥劑成本較單一藥劑成本還低，但處理工藝相對(duì)復(fù)雜。

（4）離心分離法。在離心作用下，物料比重不同所獲得離心力大小也不同，且比重差越大分離效果越好，廢漿離心分離即依據(jù)該原理。為了獲得更大固液比重差，故在廢漿離心分離前也要進(jìn)行預(yù)處理，否則只能分離粒徑大于75μm的砂粒。目前市場(chǎng)常用的離心分離設(shè)備有兩款，即水力旋流分離機(jī)和臥螺離心機(jī)。水力旋流分離機(jī)是在外力作用下，廢漿以高流速沿切線方向進(jìn)入旋流器內(nèi)筒并產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)，固相顆粒沿著旋流器內(nèi)壁向下運(yùn)動(dòng)，液相由于旋流器豎向結(jié)構(gòu)變化形成壓力差而向上運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生固液分離。臥螺離心機(jī)是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，使廢漿獲得離心條件，固相顆粒附著在轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁，內(nèi)置螺旋葉片將固相物推送出來(lái)，而液相從反方向流出，實(shí)現(xiàn)固液分離。

（5）壓力分離法。壓力分離屬于過(guò)濾分離法，對(duì)預(yù)處理后的廢漿施以壓力，固相被截留在濾布上，液相快速透過(guò)濾布，形成固液分離，現(xiàn)在市場(chǎng)常用的廢漿分離設(shè)備有：板框壓濾機(jī)與帶式壓濾機(jī)

①板框壓濾機(jī)：利用專用泥漿泵將預(yù)處理后廢漿壓入板框機(jī)內(nèi)空腔里，由于壓力作用，液相透過(guò)泥餅與濾布被排出，固相被濾布截留形成泥餅。板框壓濾是目前市場(chǎng)上廢漿處理最常用的設(shè)備，泥餅含水率可低于40%，液相很清澈，一般單臺(tái)日處理量200~400m3，處理成本20~30元/m3，但設(shè)備體積較大，占用場(chǎng)地面積也大。

②帶式壓濾機(jī)：廢漿絮凝后被輸送到壓濾機(jī)的濾帶上，部分自由水由濾帶直接過(guò)濾掉，絮體進(jìn)入濾帶間加壓區(qū)再次被擠壓脫水形成泥餅，帶式壓濾機(jī)只適合有機(jī)絮凝或混合絮凝的廢漿，其分離效果與絮凝效果直接相關(guān)，濾餅厚度10~15mm，含水率高于板框機(jī)泥餅。與板框壓濾不同，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離作業(yè)，處理成本與板框機(jī)差不多，單臺(tái)日處理量與板框機(jī)也差不多。4.2.3電滲法利用土顆粒帶負(fù)電和水分子具有極性的特性，在電場(chǎng)作用下，土顆粒向陽(yáng)極移動(dòng)形成電泳，水分子向陰極移動(dòng)形成電滲。電滲法用于廢漿的固液分離優(yōu)點(diǎn)是不用對(duì)廢漿進(jìn)行預(yù)處理，而且電滲法對(duì)廢漿中的粘粒特性并不敏感，電滲法通常與真空預(yù)壓法聯(lián)合以提高排水效率，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題：能耗波動(dòng)較大，后期排水效果不明顯，對(duì)不同類型的泥漿其排水效果差異性較大，目前，很少進(jìn)行大規(guī)模廢漿處理應(yīng)用，常用于污染土、污泥脫水處理項(xiàng)目，處理成本明顯比沉淀法和機(jī)械分離法高。

5建議與期望工程廢漿作為工程活動(dòng)過(guò)程中常見排放物，但并非廢物，其中的主要成分水、砂、粘土均是可利用的寶貴資源，廢漿處置的目的是資源再利用，保護(hù)環(huán)境，而不是將廢漿轉(zhuǎn)變成另一種廢物。堅(jiān)持廢漿科學(xué)處理符合我國(guó)堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，針對(duì)當(dāng)前工程廢漿處量方面的不足，現(xiàn)提出如下建議：

（1）堅(jiān)持科學(xué)處置：應(yīng)根據(jù)廢漿性能與處置條件選擇合理的處置方法，不宜強(qiáng)行選擇統(tǒng)一的處置方法；鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)自身實(shí)力和場(chǎng)地條件，選擇高效、環(huán)保的處置方式，鼓勵(lì)施工單位通過(guò)對(duì)工程廢漿的凈化、改良，增加泥漿循環(huán)利用次數(shù)，盡量減少?gòu)U漿排放量；政府引導(dǎo)并鼓勵(lì)全社會(huì)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，積極使用無(wú)泥漿或少泥漿施工技術(shù)，淘汰落后的、高污染、高排放的施工工藝。

（2）堅(jiān)持資源循環(huán)利用路線：工程廢漿之所以形成社會(huì)關(guān)注問(wèn)題，就是廢漿未得到充分利用，而是當(dāng)作廢物存放，這種處置方法當(dāng)然不可持續(xù)。工程廢漿的處置方式應(yīng)與當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合，鼓勵(lì)對(duì)廢漿進(jìn)行多元化利用，鼓勵(lì)對(duì)廢漿中的成分進(jìn)行分類利用，只有形成完整產(chǎn)業(yè)鏈才能保證廢漿處置可持續(xù)，這方面要通過(guò)政府引導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)、社會(huì)共同參與才能解決。（3）提高對(duì)廢漿的認(rèn)識(shí)：國(guó)內(nèi)有許多地區(qū)對(duì)廢漿的處置很重視，甚至成立了專門職能管理部門，他們很重視廢漿產(chǎn)量、運(yùn)輸、結(jié)算等管理方面，關(guān)注其他地區(qū)的成功管理模式，對(duì)廢漿綜合利用很少關(guān)注。主要原因是管理者或決策者對(duì)廢漿缺乏全面認(rèn)識(shí)，更談不上合理利用，故加強(qiáng)對(duì)本地區(qū)的廢漿的研究顯得十分必要。