第三章四、泥水分离处理系统
将掘削下来的土砂形成泥水，通过流体进行输出。经分离成土砂和水，最后将土砂排弃的处理系统。在这个处理系统中，将大直径砾石和砂作机械筛分，小颗粒粉砂土、粘土胶体用凝集剂使其形成团粒后，采取强制脱水。通过一次处理分离大颗粒，二次处理分离小颗粒和泥水处理后，部分泥水再次与开挖面循环，其中泥水浓度的控制、开挖面稳定、泥水处理设备的运转以及弃土等所有各个环节，是作为泥水加压式盾构工法系统的一部分，对此一定要从整体的相互关系上来考察。处理中使用的机械设备，根据诸多实绩，正在搜索其最大公约数，以便设备的改造和大型化。对凝集剂的使用也一样，即要适合泥水加压式盾构要求，还要满足环境卫生等问题。对于高分子系有机凝集剂采取避而不用，而仅使用无机凝集剂的施工实例正在日趋增多。
兼用高分子系凝集剂泥水处理系统见图66，仅使用无机凝集剂的泥水处理系统见图67，抓斗式和高压喷水式高速分离型分别见图68、图69。
图66 兼用高分子系凝集剂泥水处理系统
图67 仅使用无机凝集剂泥水处理系统
图68 抓斗式
图 69 高压喷水式高速分离型
1一次处理设备
原则上，作为分级74μ以上大颗粒设备，由以下部件组成，其性能是根据掘进速度(掘进处理量)、能力、设备基地规模及脱水机能力进行选择，见照片9。
①滚网筛
用于大直径砾石或砾石量多的场合；
②螺旋分级
能力大，适合于砂土，但脱水困难；
③低水头过滤网
用于粗滤，也包括振动式都受到广泛使用；
④旋流器
利用粒子重力，作旋流旋转分级。粗滤时使用率极高；
⑤砂料集流(砂料分选机)
多数是同振动式过滤网、拦门沙之类的连用形式。能分级成相当小的粒子，脱水效率高，使用率极高，见图70；
⑥旋转式
采用再次和旋流器同时并用；
⑦沉淀槽
是增大沉淀面积，加快沉淀速度的箱形槽，较多采用同时并用形式，见图71。
照片9 一次处理设备
图70 砂料分选机
图71 沉淀槽
2二次处理设备
原则上74μ以下的小颗粒土砂(粉砂土、粘土、胶体)，呈电化学结合。由于作机械性分离困难，并且粒子小，沉降速度慢，所以自然沉淀需要很长时间，而且要有规模大的沉淀池。目前多数采用添加凝集剂，使其形成团粒(絮凝)，成为便于处理的大颗粒后再强制脱水。二次处理设备也使用诸多机械，但能量消耗较大而脱水分离效果并不理想。在城市建设工程中，迫于运输弃土的需要，多少还是要做出些能量牺牲，机械也相应受到压缩。其装置有：①圆筒型造粒脱水装置
滚动团粒使其造粒的装置，如液压滚筒机等，作为辅助设备使用；
②脱水传送带
在向上捞取的同时进行脱水的装置，如筛滤机等，是脱水辅助装置；
③带式加压脱水机
是用滚轮，履带加压滤布皮带的脱水机，如加压机等，脱水效率不高，但能连续处理，见图72、图73、图74；
图72 带式加压脱水机
图73 滚动加压
图74 真空加压脱水机
④压滤机
利用泥水压力，经滤布使其脱水，如索尼加压机等。脱水效率高，能进行设备改造和设备大型化，也能与压榨机合并使用，见图75、图76、图77、图78、照片10、照片11、照片12。
图75 压滤机标准图
图76 过滤工序(压滤机)
图77 大型压滤机80″(例)
图78 压榨式压滤机
照片10 压滤机
照片11 滤饼
照片12 压榨压滤机二次处理强制脱水装置见表20。
二次处理强制脱水装置
表20型式方法装置名
圆筒型造粒脱
水机
在圆筒内滚动絮凝体，使其造粒，并脱水旋转分离器
脱水输送机脱水絮凝物的同时捞起脱水物D型脱水输送机(超声
波)、整体分离器、网
式压榨机
真空过滤机在真空状态下脱水圆筒过滤器、钢丝过滤
器
带式加压脱水用滚轮和履带加压滤布上的皮带，并使其
中的泥脱水
网型加压机压滤机利用泥水压力，由滤布使其脱水索尼加压机(超声波)
离心脱水机利用泥水的流速进行离心分离，此外，用
强制性离心力使其脱水旋流器
日立离心脱水机
液压脱水机利用油缸的油压脱水整体加压机
火热干燥机在圆筒中燃火，使其干燥泥浆干燥机
泥水处理设备的设施计划是对各器械处理的土砂量和剩余水量进行探讨的同时，以最大掘进量和最大处理量为基础，留有一定的余量后作决定和设施的。该计算是利用物质平衡原理，制订出图表后进行计算的。
3泥水处理的物质平衡计算实例
下列计算是在土质为粉砂土(粘土占90%，砂占10%)、隧道直径5850mm场合下的计算实例，以一次处理、二次处理、压滤机为主的组合。
(1)掘削条件
①掘削直径φ5850mm
②环长 900mm
③断面积 26.9m2
④掘削量 24.21m3/环
⑤掘削速
度 5cm/min
18min/环
⑥掘削周期 60min/环
⑦送泥水量 3.2m3/ 57.6m3/环
⑧泥水浓度 36.4%(重量)
(2)土质条件
①真比重 2.7
②含水比 60%
③容重 1.65
④颗粒组成砂10%，粉砂土、粘土90%
(3)物质平衡(见表21)
假设土体中90%的粉砂土粘土溶解于送泥水中。
表21
以上结果如流程图及物质平衡图(图79)所示
泥水处理地面设备见照片13，泥水处理装置主要设备一览表见表22，泥水处理流程图及物质平衡图(实例)见图79，泥水处理设备(实例)平面布置见图80，泥水处理设备(实例)剖面布置见图81，图80、图81附表见表22。
