Effects of PAM Flocculants on Dewatering Performance of Waste Pile Foundation Slurry

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0703

Abstract

Abstract:

Large amounts of waste pile foundation slurries generated from bridge and road construction exhibit high water content and fine particle size， making direct disposal prone to causing severe environmental pollution. Flocculation and dewatering represent a crucial step for the efficient treatment and resource utilization of the waste pile foundation slurry. In this study， polyacrylamide （PAM） flocculants were employed to investigate the dewatering performance of waste slurry， which is derived from a bridge pile foundation project in Jiangxi Province， China. Comparative analyses were conducted on the changes in slurry structure， morphology and particle size before and after flocculation. The results indicate that anionic PAM （APAM）， cationic PAM （CPAM） and non-ionic PAM （NPAM） all achieve optimal dewatering effectiveness at a concentration of 0.2% （mass fraction）. 3%， 4% and 7% （volume fraction） of these flocculants can induce rapid flocculation and dewatering within 10 s， significantly reducing the water content by 29.5%， 24.3% and 19.5%， respectively. Among them， APAM demonstrates the best treatment performance， yielding a supernatant turbidity of only 20 NTU after 2 h. APAM effectively agglomerates fine particles into larger flocs， markedly enhancing the crystallinity of slurry. The characteristic particle size values （D₁₀， D₅₀， D₉₀） all increase substantially， particularly the D₉₀， which surges from 15.10 μm to 25.50 μm （an increase of 68.9%）. In conclusion， APAM exhibits excellent flocculation and dewatering capabilities， showing promising application potential for the environmentally sound treatment of waste pile foundation slurry.

Key words: waste pile foundation slurry, resource utilization, polyacrylamide flocculant, dewatering performance, rapid flocculation and dewatering

CLC Number:

X705

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Figures/Tables 13

Table 1 Main element content of waste slurry

Element	O	Al	Si	Fe	K	Mg	Na
Mass fraction/%	47.038	9.899	26.454	4.879	2.579	1.247	0.462

Table 2 Main chemical composition of waste slurry

Composition	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	MgO	Na₂O
Mass fraction/%	59.02	25.32	10.00	3.76	1.51	0.39

Fig.1 XRD pattern of waste slurry

Table 3 Concentration of PAM flocculants

No.			Mass fraction/%
APAM	CPAM	NPAM	Mass fraction/%
A-01	C-01	N-01	0.1
A-02	C-02	N-02	0.2
A-03	C-03	N-03	0.3
A-04	C-04	N-04	0.4

Fig.2 Supernatant volume variation after flocculation with different PAM flocculants

Fig.3 Slurry water content， flocculant dosage as a function of flocculant concentrations

Fig.4 Variations in supernatant turbidity over time after flocculation by APAM， CPAM， and NPAM flocculants at different concentrations

Fig.5 XRD patterns of slurry with 0.2% APAM flocculant before and after flocculation

Fig.6 SEM images with mapping images of slurry before and after flocculation

Fig.7 EDS spectra of slurry before and after flocculation

Fig.8 Particle size distribution curves of slurry before and after flocculation with different flocculants

Fig.9 Schematic diagram of flocculation mechanism of slurry

Fig.10 Growth status of ryegrass planted in flocculated and unflocculated slurry at different time （left pot contains planting soil prepared from flocculated slurry， right pot represents unflocculated blank control group）

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