CN108275801B - 一种隧道施工废水治理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水污染治理技术领域。目的在于提供一种能够有效提高废水治理效率的隧道施工废水治理工艺。本发明所采用的技术方案是：一种隧道施工废水治理工艺，包括以下步骤：A、一级自然沉降处理：将废水通入沉砂池内，废水在流动的过程中，经过自然沉淀，初步去除废水中的大颗粒杂质；B、前置絮凝后置助凝处理：将经过一级自然沉降处理的废水利用第一泵机抽送至絮凝沉淀器内，先向废水中加入絮凝剂，形成初步絮凝体后，再向废水中加入助凝剂，以网捕、桥架形成更大颗粒的絮凝体，更易沉淀；C、二级自然沉降处理；D、污泥浓缩处理；E、污泥脱水处理。本发明能够极大的提高隧道施工废水的处理速度和处理效果。

Description

一种隧道施工废水治理工艺

技术领域

本发明涉及水污染治理技术领域,具体涉及一种隧道施工废水治理工艺。

背景技术

随着经济发展和日常交通的需要，隧道建设量相应急剧上升，隧道工程大多位于山地或丘陵地带，在其施工过程中会产生大量的施工废水，若不对其进行处理，直接排放，将会严重的影响施工地的生态环境。隧道施工过程中的废水来源主要有以下几种：隧道在穿越不良地质单元时，产生的涌水。施工钻机、盾构等排放的废水。隧道爆破后及扒渣时用于降尘的的水等。隧道在施工过程中，大量的岩石粉尘等悬浮杂质进入水体中，废水呈乳化状态，颜色为牛奶色，极其难以自然沉淀。现有的用于隧道施工废水处理的工艺和设备对废水的处理效率较低，且处理效果差，难以达到排放标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效提高废水治理效率的隧道施工废水治理工艺。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种隧道施工废水治理工艺，包括以下步骤：

A、一级自然沉降处理：将废水通入沉砂池内，废水在流动的过程中，经过自然沉淀，初步去除废水中的大颗粒杂质；

B、前置絮凝后置助凝处理：将经过一级自然沉降处理的废水利用第一泵机抽送至絮凝沉淀器内，先向废水中加入絮凝剂，形成初步絮凝体后，再向废水中加入助凝剂，以网捕、桥架形成更大颗粒的絮凝体，更易沉淀；在絮凝剂和助凝剂反应过程中配合加入PH值调节剂进行PH值的调节；

C、二级自然沉降处理：前置絮凝后置助凝处理后，絮凝体和水的混合物在絮凝沉淀器内自然沉淀，位于絮凝沉淀器上层的达标水体直接外排，絮凝体沉淀后在絮凝沉淀器下层形成污泥，将污泥通入泥池内；

D、污泥浓缩处理：对泥池内的污泥进行浓缩，使多余的水分蒸发；

E、污泥脱水处理：利用第二泵机将浓缩后的污泥抽送至污泥脱水机内进行脱水处理。

优选的，所述步骤B中，采用ABC药剂组合，所述A药剂为絮凝剂聚合氯化铝，所述B药剂为助凝剂聚丙烯酰胺，所述C药剂为PH值调节剂；所述A药剂、B药剂和C药剂按质量份的配比为80:12:1。

优选的，所述沉砂池由前至后包括依次连通的进水段、沉砂段、出水段和集水池；所述沉砂段在竖直方向上的投影呈“几”字形，所述进水段和出水段分别与沉砂段“几”字形的两条边垂直，且沉砂段的深度大于进水段和出水段；所述第一泵机位于集水池内。

优选的，所述进水段和出水段的底面呈坡向沉砂段的斜面。

优选的，位于所述沉砂段“几”字形内侧的空间内设置集砂池，所述集砂池面向沉砂段的三面均通过抽砂管与沉砂段连通。

优选的，所述集砂池的深度大于或等于沉砂段。

优选的，所述絮凝沉淀器包括多个并排布置且相互连通的絮凝筒，所述絮凝筒的上部呈圆柱形、下部呈倒圆锥形，所述絮凝沉淀器的侧壁上设置进液管并通过进液管与第一泵机连接；每个所述絮凝筒的底部均设置污泥排出管并通过污泥排出管与泥池连通，每个絮凝筒内还设置有一根竖向的搅拌轴，所述搅拌轴的顶端与固定设置在絮凝筒顶部的搅拌电机连接，搅拌轴的周面上设置多组搅拌桨叶；所述絮凝沉淀器远离进液管一侧的侧壁上沿竖向设置有多个排水管，所述排水管上设置排水阀；所述絮凝沉淀器上还设置有用于向絮凝沉淀器内加入絮凝剂和助凝剂的加药装置。

优选的，所述搅拌轴为空心轴，搅拌轴上设置有多组出药短管，多组出药短管与搅拌桨叶间隔分布；所述出药短管沿搅拌轴的径向延伸且与搅拌轴内部连通；所述加药装置包括套设在搅拌轴外的加药套筒，所述加药套筒的上端和下端分别通过轴承组与搅拌轴构成连接，每个轴承组包括一个上轴承和一个下轴承，所述上轴承和下轴承之间设置密封填料；所述搅拌轴与加药套筒中段相对的侧壁上设置有连通搅拌轴内外表面的缺口；所述加药套筒一侧还设置有与加药套筒内部连通的进药主管，所述进药主管伸出絮凝沉淀器外且通过絮凝剂支管和助凝剂支管分别与絮凝剂储药筒和助凝剂储药筒连通，所述絮凝剂支管和助凝剂支管上分别设置有加药阀门。

优选的，所述进药主管上设置有加药泵。

优选的，所述泥池内设置有用于对污泥进行搅动的搅拌装置；所述泥池底部的一侧设置下凹的集泥槽，所述泥池的底面呈坡向集泥槽的斜面，所述第二泵机位于集泥槽内。

优选的，所述污泥脱水机为板框式污泥脱水机、带式污泥脱水机、离心式污泥脱水机和叠螺式污泥脱水机中的一种。

本发明的有益效果集中体现在：能够极大的提高隧道施工废水的处理速度和处理效果。本发明在沉砂池内进行一级自然沉降，先将隧道施工废水中的非溶解性大颗粒杂质去除，然后在前置絮凝后置助凝处理步骤中，工艺前期先加入絮凝剂，形成初步絮凝体后，再向废水中加入助凝剂，形成更大颗粒的絮凝体。然后在絮凝沉淀器内进行二级自然沉降处理，由于絮凝处理环节中形成的絮凝体颗粒更大，能够有效的提高沉淀效率，提高了隧道废水中杂质的去除率,使排放水达到并优于SS≤50，色度≤30的一级排放标准。最后本发明通过对污泥进行浓缩和脱水，彻底的实现水与杂质的分离，便于泥饼外运，降低了运输成本。本发明所述的方案经济性高、简单易行，适合各种复杂岩层的隧道施工废水处理。

附图说明

图1为本发明使用设备的结构示意图；

图2为沉砂池的俯视图；

图3为图2中所示结构的A-A向视图；

图4为图2中所示结构的B-B向视图；

图5为絮凝沉淀器的内部结构示意图；

图6为加药套管的安装示意图。

具体实施方式

结合图1-6所示的一种隧道施工废水治理工艺，主要采用如下设备和设施：沉砂池1、絮凝沉淀器3、泥池4、污泥脱水机6。所述沉砂池1和泥池4在施工地进行现场建设，通常采用混凝土池体。絮凝沉淀器3和污泥脱水机6加工制造完成后，在隧道施工现场进行组装。所述沉砂池1、絮凝沉淀器3、泥池4、污泥脱水机6均可采用现有的常规设置或市售的常规型号，如沉砂池1就是一个简单的长方形池体，一端设置进水口，另一端设置第一泵机2。隧道施工废水有进水口通入沉砂池1后，进行自然沉淀，最后由第一泵机2抽走。污泥脱水机6可采用板框式污泥脱水机、带式污泥脱水机、离心式污泥脱水机和叠螺式污泥脱水机中的一种，或多种依次串联使用。

但为了提高本发明对废水的处理效果，更好的做法是，本发明所述沉砂池1由前至后包括依次连通的进水段7、沉砂段8、出水段9和集水池10。所述沉砂段8在竖直方向上的投影呈“几”字形，所述进水段7和出水段9分别与沉砂段8“几”字形的两条边垂直，且沉砂段8的深度大于进水段7和出水段9。所述第一泵机2位于集水池10内。在使用过程中，废水由进水段7通入，流经沉砂段8后，由出水段9排入集水池10，第一泵机2在集水池10内抽水。废水在沉砂段8内流动的过程中，由于流动路径呈“几”字形，其反复多次碰撞沉砂段8的池壁，在每一次碰撞的过程中，均可削减颗粒杂质夹带的动能，使杂质快速的在沉砂段8的深水区域沉淀。为了避免杂质在进水段7和出水段9沉淀，还可以将所述进水段7和出水段9的底面设置为呈坡向沉砂段8的斜面。

在沉砂池1使用一段时间后，其沉砂段8内淤积了较多的杂质，需要定期对杂质进行清理，以保证沉砂池1的沉砂效率。清理的方式较多，例如：直接通过砂泵抽吸沉砂段8底部的杂质或定期将沉砂池1排干后进行清理。但为了提高清理的效率，本发明更好的做法还可以是，如图2所示，位于所述沉砂段8“几”字形内侧的空间内设置集砂池11，所述集砂池11面向沉砂段8的三面均通过抽砂管12与沉砂段8连通。沉砂段8内各位置的杂质均可通过抽砂管12配合砂泵快速的抽入集砂池11内，在集砂池11内集中对杂质进行处理即可。所述集砂池11的深度通常大于或等于沉砂段8，将杂质由高位向低位抽送，从而降低砂泵在工作时的负荷。

所述絮凝沉淀器3也可采用市售的常规絮凝沉淀器3，但为了进一步简化絮凝沉淀器3的结构、提高絮凝沉淀器3的絮凝、沉淀效果，更好的做法如图5所示，本发明所述絮凝沉淀器3包括多个并排布置且相互连通的絮凝筒，所述絮凝筒的上部呈圆柱形、下部呈倒圆锥形，絮凝筒的上部作为絮凝反应的主要区域，下部作为絮凝体沉淀的主要区域。构成絮凝沉淀器3的多个絮凝筒可采用一体结构，当然为了便于设备运输，也可采用分段组装的形式，只要保证各絮凝筒间的密封性即可，此处不再赘述。

所述絮凝沉淀器3的侧壁上设置进液管13并通过进液管13与第一泵机2连接，沉砂池1处理后的废水经过第一泵机2抽送至絮凝沉淀器3内。每个所述絮凝筒的底部均设置污泥排出管14并通过污泥排出管14与泥池4连通，废水在絮凝沉淀器3内与絮凝剂和助凝剂反应后生产的絮凝体在沉淀后，经过污泥排出管14进入泥池4中。通常絮凝沉淀器3架空设置在泥池4的上方，污泥利用自然重力排入泥池4中，当然污泥排出管14上也可配合设置污泥泵，当排出不畅时，利用污泥泵配合抽吸。

由于废水中的SS在絮凝沉淀器3内的絮凝效果好坏，除受到絮凝剂和助凝剂药剂自身的性能影响外，还与药剂的利用率有关。因此，还应在絮凝沉淀器3内配合搅拌，以提高药剂的利用率。本发明每个絮凝筒内还设置有一根竖向的搅拌轴15，所述搅拌轴15的顶端与固定设置在絮凝筒顶部的搅拌电机16连接，搅拌轴15的周面上设置多组搅拌桨叶17。通过搅拌电机16带动搅拌轴15，搅拌轴15带动搅拌桨叶17，从而实现药剂与废水的充分反应。所述絮凝沉淀器3远离进液管13一侧的侧壁上沿竖向设置有多个排水管18，所述排水管18上设置排水阀19。如图5中所示，进液管13位于左侧，则排水管18位于右侧。排水管18的数量可以是两个，也可以是更多个，此处以两个为例，两个排水管18由上至下依次设置，每个排水管18上均由一个排水阀19。在沉淀完成后，打开排水阀19，位于上层的达标水可经过排水管18排出。由于设置有多个排出管18，工作人员可根据实际情况选择打开对应高度的排水管18上的排水阀19，能够适应各种不同的工况。

当然，本发明所述絮凝沉淀器3上还设置有用于向絮凝沉淀器3内加入絮凝剂和助凝剂的加药装置，加药装置可以就是设置在絮凝沉淀器3顶部的加药口和多个药剂储罐。多个药剂储罐内的药剂均可通过加药口加入絮凝沉淀器3内。但为了提高药剂在絮凝沉淀器3内的分散度，以提高其利用率。更好的做法是，结合图5和6所示，所述搅拌轴15为空心轴，搅拌轴15上设置有多组出药短管20，多组出药短管20与搅拌桨叶17间隔分布。所述出药短管20沿搅拌轴15的径向延伸且与搅拌轴15内部连通。加药装置将药剂通入搅拌轴15内部后，利用搅拌轴15的旋转，将其内部的药剂通过出药短管20甩出，从而使药剂均匀的分布在絮凝沉淀器3内。

所述加药装置包括套设在搅拌轴15外的加药套筒21，所述加药套筒21的上端和下端分别通过轴承组22与搅拌轴15构成连接，每个轴承组22包括一个上轴承和一个下轴承，所述上轴承和下轴承之间设置密封填料，从而实现加药套筒21与搅拌轴15之间的填料密封。所述搅拌轴15与加药套筒21中段相对的侧壁上设置有连通搅拌轴15内外表面的缺口23，药剂经过缺口23进入搅拌轴15内。所述加药套筒21一侧还设置有与加药套筒21内部连通的进药主管24，所述进药主管24伸出絮凝沉淀器3外且通过絮凝剂支管25和助凝剂支管26分别与絮凝剂储药筒和助凝剂储药筒连通，所述絮凝剂支管25和助凝剂支管26上分别设置有加药阀门27，加药阀门27通常采用电磁阀门，通过控制对应的加药阀门27实现不同药剂的加入。

搅拌轴15在高速旋转的过程中，其内部的药剂甩出后，在搅拌轴15内形成负压，药剂从储药筒自动向搅拌轴15内补充，也就是说搅拌轴15在高速转动时还具有一定的泵送功能。但考虑到搅拌轴15在低速转动时，其泵送效果较差或基本丧失，为此，更好的做法还可以是所述进药主管24上设置有加药泵。利用加药泵增压，将药剂泵入搅拌轴15内，从而保证搅拌轴15在高速和低速下，加药装置均能够提供稳定的加药。

所述泥池4内设置有用于对污泥进行搅动的搅拌装置。所述搅拌装置的结构较为简单，此处不再详述，所述搅拌装置可采用转轴配合搅拌桨、搅拌杆的结构。所述泥池4底部的一侧设置下凹的集泥槽28，所述泥池4的底面呈坡向集泥槽28的斜面，所述第二泵机5位于集泥槽28内。从而确保第二泵机5能够将泥池4内的污泥抽吸干净。

由于在浓缩的过程中，由于污泥的浓度不断变大，其粘度不断增高，为此，更好的做法是，所述搅拌装置包括竖向设置在泥池4内中心的转动轴，所述转动轴的下部设置框形的搅拌架，所述搅拌架的底部固定设置若干条形的搅拌板，所述搅拌板沿转动轴的径向延伸。所述泥池4的底部设置有呈倒圆锥形的凹槽，所述转动轴的底部固定设置有与凹槽相配合的定位块，所述定位块位于凹槽内。所述搅拌架的中部通过斜拉钢索与转动轴的上部连接。在转动轴转动的过程中，其下端的定位块位于凹槽内，提高了其在转动过程中的稳定性，且污泥自身也对定位块和凹槽之间的摩擦具有一定的润滑作用，不仅结构简单、效果好且具有极长的使用寿命。另外，斜拉钢索也能起到加强作用，避免搅拌架在长期使用的过程中出现变形。

除此之外，本发明所述泥池4的顶部还可以设置安装支架，所述安装支架上设置有透明的玻璃罩。从而充分利用太阳能对污泥进行加热，进一步提高了浓缩的效率。玻璃罩不仅作为隔离部件，起到盖子的作用，降低污泥浓缩池内的热量损失，同时，太阳短波辐射可穿越玻璃罩，而反射的辐射为长波辐射，对玻璃罩的穿透性较差，因此，玻璃罩的设置可使得本发明在浓缩的过程中充分的借助太阳能。

本发明所述的一种隧道施工废水治理工艺，包括以下步骤：

A、一级自然沉降处理：将废水通入沉砂池1内，废水在流动的过程中，经过自然沉淀，初步去除废水中的大颗粒杂质。

B、前置絮凝后置助凝处理：将经过一级自然沉降处理的废水利用第一泵机2抽送至絮凝沉淀器3内，先向废水中加入絮凝剂，形成初步絮凝体后，再向废水中加入助凝剂，以网捕、桥架形成更大颗粒的絮凝体，更易沉淀，在絮凝剂和助凝剂反应过程中配合加入PH值调节剂进行PH值的调节。

C、二级自然沉降处理：前置絮凝后置助凝处理后，絮凝体和水的混合物在絮凝沉淀器3内自然沉淀，位于絮凝沉淀器3上层的达标水体直接外排，絮凝体沉淀后在絮凝沉淀器3下层形成污泥，将污泥通入泥池4内。

D、污泥浓缩处理：对泥池4内的污泥进行浓缩，使多余的水分蒸发。

E、污泥脱水处理：利用第二泵机5将浓缩后的污泥抽送至污泥脱水机6内进行脱水处理。

本发明在沉砂池1内进行一级自然沉降，先将隧道施工废水中的非溶解性大颗粒杂质去除，然后在前置絮凝后置助凝处理步骤中，工艺前期先加入絮凝剂，形成初步絮凝体后，再向废水中加入助凝剂，形成更大颗粒的絮凝体。然后在絮凝沉淀器3内进行二级自然沉降处理，由于絮凝处理环节中形成的絮凝体颗粒更大，能够有效的提高沉淀效率，提高了隧道废水中杂质的去除率，使排放水达到并优于SS≤50，色度≤30的一级排放标准。最后本发明通过对污泥进行浓缩和脱水，彻底的实现水与杂质的分离，便于泥饼外运，降低了运输成本。本发明所述的方案经济性高、简单易行，适合各种复杂岩层的隧道施工废水处理。

为了进一步提高本发明对废水处理的效果，在前置絮凝后置助凝处理步骤中，采用ABC药剂组合，所述A药剂为絮凝剂，优先选择采用聚合氯化铝，所述B药剂为助凝剂，优先选择采用聚丙烯酰胺，所述C药剂为PH值调节剂，所述PH值调节剂采用市售的常规药剂即可。所述A药剂、B药剂和C药剂按质量份的配比为80:12:1，当然C药剂的用量还应根据实际情况进行略微调整，通常上下浮动的份数在0.1-0.2之间，经检测，按上述配比的ABC药剂组合具有更好的普适性，针对各种不同的道砟洗石废水，其均能达到SS浓度≤50mg/L。大大低于国家一级水排放标准的SS浓度。

Claims (9)

1.一种隧道施工废水治理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、一级自然沉降处理：将废水通入沉砂池(1)内，废水在流动的过程中，经过自然沉淀，初步去除废水中的大颗粒杂质；

B、前置絮凝后置助凝处理：将经过一级自然沉降处理的废水利用第一泵机(2)抽送至絮凝沉淀器(3)内，先向废水中加入絮凝剂，形成初步絮凝体后，再向废水中加入助凝剂，以网捕、桥架形成更大颗粒的絮凝体，更易沉淀；在絮凝剂和助凝剂反应过程中配合加入pH值调节剂进行pH值的调节；

C、二级自然沉降处理：前置絮凝后置助凝处理后，絮凝体和水的混合物在絮凝沉淀器(3)内自然沉淀，位于絮凝沉淀器(3)上层的达标水体直接外排，絮凝体沉淀后在絮凝沉淀器(3)下层形成污泥，将污泥通入泥池(4)内；

D、污泥浓缩处理：对泥池(4)内的污泥进行浓缩，使多余的水分蒸发；

E、污泥脱水处理：利用第二泵机(5)将浓缩后的污泥抽送至污泥脱水机(6)内进行脱水处理；

所述絮凝沉淀器(3)包括多个并排布置且相互连通的絮凝筒，所述絮凝筒的上部呈圆柱形、下部呈倒圆锥形，所述絮凝沉淀器(3)的侧壁上设置进液管(13)并通过进液管(13)与第一泵机(2)连接；每个所述絮凝筒的底部均设置污泥排出管(14)并通过污泥排出管(14)与泥池(4)连通，每个絮凝筒内还设置有一根竖向的搅拌轴(15)，所述搅拌轴(15)的顶端与固定设置在絮凝筒顶部的搅拌电机(16)连接，搅拌轴(15)的周面上设置多组搅拌桨叶(17)；所述絮凝沉淀器(3)远离进液管(13)一侧的侧壁上沿竖向设置有多个排水管(18)，所述排水管(18)上设置排水阀(19)；所述絮凝沉淀器(3)上还设置有用于向絮凝沉淀器(3)内加入絮凝剂和助凝剂的加药装置，所述搅拌轴(15)为空心轴，搅拌轴(15)上设置有多组出药短管(20)，多组出药短管(20)与搅拌桨叶(17)间隔分布。

2.根据权利要求1所述的隧道施工废水治理工艺，其特征在于：所述步骤B中，采用ABC药剂组合，所述A药剂为絮凝剂聚合氯化铝，所述B药剂为助凝剂聚丙烯酰胺，所述C药剂为pH值调节剂；所述A药剂、B药剂和C药剂的按质量份的配比为80:12:1。

3.根据权利要求1所述的隧道施工废水治理工艺，其特征在于：所述沉砂池(1)由前至后包括依次连通的进水段(7)、沉砂段(8)、出水段(9)和集水池(10)；所述沉砂段(8)在竖直方向上的投影呈“几”字形，所述进水段(7)和出水段(9)分别与沉砂段(8)“几”字形的两条边垂直，且沉砂段(8)的深度大于进水段(7)和出水段(9)；所述第一泵机(2)位于集水池(10)内。

4.根据权利要求3所述的隧道施工废水治理工艺，其特征在于：所述进水段(7)和出水段(9)的底面呈坡向沉砂段(8)的斜面。

5.根据权利要求4所述的隧道施工废水治理工艺，其特征在于：位于所述沉砂段(8)“几”字形内侧的空间内设置集砂池(11)，所述集砂池(11)面向沉砂段(8)的三面均通过抽砂管(12)与沉砂段(8)连通；所述集砂池(11)的深度大于或等于沉砂段(8)。

6.根据权利要求1所述的隧道施工废水治理工艺，其特征在于：所述出药短管(20)沿搅拌轴(15)的径向延伸且与搅拌轴(15)内部连通；所述加药装置包括套设在搅拌轴(15)外的加药套筒(21)，所述加药套筒(21)的上端和下端分别通过轴承组(22)与搅拌轴(15)构成连接，每个轴承组(22)包括一个上轴承和一个下轴承，所述上轴承和下轴承之间设置密封填料；所述搅拌轴(15)与加药套筒(21)中段相对的侧壁上设置有连通搅拌轴(15)内外表面的缺口(23)；所述加药套筒(21)一侧还设置有与加药套筒(21)内部连通的进药主管(24)，所述进药主管(24)伸出絮凝沉淀器(3)外且通过絮凝剂支管(25)和助凝剂支管(26)分别与絮凝剂储药筒和助凝剂储药筒连通，所述絮凝剂支管(25)和助凝剂支管(26)上分别设置有加药阀门(27)。

7.根据权利要求6所述的隧道施工废水治理工艺，其特征在于：所述进药主管(24)上设置有加药泵。

8.根据权利要求7所述的隧道施工废水治理工艺，其特征在于：所述泥池(4)内设置有用于对污泥进行搅动的搅拌装置；所述泥池(4)底部的一侧设置下凹的集泥槽(28)，所述泥池(4)的底面呈坡向集泥槽(28)的斜面，所述第二泵机(5)位于集泥槽(28)内。

9.根据权利要求8所述的隧道施工废水治理工艺，其特征在于：所述污泥脱水机(6)为板框式污泥脱水机、带式污泥脱水机、离心式污泥脱水机和叠螺式污泥脱水机中的一种。

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