CN115557597A - 一种绿色工地管家服务系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种绿色工地管家服务系统，包括污水处理模块、泥浆水处理模块、健康管理模块和能源管理模块。本发明，污水处理模块对工地内产生的污水中的COD、总氮及总磷等污染物进行降解；泥浆水处理模块分离出泥水中的固液成分并进一步降低废液出水中的SS；健康管理模块净化工地封闭空间内甲醛、VOCs和病菌等空气污染物；能源管理模块采用燃气驱动压缩式空气源热泵对工地供热采暖。该绿色工地管家服务系统，解决了传统建筑工地缺乏系统治理，存在较为严重的水污染、泥浆污染、室内空气污染，且生产、生活过程电能耗较大的问题，提高了城市居民的生活质量。

Description

一种绿色工地管家服务系统

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种绿色工地管家服务系统。

背景技术

随着城镇化进程的加快，城市中的建筑工地随处可见，然而传统建筑工地缺乏系统治理，存在较为严重的水污染、泥浆污染、室内空气污染，且生产、生活过程电能耗较大。施工过程中存在的各种污染对居民的生产生活带来严重的影响，使城市居民的生活质量显著降低，这与人民日益增长的生活水平、生活质量需求大相径庭。

建筑工地施工过程中会造成环境污染问题、能耗问题，研究发现各类工地由于人员环保意识不强、相关治理设施不完善，缺乏系统治理，不能实现低能耗运行，缺乏统一专业的绿色工地管家模式，因此，本方案特提出一种绿色工地管家服务系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种绿色工地管家服务系统，旨在解决施工过程中存在的各种污染对居民的生产生活带来严重的影响，使城市居民的生活质量显著降低的技术问题。

为达到所述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种绿色工地管家服务系统，包括：

污水处理模块，采用亲水改性生物载体强化脱氮除磷技术，通过多级式MBBR组合工艺对工地内产生的污水中的COD、总氮及总磷等污染物进行降解；

泥浆水处理模块，采用脱水絮凝浮选组合工艺技术，用于分离出泥水中的固液成分并进一步降低废液出水中的SS；

健康管理模块，采用羟基磷灰石和光触媒空气净化技术，用于净化工地封闭空间内甲醛、VOCs和病菌等空气污染物；

能源管理模块，采用燃气驱动压缩式空气源热泵，用于工地供热采暖。

进一步地，所述亲水改性生物载体强化脱氮除磷技术结合高效溶氧装置、高效流化传质系统和均质布水系统，通过培育附着在纳米生物载体上的混合兼性菌种并添加给所述高效流化传质系统，构成BIO-NET生态系统，以达到降解COD、总氮及总磷等污染物的目的。

进一步地，所述纳米生物载体为亲水性改性聚氨酯生物载体。

进一步地，所述高效溶氧装置采取切向进水的方式接收污水，并通过加速管加速水流流速，使得水流在管壁内呈螺旋式前进；

污水通过高效溶氧装置供给高效流化传质系统，供给高效流化传质系统过程中添加填料，所述填料为附着在纳米生物载体上的混合兼性菌种，所述填料密度接近于水，通过曝气，在空气的搅动下，悬浮填料与水充分混合，呈现流化状态；

然后供给均质布水系统，所述均质布水系统内设置有弧形导流板和曝气机，弧形导流板使水在系统内旋流循环，曝气机曝气使得系统内各处水均质；

最后均质布水系统通过若干水管将污水均匀排放到过滤装置中。

进一步地，所述脱水絮凝浮选组合工艺技术首先将泥浆水送入一体化脱水设备，利用絮凝剂调理泥浆，实现泥水分离，然后将泥浆中废液转入到水体净化器中，进一步降低废液出水中的SS。

进一步地，所述一体化脱水设备包括泥沙分离器、混凝反应池和板框压滤机。

所述泥沙分离器离心分级浓缩泥水中的细砂经沉砂嘴提供给振动筛，经振动筛脱水后，细砂与水有效分离，少量细砂、泥等经返料箱再回到清洗槽，高出清洗槽槽顶的液体经出料口排出；

从出料口排出的泥浆水供给混凝反应池，混凝反应池投加絮凝剂与水均匀混合，絮凝剂采用PAM通过加药泵投加；

混凝反应池形成矾花的泥浆水通过螺杆泵供给至板框压滤机，螺杆泵产生的进料压力使滤液穿过滤布，固体被滤布截留形成滤饼，进料完成后，进行空气反吹，提高滤饼含固率，然后向隔膜中注入高压水，利用隔膜张力对泥浆强力挤压脱水。

进一步地，所述健康管理模块先由羟基磷灰石全天候吸附封闭空间中空气中的甲醛、VOCs、病毒等污染物，随后在有可见光存在时，掺杂Fe³⁺的纳米级TiO₂吸收可见光，发生光催化反应产生正负电荷，随后与空气中的水和氧气反应生成羟基自由基等活性物质，分解甲醛、VOCs、病毒等污染物，最终生成二氧化碳和水等无害物质。

进一步地，所述羟基磷灰石具有多孔结构。

进一步地，所述燃气驱动压缩式空气源热泵由燃气发动机、压缩机、翅片式换热器、板式换热器、气液分离器、余热回收换热器和风机构成。

进一步地，所述翅片式换热器由空气流向间的三排并列螺旋翅片管束组成；

板式换热器由许多冲压有波纹的薄板按一定间隔排列构成，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管；

气液分离器使气相和液相冷媒分离。

本发明的有益效果体现在：

本发明中，通过污水处理模块、泥浆水处理模块、健康管理模块和能源管理模块，解决了传统建筑工地缺乏系统治理，存在较为严重的水污染、泥浆污染、室内空气污染，且生产、生活过程电能耗较大的问题，提高了城市居民的生活质量。

附图说明

图1为本发明绿色工地管家服务系统的流程示意图；

图2为本发明污水处理模板区的流程示意图；

图3为本发明泥浆水处理模块区的流程示意图；

图4为本发明泥浆水进入泥沙分离器区的流程示意图；

图5为本发明从出料口排出的泥浆水进入混凝反应池区、板框压滤机区的流程示意图；

图6为本发明健康管理模块区示意图；

图7为本发明能源管理模块区示意图。

附图标记说明：

具体实施方式

参见图1至图7，本发明绿色工地管家服务系统，包括：污水处理模块，采用亲水改性生物载体强化脱氮除磷技术，通过多级式MBBR(移动床生物膜反应器moving bedbiofilm reactor，以下简称MBBR)组合工艺对工地内产生的污水中的COD(化学需氧量chemical oxygen demand，以下简称COD)、总氮及总磷等污染物进行降解；泥浆水处理模块，采用脱水絮凝浮选组合工艺技术，用于分离出泥水中的固液成分并进一步降低废液出水中的SS(固体悬浮物suspended solids，以下简称SS)；健康管理模块，采用羟基磷灰石和光触媒空气净化技术，用于净化工地封闭空间内甲醛、VOCs(挥发性有机物volatileorganic compounds，以下简称VOCs)和病菌等空气污染物；能源管理模块，采用燃气驱动压缩式空气源热泵，用于工地供热采暖。

本发明，在使用时，污水处理模块通过多级式MBBR组合工艺对工地内产生的污水中的COD、总氮及总磷等污染物进行降解；泥浆水处理模块采用脱水絮凝浮选组合工艺技术分离出泥水中的固液成分并进一步降低废液出水中的SS；健康管理模块采用羟基磷灰石和光触媒空气净化技术净化工地封闭空间内甲醛、VOCs和病菌等空气污染物；能源管理模块采用燃气驱动压缩式空气源热泵对工地供热采暖。方便了通过一个系统对工地内的污水和泥浆水进行处理，同时方便了净化居住区室内空气以及工地供热采暖。该绿色工地管家服务系统，解决了传统建筑工地缺乏系统治理，存在较为严重的水污染、泥浆污染、室内空气污染，且生产、生活过程电能耗较大的问题，提高了城市居民的生活质量。

在一实施例中，针对城郊及市政管网空白区的施工工地生活污水直接排放污染环境等问题，亲水改性生物载体强化脱氮除磷技术结合高效溶氧装置、高效流化传质系统和均质布水系统，通过培育附着在纳米生物载体上的混合兼性菌种并添加给高效流化传质系统，构成BIO-NET(生物网)生态系统，以达到降解COD、总氮及总磷等污染物的目的。

具体实施中，污水依次供给高效溶氧装置、高效流化传质系统和均质布水系统，通过向高效流化传质系统添加附着在纳米生物载体上的混合兼性菌种，构成BIO-NET生态系统，实现了生物高效降解污水中的COD、总氮及总磷等污染物的目的。

在一实施例中，纳米生物载体为亲水性改性聚氨酯生物载体。

需要说明的是，亲水性改性聚氨酯生物载体，尺寸为φ25x10mm，比重≥0.95g/cm³，堆积重量95-120kg/cm³，比表面积≥1000m²/m³，孔隙率≥80％，投配比为15-55％。

在一实施例中，高效溶氧装置采取切向进水的方式接收污水，并通过加速管加速水流流速，使得水流在管壁内呈螺旋式前进。

具体实施中，在水流在管壁内呈螺旋式前进时，水流裹挟并切割微气泡，可以使得水体溶氧效率大于90％。

污水通过高效溶氧装置供给高效流化传质系统，供给高效流化传质系统过程中添加填料，填料为附着在纳米生物载体上的混合兼性菌种，填料密度接近于水，通过曝气，在空气的搅动下，悬浮填料与水充分混合，呈现流化状态。这样设计，使污水中的营养物质与附着在填料上的微生物以及空气泡充分接触和碰撞，实现气-液、液-固、气-固三相之间的高效传质。

从高效流化传质系统排出的污水供给均质布水系统，均质布水系统内设置有弧形导流板和曝气机，弧形导流板使水在系统内旋流循环，曝气机曝气使得系统内各处水均质；最后均质布水系统通过若干水管将污水均匀排放到过滤装置中。这样设计，使布水均匀，若干水管将污水均匀排放到过滤装置中，过滤装置同步对排入的水进行过滤，防止了多处供水不均匀而造成过长的过滤时间的问题。

在一实施例中，针对建设工程泥浆水含沙量高、污染物种类单一、生产过程中掺加膨润土及多种添加剂，泥沙悬浮于水中，自然沉淀效率低，难以自然沉淀分离，直接排放会对水体造成严重污染和市政管道堵塞的问题，脱水絮凝浮选组合工艺技术首先将泥浆水送入一体化脱水设备，利用絮凝剂调理泥浆，实现泥水分离，然后将泥浆中废液转入到水体净化器中，进一步降低废液出水中的SS。

具体实施中，一体化脱水设备和水体净化器结合撬装设备使用，便携化处理工地泥浆水，缩短了泥水供应通道的长度，节省了资源。

在一实施例中，一体化脱水设备包括泥沙分离器、混凝反应池和板框压滤机。

泥沙分离器离心分级浓缩泥水中的细砂经沉砂嘴提供给振动筛，经振动筛脱水后，细砂与水有效分离，少量细砂、泥等经返料箱再回到清洗槽，高出清洗槽槽顶的液体经出料口排出。

具体实施中，泥沙分离器是由泵将泥浆水输送至泥沙分离器。该泥沙分离器处理泥浆能力达到250m³/h，净化除砂效率高，分离颗粒度d₅₀＝0.060mm。

从出料口排出的泥浆水供给混凝反应池，混凝反应池投加絮凝剂与水均匀混合，絮凝剂采用PAM(聚丙烯酰胺Polyacrylamide，以下简称PAM)通过加药泵投加。

在向混凝反应池投加絮凝剂与水均匀混合时，产生的矾花会在反应池中迅速增大。使用期间，要求水流有适当的紊流程度，以增大矾花接触、碰撞、吸附凝聚的机会，并防止破碎。

需要说明的是，在通过加药泵投加絮凝剂时，加药量控制在20～40mg/L。

混凝反应池形成矾花的泥浆水通过螺杆泵供给至板框压滤机，螺杆泵产生的进料压力使滤液穿过滤布，固体被滤布截留形成滤饼，进料完成后，进行空气反吹，提高滤饼含固率，然后向隔膜中注入高压水，利用隔膜张力对泥浆强力挤压脱水。

具体实施中，压榨水通过管道回流至压榨水箱，透过滤布排出，压榨完成后，拉板卸料，达到泥浆脱水的目的。

压榨水利用絮凝浮选技术，通过絮凝+污泥回流+气浮技术，实现絮体层流的分流和水流截面的层流，形成二次絮凝反应，曝气释放出的微纳米气体，实现次表面“捕集”，浮选水中的悬浮物，从而达到双重固液分离，水力负荷高达30m³/(m²·h)。

在一实施例中，针对封闭施工空间内，墙面、地板、设备和家具持续释放甲醛和VOCs，空气中病菌留存，而封闭空间内空气流动性差，难以实现甲醛、VOCs及病菌的转移或稀释，危害人体健康，健康管理模块先由羟基磷灰石全天候吸附封闭空间中空气中的甲醛、VOCs、病毒等污染物，随后在有可见光存在时，掺杂Fe³⁺的纳米级TiO₂吸收可见光，发生光催化反应产生正负电荷，随后与空气中的水和氧气反应生成羟基自由基等活性物质，分解甲醛、VOCs、病毒等污染物，最终生成二氧化碳和水等无害物质。

本实施例中，二氧化钛(TiO2)仅为代表的一类利用半导体材料的光触媒技术。

在一实施例中，羟基磷灰石具有多孔结构。这样设计，可吸附甲醛、VOCs、病毒和细菌等污染物，同时扩大了二氧化钛的光催化应用范围。

具体实施中使用掺杂Fe³⁺的纳米级TiO2，其可实现在570nm可见光下对甲醛、VOCs、病毒等污染物的分解。掺杂Fe3+的纳米级TiO2在可见光照射下，会发生光催化反应产生正负电荷，与空气中的水和氧气反应后生成羟基自由基等，其具有强烈催化降解功能，能有效分解空气中有毒有害的物质(甲醛、苯系物、VOCs、病毒等)，最终生成二氧化碳和水等无害物质。

在一实施例中，燃气驱动压缩式空气源热泵由燃气发动机、压缩机、翅片式换热器、板式换热器、气液分离器、余热回收换热器和风机构成。

具体实施中，使用的工质为新型环保制冷剂。这样设计，空气源热泵主要能量来源于空气，占整体能量来源的40％～65％，与传统天然气锅炉相比，燃气驱动压缩式空气源热泵的供热效率是原来的1.8倍，达到节能的目的；驱动能源为天然气，无需能量转化，效率高，节能环保，无污染；相比传统空气源热泵，实现了天然气能源品质的梯级利用，减少了供热热源的电能消耗，是理想的工地的供热供暖来源。

具体实施中，燃气发动机配有高精度燃气发动机控制装置，准确有效地控制空燃比，实现低氮氧化物排放；压缩机可选配油加热、喷气增焓等器件；翅片式换热器由空气流向间的三排并列螺旋翅片管束组成，翅片式换热器因采用机械绕片，散热翅片与散热管接触面大而紧，传热性能良好、稳定，空气通过阻力小，蒸气或热水流经钢管管内，热量通过紧绕在钢管上翅片传给经过翅片间的空气，达到加热和冷却空气的作用；板式换热器由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换，换热系数高，换热能力强；气液分离器使气相和液相冷媒分离，避免压缩机发生湿压缩；余热回收换热器回收发动机余热，实现排烟与缸套水高效热回收；风机采用大风量、低噪音风机及高效率电机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的理念和原则之内，所作的任何修改、等同更换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绿色工地管家服务系统，其特征在于，包括：

污水处理模块，采用亲水改性生物载体强化脱氮除磷技术，通过多级式MBBR组合工艺对工地内产生的污水中的COD、总氮及总磷等污染物进行降解；

泥浆水处理模块，采用脱水絮凝浮选组合工艺技术，用于分离出泥水中的固液成分并进一步降低废液出水中的SS；

健康管理模块，采用羟基磷灰石和光触媒空气净化技术，用于净化工地封闭空间内甲醛、VOCs和病菌等空气污染物；

能源管理模块，采用燃气驱动压缩式空气源热泵，用于工地供热采暖。

2.根据权利要求1所述的绿色工地管家服务系统，其特征在于，所述亲水改性生物载体强化脱氮除磷技术结合高效溶氧装置、高效流化传质系统和均质布水系统，通过培育附着在纳米生物载体上的混合兼性菌种并添加给所述高效流化传质系统，构成BIO-NET生态系统，以达到降解COD、总氮及总磷等污染物的目的。

3.根据权利要求2所述的绿色工地管家服务系统，其特征在于，所述纳米生物载体为亲水性改性聚氨酯生物载体。

4.根据权利要求2或3所述的绿色工地管家服务系统，其特征在于，所述高效溶氧装置采取切向进水的方式接收污水，并通过加速管加速水流流速，使得水流在管壁内呈螺旋式前进；

污水通过高效溶氧装置供给高效流化传质系统，供给高效流化传质系统过程中添加填料，所述填料为附着在纳米生物载体上的混合兼性菌种，所述填料密度接近于水，通过曝气，在空气的搅动下，悬浮填料与水充分混合，呈现流化状态；

然后供给均质布水系统，所述均质布水系统内设置有弧形导流板和曝气机，弧形导流板使水在系统内旋流循环，曝气机曝气使得系统内各处水均质；

最后均质布水系统通过若干水管将污水均匀排放到过滤装置中。

5.根据权利要求1所述的绿色工地管家服务系统，其特征在于，所述脱水絮凝浮选组合工艺技术首先将泥浆水送入一体化脱水设备，利用絮凝剂调理泥浆，实现泥水分离，然后将泥浆中废液转入到水体净化器中，进一步降低废液出水中的SS。

6.根据权利要求5所述的绿色工地管家服务系统，其特征在于，所述一体化脱水设备包括泥沙分离器、混凝反应池和板框压滤机；

所述泥沙分离器离心分级浓缩泥水中的细砂经沉砂嘴提供给振动筛，经振动筛脱水后，细砂与水有效分离，少量细砂、泥等经返料箱再回到清洗槽，高出清洗槽槽顶的液体经出料口排出；

从出料口排出的泥浆水供给混凝反应池，混凝反应池投加絮凝剂与水均匀混合，絮凝剂采用PAM通过加药泵投加；

混凝反应池形成矾花的泥浆水通过螺杆泵供给至板框压滤机，螺杆泵产生的进料压力使滤液穿过滤布，固体被滤布截留形成滤饼，进料完成后，进行空气反吹，提高滤饼含固率，然后向隔膜中注入高压水，利用隔膜张力对泥浆强力挤压脱水。

7.根据权利要求1所述的绿色工地管家服务系统，其特征在于，所述健康管理模块先由羟基磷灰石全天候吸附封闭空间中空气中的甲醛、VOCs、病毒等污染物，随后在有可见光存在时，掺杂Fe³⁺的纳米级TiO₂吸收可见光，发生光催化反应产生正负电荷，随后与空气中的水和氧气反应生成羟基自由基等活性物质，分解甲醛、VOCs、病毒等污染物，最终生成二氧化碳和水等无害物质。

8.根据权利要求7所述的绿色工地管家服务系统，其特征在于，所述羟基磷灰石具有多孔结构。

9.根据权利要求1所述的绿色工地管家服务系统，其特征在于，所述燃气驱动压缩式空气源热泵由燃气发动机、压缩机、翅片式换热器、板式换热器、气液分离器、余热回收换热器和风机构成。

10.根据权利要求9所述的绿色工地管家服务系统，其特征在于，所述翅片式换热器由空气流向间的三排并列螺旋翅片管束组成；

板式换热器由许多冲压有波纹的薄板按一定间隔排列构成，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管；

气液分离器使气相和液相冷媒分离。

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