1概述隨著城鎮化建設高速發展，工程廢漿產出量越來越多，不僅嚴重污染環境、浪費資源，而且超過了城市對工程廢漿的處置能力，阻礙城市建設的發展。根據對工程廢漿成分檢測重量的70%~80%為水，其余為固相。廢漿中水的存在形式，主要以自由水與結合水的形式，以粘土顆粒對其作用力強弱分為強結合水與弱結合水，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，液固相含量會產生波動，固相成分中鉆屑、礫粒組、砂粒組在廢漿中極不穩定，受重力場影響大，可以通過物理方式將其從分散體系中分離出來；粉粒組由原生礦物與次生礦物組成，粒徑范圍5~75μm，屬粘粒組過渡相，長時間靜置不穩定，微帶負電，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質組成，粒徑小于5μm，帶負電，與水結合形成雙電層的水化膜，幾乎不受重力場影響，在廢漿中以懸浮體和膠體形式存在[3]，其穩定性極好，用物理方法難以分離，這些特性是導致該類廢漿具有污染性、處置技術復雜、處置成本高的關鍵因素。

2工程廢漿處置方式與技術路線

工程廢漿的處置方式總體上講分兩類：一類是直接排放，該方法是我國當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，稱為廢漿處理，根據廢漿處理機理不同，其處理方法也不同，具體處理方法見圖1。目前市場上常采用組合方法處理廢漿，例如先沉淀后固化法[4]、先絮凝后過濾法[5]、絮凝（藥劑）真空預壓法等[6]。

3工程廢漿直接排放該方式是通過專用車輛或船只將廢漿運抵指定地點，其處置效率高、處理量大、成本低，但對消納場地及運輸管理要求高，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小于5μm，實際上廢漿固液分離所需時間遠大于表2所示時間。直接排放作為廢漿處置方式本身沒有問題，只是高粘型的廢漿很少直接被利用，往往需要經處理后再利用，而低粘型的廢漿只需經過自然沉淀或簡單處理便可重復利用，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、整體規劃、循環利用方面結合得非常好，將廢漿排放到橫沙島東側預先規劃區，然后利用排水固結方法，將廢漿轉化成可利用的土地，代替從海中吹填造地。圖2為溫州地區與上海地區典型工程廢漿顆分曲線，溫州地區粘粒含量大于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溫州地區與上海地區典型工程廢漿顆分曲線

4工程廢漿的處理目前國內工程廢漿處理的技術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固化法固化法的機理是向工程廢漿中加入合適的固化劑，使其轉化成膠結強度較大的固體。固化劑主要分為有機聚合物類與無機鹽類。有機固化劑應用范圍廣，固化效果好，但成本高，易產生二次污染。無機固化劑原料易購、成本低，施工方便，水穩性好、解毒效果好，分為普通固化劑與高效固化劑。普通無機固化劑，一般以硅酸鹽水泥為主體配方，并輔以助凝劑和調凝劑，一般加量為廢漿重量的15%~25%，硬化時間一般小于72h，處理成本大約150元/m3。高效固化劑又稱復合型固化劑，主要成分為石膏、石灰、礦渣微粉、激發劑及其他，加量一般為廢漿重量的5%~10%，硬化時間快，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理是在外力作用下，使得廢漿中固液兩相分開，依據外力性質不同，主要分為沉淀法（重力場作用）、機械分離法（機械力作用）、電滲法（電場作用）。

4.2.1沉淀法沉淀法是最簡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，常常結合其他方法來加快處理速度，或者減少廢漿處理量。沉淀法的操作很簡單：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，有時為了加快固液分離速度，也會加入外添藥劑。

4.2.2機械分離法2由圖2可知，廢漿中80%以上為穩定的細小顆粒，很難用過濾法直接對其進行固液分離，故在過濾前要對廢漿進行預處理[8]，預處理的目的是使廢漿中的小顆粒聚集大顆粒，破壞其穩定性，提高滲透性，減小過濾阻力，但經過預處理后的廢漿含水率仍然很高，需要通過機械方法進行二次脫水，形成清水與濾餅，機械分離的作用機理是對預處理后的廢漿產生壓力差，提高固液分離效率。根據機械所提供力性質不同，機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處理技術和機械分離方法。

（1）有機絮凝技術。絮凝作用機理：利用某類高聚物特性，主要為聚丙烯酰胺（PAM）及其衍生物，其水解后能產生長分子鏈，長鏈上分布兩類基團，一類為吸附基（-CONH2），能吸附泥漿中固相顆粒，通過高聚物本身的鏈節旋轉運動，將固相顆粒聚集在一起形成大團顆粒而沉淀；另一類為親水基團（-C00-），由于其帶電能使分子鏈相互排斥而伸展開來，有利于長鏈吸附更多固相顆粒而形成“架橋”作用。廢漿的絮凝反應一般選擇陰離子型PAM，分子量宜選用1000萬左右，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，且存在最優用量，最優用量根據絮凝效果來判定，建議先在試驗室中測試最優用量，如圖3所示，有機絮凝在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）無機凝集技術。無機凝集作用機理：廢漿固液分離困難的原因是其中存在較多帶負電的固相小顆粒，并且其穩定性與顆粒表面電位大小有直接關系，詳見表3。凝集作用是向廢漿中加入無機凝集劑，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合水，同時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，顆粒間力學穩定被破壞，小顆粒便聚集成大顆粒，從體系中分離出來。廢漿的凝集劑一般選擇高價可溶性鹽，先將凝集劑稀釋再加入到廢漿中并攪拌均勻，也存在最優用量，如圖所示，與有機絮凝效果不同，無機凝集效果較緩慢，一般靜置24h后約10%~20%清水上返，其余部分呈“果凍”狀，類似為點鹵后的“豆腐腦”。從工藝上比較，無機凝集反應比有效絮凝反應更簡便，但藥劑成本略高，以Ca2+為例，大約5元/m3。

（3）混合絮凝。混合絮凝是將有機絮凝與無機凝集技術結合起來，主要解決廢漿中粘粒過多、機械脫水效率低的問題，具體技術措施：先向廢漿中投入少量無機凝集劑，使得粘粒電位稍降低，穩定性下降，再加入有機絮凝劑。由于粘粒活性降低，有利于酰胺基團捕獲，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電的固相小顆粒，并且其穩定性與顆粒表面電位大小有直接關系。凝集作用是向廢漿中加入無機凝集劑，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合水，同時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，顆粒間力學穩定被破壞，小顆粒便聚集成大顆粒，從體系中分離出來。水速度，提高固液分離效率，經統計，綜合藥劑成本較單一藥劑成本還低，但處理工藝相對復雜。

（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行預處理，否則只能分離粒徑大于75μm的砂粒。目前市場常用的離心分離設備有兩款，即水力旋流分離機和臥螺離心機。水力旋流分離機是在外力作用下，廢漿以高流速沿切線方向進入旋流器內筒并產生離心運動，固相顆粒沿著旋流器內壁向下運動，液相由于旋流器豎向結構變化形成壓力差而向上運動，從而產生固液分離。臥螺離心機是通過電機驅動轉筒旋轉，使廢漿獲得離心條件，固相顆粒附著在轉筒內壁，內置螺旋葉片將固相物推送出來，而液相從反方向流出，實現固液分離。

（5）壓力分離法。壓力分離屬于過濾分離法，對預處理后的廢漿施以壓力，固相被截留在濾布上，液相快速透過濾布，形成固液分離，現在市場常用的廢漿分離設備有：板框壓濾機與帶式壓濾機

①Plate and frame filter press：利用專用泥漿泵將預處理后廢漿壓入板框機內空腔里，由于壓力作用，液相透過泥餅與濾布被排出，固相被濾布截留形成泥餅。板框壓濾是目前市場上廢漿處理最常用的設備，泥餅含水率可低于40%，液相很清澈，一般單臺日處理量200~400m3，處理成本20~30元/m3，但設備體積較大，占用場地面積也大。

②帶式壓濾機：廢漿絮凝后被輸送到壓濾機的濾帶上，部分自由水由濾帶直接過濾掉，絮體進入濾帶間加壓區再次被擠壓脫水形成泥餅，帶式壓濾機只適合有機絮凝或混合絮凝的廢漿，其分離效果與絮凝效果直接相關，濾餅厚度10~15mm，含水率高于板框機泥餅。與板框壓濾不同，能實現連續分離作業，處理成本與板框機差不多，單臺日處理量與板框機也差不多。4.2.3電滲法利用土顆粒帶負電和水分子具有極性的特性，在電場作用下，土顆粒向陽極移動形成電泳，水分子向陰極移動形成電滲。電滲法用于廢漿的固液分離優點是不用對廢漿進行預處理，而且電滲法對廢漿中的粘粒特性并不敏感，電滲法通常與真空預壓法聯合以提高排水效率，但是在實際應用過程中仍存在一些問題：能耗波動較大，后期排水效果不明顯，對不同類型的泥漿其排水效果差異性較大，目前，很少進行大規模廢漿處理應用，常用于污染土、污泥脫水處理項目，處理成本明顯比沉淀法和機械分離法高。

5建議與期望工程廢漿作為工程活動過程中常見排放物，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，保護環境，而不是將廢漿轉變成另一種廢物。堅持廢漿科學處理符合我國堅持節約資源和保護環境的基本國策，針對當前工程廢漿處量方面的不足，現提出如下建議：

（1）堅持科學處置：應根據廢漿性能與處置條件選擇合理的處置方法，不宜強行選擇統一的處置方法；鼓勵企業根據自身實力和場地條件，選擇高效、環保的處置方式，鼓勵施工單位通過對工程廢漿的凈化、改良，增加泥漿循環利用次數，盡量減少廢漿排放量；政府引導并鼓勵全社會通過技術創新，積極使用無泥漿或少泥漿施工技術，淘汰落后的、高污染、高排放的施工工藝。

（2）堅持資源循環利用路線：工程廢漿之所以形成社會關注問題，就是廢漿未得到充分利用，而是當作廢物存放，這種處置方法當然不可持續。工程廢漿的處置方式應與當地產業特點相結合，鼓勵對廢漿進行多元化利用，鼓勵對廢漿中的成分進行分類利用，只有形成完整產業鏈才能保證廢漿處置可持續，這方面要通過政府引導、企業主導、社會共同參與才能解決。（3）提高對廢漿的認識：國內有許多地區對廢漿的處置很重視，甚至成立了專門職能管理部門，他們很重視廢漿產量、運輸、結算等管理方面，關注其他地區的成功管理模式，對廢漿綜合利用很少關注。主要原因是管理者或決策者對廢漿缺乏全面認識，更談不上合理利用，故加強對本地區的廢漿的研究顯得十分必要。