CN105148607A - 一种隧道施工水循环利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道施工水循环利用系统，属于隧道施工技术领域，用于解决隧道施工中产生的污水容易污染环境并造成大量浪费的问题。它包括由初级过滤沉淀区和终级过滤沉淀区构成的过滤沉淀池，所述初级过滤沉淀区通过排水系统收集施工用污水，所述初级过滤沉淀区包括一级、二级、三级过滤沉淀区；所述一级、二级、三级过滤沉淀区和终级过滤沉淀区均设置有清淤口和排泥口，相邻之间通过过滤口连通；每个沉淀区对应清淤口设置的高度低于排泥口。本发明将隧道施工用水和地下水通过过滤沉淀，清除了其中的杂质，在保证隧道施工用水循环利用的同时，解决了隧道施工废水造成的环境污染，城市污水管堵塞等问题。

Description

一种隧道施工水循环利用系统

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体来说，是对隧道施工中产生的地下水以及污水进行循环利用的系统。

背景技术

目前，我国城市用水越来越紧张，水资源越来越匮乏，因此，在隧道建筑施工中，所产生的隧道施工污水水量相当大，隧道施工污水主要包括基岩裂隙水、钻机产生的污水以及混凝土喷射、浇筑和养护过程中产生的污水及冲洗设备产生的污水，若仅对隧道施工污水进行简单排放，不仅会对环境造成极大污染，并且造成大量的浪费。因此在满足施工用水的前提下，如何提高施工用水的重复利用率是摆在我们面前十分棘手的问题。

另外，在我国南方的许多地下暗挖隧道工程施工中，许多地下水比较丰富，因此在确保安全和适用的前提下，如何合理利用地下暗挖隧道工程中的地下水，实现了对地下隧道暗挖工程中施工用水和地下水的循环利用是本申请所要解决的问题。

发明内容

针对现有隧道施工中产生的污水容易污染环境并造成大量浪费的问题，本申请旨在提供一种结构简单、设计合理、施工方便且使用及维护简便、使用效果好的隧道施工水循环利用系统，该系统能够有效解决隧道施工污水的循环利用问题。

隧道施工污水因含杂物较多而易引起城市污水管堵塞，从而造成环境污染问题，是在将隧道暗挖工程中的施工用水和地下水通过过滤、沉淀达到施工用水的要求，从而重复使用，达到隧道施工水循环利用的目的。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种隧道施工水循环利用系统，包括由初级过滤沉淀区和终级过滤沉淀区构成的过滤沉淀池，所述初级过滤沉淀区通过排水系统收集施工用污水，所述初级过滤沉淀区包括一级、二级、三级过滤沉淀区；

所述一级过滤沉淀区设有污水进水管、一级清淤口和一级排泥口，其通过一级过滤口连通二级过滤沉淀区，其中污水进水管将施工用污水引入到一级过滤沉淀区；所述二级过滤沉淀区设有二级清淤口和二级排泥口，其通过二级过滤口连通三级过滤沉淀区；所述三级过滤沉淀区设有三级清淤口和三级排泥口，其通过三级过滤口连通终级过滤沉淀区；所述终级过滤沉淀区设有终级清淤口和终级排泥口，其通过清水出水口排出沉淀完成后的清水；所述一级、二级、三级清淤口设置的高度分别低于对应的一级、二级、三级排泥口高度。

采用上述技术方案的隧道施工水循环利用系统，通过多级过滤沉淀区的缓冲沉淀，能够将隧道暗挖工程中的施工用水和地下水通过多级沉淀和过滤达到施工用水的要求，从而满足隧道施工水循环利用的目的，其中多级过滤沉淀区中的排泥口常开，方便淤泥在沉淀过程中借助水压和自重将其自动从排泥口排出，而清淤口设置的高度低于排泥口，其主要用于定期清理沉淀过程中没有从排泥口排出而沉积在底部的淤泥，经过多级排淤和过滤口的过滤后，隧道暗挖工程中的施工用水和地下水得到净化，从而重复利用于隧道工程施工。

具体处理过程为：隧道污水由水泵经污水管抽入至一级过滤沉淀区内，经一、二、三级过滤沉淀区的沉淀和过滤后，淤泥沉淀至各级沉淀区底部，由各级排泥管排出，水流经一、二、三级过滤口后到达终级过滤沉淀区，并从清水出水口排出，如果过滤之后的水经检测达到隧道工程施工的标准则可以直接将其运用到隧道工程施工中。

进一步限定，所述一级过滤沉淀区设有紧靠池壁且连通污水进水管的进水缓冲池，同时所述一级过滤沉淀区池壁还设有溢水缓冲池，其底部连接溢水管排出溢出的水。如果直接将污水排入一级过滤沉淀区，考虑到流水的动态性，动态的流水会影响污水的沉淀效果，而上述限定进水缓冲池紧靠一级过滤沉淀区池壁设置，当污水进入进水缓冲池后，其会向外溢出，溢出的污水会沿着池壁留下，因此本来流动的动态水转化为近乎静态水后进入一级过滤沉淀区中，从而减小进水对沉淀效果的影响；当进水量大于过滤处理量时，一级过滤沉淀区内的蓄水会溢出，因此一般会在池壁设置溢水管排出多余的水，但是当水溢出时溢水管管口周围会形成水窝旋流，容易破坏水沉淀时需要的静态结构，从而影响过滤以及沉淀效果，因此在一级过滤沉淀区池壁增设一个溢水缓冲池，多余的水进入溢水缓冲池，即使产生水窝旋流也只会对溢水缓冲池内的少量水产生影响，对一级过滤沉淀区内正在沉淀的内影响不大，保持了沉淀的静态效果。

进一步限定，所述溢水缓冲池还预设有若干进水槽口。如果没有设置相应的进水槽口，那么溢出的水会从溢水缓冲池四周进入，这容易影响水的静态效果，而上述限定只允许溢出的水从几个进水槽口进入溢水缓冲池，相应减少了水流进入所带来的影响。

进一步限定，所述一级、二级、三级过滤沉淀区以及终级过滤沉淀区均设置有自来水补给管，其中自来水补给管通过水位感应装置控制其开关，当水位感应装置检测到蓄水水面低于出水位置时，打开自来水补给管进行补水，当水位感应装置检测到蓄水水面高于出水位置时，关闭自来水补给管停止补水。考虑到各个隧道地下水大小不等、季节对地下水强弱的影响，某些工程可能会出现设备蓄水或供水不足，因此仅靠隧道施工污水和地下水来实现循环利用会影响后续隧道施工（如果蓄水水面无法达到下一个过滤口或清水出水口位置，整个循环利用过程将会停止），因此在一级、二级、三级过滤沉淀区以及终级过滤沉淀区均设置自来水补给管，当水位感应装置检测到蓄水水面低于出水位置时，自来水补给管打开进行补水，直到各沉淀区内蓄水到工作水位，从而保证隧道施工水循环利用系统的正常工作。

进一步限定，所述一级过滤口、二级过滤口、三级过滤口以及清水出水口两相邻之间的高度错开设置。因考虑到隧道施工废水中会掺入少量油污，而油污不溶于水且基本悬浮于水面之上，因此如果一级过滤口、二级过滤口、三级过滤口以及清水出水口两相邻之间存在高度相同的情况，那么刚从过滤口出来的污水就容易进入下一个过滤口，这不利于水的沉淀，而将两相邻之间的高度错开后，污水到达下一个过滤口之前有一定时间进行沉淀，保证了沉淀效果，而由于蓄水水面高于出水位置，因此少量油污会悬乎于水面之上后不会达到出水位置。

进一步限定，所述一级、二级、三级过滤口内底面与池壁面成角度布置，且各过滤口采用滤布密贴。过滤口内底面与池壁面成角度布置有利于增加过滤面积，再加上滤布密贴过滤口，大大增强了过滤效果。

进一步限定，所述一级、二级、三级过滤口内底面与池壁面成45°夹角布置。

进一步限定，所述过滤沉淀池为“田”字型结构，所述一级、二级、三级过滤沉淀区以及终级过滤沉淀区依次成顺时针或逆时针分布设置，其中过滤沉淀池四周通过角钢焊接护壁。上述结构限定较为合理，有利于设计和安装，四周设置角钢能够保证设备的安全工作。

本发明相比现有技术，具有如下有益效果：

（1）将隧道施工用水和地下水通过过滤沉淀，清除了其中的杂质，在保证隧道施工用水循环利用的同时，解决了隧道施工废水造成的环境污染，城市污水管堵塞等问题。

（2）进水缓冲池和溢水缓冲池的设置能够避免进水和溢水影响污水沉淀，从而提高沉淀效果。

（3）水的循环利用节约了水资源，同时整个系统大大节约了人工、运输水管道和购水资金，而且整个系统在沉淀过程中耗电很少。

（4）设备造价低，临时用地面积小，社会效益十分显著，利润可观。

（5）本技术工艺操作程序化，施工作业效率高。

附图说明

图1为本发明过滤沉淀池透视结构示意图；

图2为过滤沉淀池正视图；

图3为过滤沉淀池俯视图；

图4为图3的A-A剖面图；

图5为图3的B-B剖面图；

图6为图3的C-C剖面图；

图7为过滤口的侧剖图，箭头方向为水流方向。

其中各标号分别对应为：1-过滤沉淀池；2-一级过滤沉淀区；21-一级清淤口；22-一级排泥口；23-一级过滤口；24-进水缓冲池；241-污水进水管；25-溢水缓冲池；251-溢水管；252-进水槽口；3-二级过滤沉淀区；31-二级清淤口；32-二级排泥口；33-二级过滤口；4-三级过滤沉淀区；41-三级清淤口；42-三级排泥口；43-三级过滤口；5-终级过滤沉淀区；51-终级清淤口；52-终级排泥口；53-清水出水口；6-自来水补给管；7-角钢。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，一种隧道施工水循环利用系统，包括由初级过滤沉淀区和终级过滤沉淀区5构成的过滤沉淀池1，初级过滤沉淀区通过排水系统收集施工用污水，初级过滤沉淀区包括一级、二级、三级过滤沉淀区2、3、4，所述一级、二级、三级过滤沉淀区2、3、4和终级过滤沉淀区5四个沉淀区构成“田”字型结构且呈依次呈逆时针分布（顺时针依次分布也不影响系统工作）。

如图2所示，一级过滤沉淀区2设有污水进水管241、一级清淤口21和一级排泥口22，其通过一级过滤口23连通二级过滤沉淀区3，其中污水进水管241将施工用污水引入到一级过滤沉淀区2；所述二级过滤沉淀区3设有二级清淤口31和二级排泥口32，其通过二级过滤口33连通三级过滤沉淀区4；所述三级过滤沉淀区4设有三级清淤口41和三级排泥口42，其通过三级过滤口43连通终级过滤沉淀区5；所述终级过滤沉淀区5设有终级清淤口51和终级排泥口52，其通过清水出水口53排出沉淀完成后的清水。

排泥口主要方便淤泥在沉淀过程中借助水压和自重将其自动从排泥口排出，而清淤口主要用于定期清理没有自动从排泥口排出而沉淀到底部的淤泥，因此一级、二级、三级清淤口21、31、41设置的高度应该低于对应的一级、二级、三级排泥口22、32、42高度，而且该系统工作过程中排泥口始终打开，但是其流量显然要小于污水进水流量，避免收集的污水全部从排泥口排出。

为了提高沉淀效果，一级过滤沉淀区2增设有紧靠池壁且连通污水进水管241的进水缓冲池24，这样当污水通过污水进水管241进入进水缓冲池24后，其会向外溢出，溢出的污水会沿着池壁留下，因此本来流动的动态水转化为近乎静态水后缓慢进入一级过滤沉淀区2中，从而减小进水对沉淀效果的影响。

同时一级过滤沉淀区2池壁也设有溢水缓冲池25，其底部连接溢水管251排出溢出的水，当进水量大于排泥口出水量和过滤处理量时，一级过滤沉淀区2内的蓄水会溢出，采用溢水缓冲池25后，多余的水会进入溢水缓冲池25，再通过溢水管251排出，这样溢水管251管口周围形成的水窝旋流最多只能影响到影响到溢水缓冲池25中的污水，而对一级过滤沉淀区2内正在沉淀的污水影响较小，保持了沉淀的静态效果。作为溢水缓冲池25更为优化的方案是在溢水缓冲池25进水方向预设有几个进水槽口252，这样可以减小污水进入溢水缓冲池25对一级过滤沉淀区2内污水沉淀的影响

考虑到各个隧道地下水大小不等、季节对地下水强弱的影响，某些工程可能会出现设备蓄水或供水不足，因此仅靠隧道施工污水和地下水来实现循环利用会影响后续隧道施工（如果蓄水水面无法达到下一个过滤口或清水出水口53位置，整个循环利用过程将会停止），因此在一级、二级、三级过滤沉淀区2、3、4以及终级过滤沉淀区5均分别设置自来水补给管6，其中自来水补给管6通过水位感应装置（图中未示出）控制其开关，当水位感应装置检测到蓄水水面低于出水位置时，打开自来水补给管6进行补水，当水位感应装置检测到蓄水水面到达工作水位时，关闭自来水补给管6停止补水，这里的工作水位应当高于出水位置。

在上述方案的基础上，更为优化的方案是将一级过滤口23、二级过滤口33、三级过滤口43以及清水出水口53两相邻之间的高度错开设置，以三级过滤沉淀区4为例，二级过滤口33和三级过滤口43之间应当有一定的高度差，这样既有利于污水沉淀，也可以防止从二级过滤口33进入的油污容易进入三级过滤口43。由于自来水补给管6能够保证蓄水水面高于出水位置，因此大部分油污也会悬浮与水面之上，不容易到达出水位置。

为提高过滤口的过滤效果，可以通过扩大过滤口过滤的表面积来实现，具体做法是将一级、二级、三级过滤口23、33、43内底面与池壁面成角度布置，如图7所示，以一级过滤口23为例，过滤口内底面采用滤布231密贴，这样在过滤口横向延伸不变的情况下，斜向设置的内底面能够得到增大，从而增强了污水的过滤效果。

对于具体的角度设置，倾斜角度α越大，过滤面积增大，污水垂直于内底面方向上的作用力就会越小，而倾斜角度α越小，虽然污水垂直于内底面方向上的作用力就会越大，提高了过滤效果，但是过滤面积却会减少，因此具体实施时折中考虑，一级、二级、三级过滤口23、33、43内底面与池壁面都成45°夹角布置。

由于水会向四周产生压强，因此为保证整个结构工作的安全性，过滤沉淀池1四周均通过角钢7焊接护壁，同时修筑该过滤沉淀池1时，内侧壁还要涂抹防水密封胶防止污水渗漏。

过滤沉淀池1安装时，其底部与原砼地面之间打设膨胀螺栓，如果原地面无砼面，可预先浇注，并预埋竖向钢筋。

下面简要介绍该隧道施工水循环利用系统的污水处理过程：首先将隧道施工中的施工用污水和地下水通过隧道自身的排水系统收集到隧道洞口，通过水泵将污水抽入至一级过滤沉淀区2的进水缓冲池24内，然后流出进水缓冲池24经一、二、三级过滤沉淀2、3、4的沉淀和过滤，淤泥沉淀过程中由各级排泥管排出，沉淀区底部的淤泥定期通过清淤口定期清理，水流经一、二、三级过滤口23、33、43后到达终级过滤沉淀区5，并从清水出水口53排出。

如果过滤之后的水经检测达到隧道工程施工的标准则可以直接将其运用到隧道工程施工中。如果水质符合《城市杂用水水质标准》，处理后的污水还可以用于冲厕、场地清洗、洗车、扫除、消防和建筑工程施工用水等。

以上对本发明提供的一种隧道施工水循环利用系统进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种隧道施工水循环利用系统，其特征在于，包括由初级过滤沉淀区和终级过滤沉淀区构成的过滤沉淀池（1），所述初级过滤沉淀区通过排水系统收集施工用污水，所述初级过滤沉淀区包括一级、二级、三级过滤沉淀区（2、3、4）；

所述一级过滤沉淀区（2）设有污水进水管（241）、一级清淤口（21）和一级排泥口（22），其通过一级过滤口（23）连通二级过滤沉淀区（3），其中污水进水管（241）将施工用污水引入到一级过滤沉淀区（2）；

所述二级过滤沉淀区（3）设有二级清淤口（31）和二级排泥口（32），其通过二级过滤口（33）连通三级过滤沉淀区（4）；

所述三级过滤沉淀区（4）设有三级清淤口（41）和三级排泥口（42），其通过三级过滤口（43）连通终级过滤沉淀区（5），所述终级过滤沉淀区（5）设有终级清淤口（51）和终级排泥口（52），其通过清水出水口（53）排出沉淀完成后的清水；

所述一级、二级、三级清淤口（21、31、41）设置的高度分别低于对应的一级、二级、三级排泥口（22、32、42）高度。

2.根据权利要求1所述的隧道施工水循环利用系统，其特征在于，所述一级过滤沉淀区（2）设有紧靠池壁且连通污水进水管（241）的进水缓冲池（24），同时所述一级过滤沉淀区（2）池壁还设有溢水缓冲池（25），其底部连接溢水管（251）排出溢出的水。

3.根据权利要求2所述的隧道施工水循环利用系统，其特征在于，所述溢水缓冲池（25）还预设有若干进水槽口（252）。

4.根据权利要求2所述的隧道施工水循环利用系统，其特征在于，所述一级、二级、三级过滤沉淀区（2、3、4）以及终级过滤沉淀区（5）均设置有自来水补给管（6），其中自来水补给管（6）通过水位感应装置控制其开关，当水位感应装置检测到蓄水水面低于出水位置时，打开自来水补给管（6）进行补水，当水位感应装置检测到蓄水水面高于出水位置时，关闭自来水补给管（6）停止补水。

5.根据权利要求4所述的隧道施工水循环利用系统，其特征在于，所述一、二、三级过滤口（23、33、43）以及清水出水口（53）两相邻之间的高度错开设置。

6.根据权利要求1所述的隧道施工水循环利用系统，其特征在于，所述一级、二级、三级过滤口（23、33、43）内底面与池壁面成角度布置，且各过滤口采用滤布密贴。

7.根据权利要求6所述的隧道施工水循环利用系统，其特征在于，所述一级、二级、三级过滤口（23、33、43）内底面与池壁面成45°夹角布置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的隧道施工水循环利用系统，其特征在于，所述过滤沉淀池（1）为“田”字型结构，所述一级、二级、三级过滤沉淀区（2、3、4）以及终级过滤沉淀区（5）依次成顺时针或逆时针分布设置，其中过滤沉淀池（1）四周通过角钢（7）焊接护壁。