CN216513041U - 一种隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置，其特征在于，包括废水处理单元，数据采集单元；所述的废水处理单元通过数据缆线与数据采集单元相连接；本实用新型无人值守，全天24小时监测，无需人工干预；传感器所得数值在监视器实时反应，可以通过控制端进行调节控制。

Description

一种隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置

技术领域

本实用新型属于环境治理技术领域，具体地说，涉及一种隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置。

背景技术

道路施工、引水设施建设等大型工程项目开挖地下或山体构筑隧洞时，常出现地下水渗漏导致作业面失稳的现象，如何加固隧洞作业面、固定隧洞掘进面并防止地下水外渗是一个重要的工程问题。水玻璃凝胶(俗称泡花碱，一种水溶性硅酸盐)加耐酸混凝土是建筑施工行业中普遍应用的耐酸腐蚀材料，主要特性是耐酸、耐温、密实抗渗、价格低廉、使用方便。可拌和成耐酸胶泥、耐酸沙浆和耐酸混凝土，最初用于化工、冶金、电力、煤炭、纺织等部门各种结构的防腐蚀工程，是耐酸表面砌筑的理想材料，近年来逐渐应用于隧洞工程建设，并取得较好效果。

但水玻璃凝胶极易溶于水，导致隧洞施工过程中产生的废水酸碱度失衡(pH值可达9～12)，碱性较强。由于隧洞工作属于封闭环境，施工废水最终通过从支洞排出，经过沉淀池处理的隧洞废水通常可大幅削减化学需氧量(COD)和悬浮颗粒物(SS)含量，满足国家排放标准，但无法中和酸碱度，若不经过妥善处理，必然会污染周围水域水体，破坏水域生态环境。目前国内外常用的碱性废水处理方法包括：①酸碱中和法，采用投加酸性物质处理碱性废水，让两者中和后，加以过滤使碱性废水基本净化。中和处理被认为是废水处理中最低要求之一。同时，对部分和全部澄清以及循环加工来说是必要的环节。长久以来，工业行业一直使用盐酸和硫酸之类的矿物酸与碱性废水作中和处理。然而，用盐酸中和碱性废水会随之产生自然界河流中所不能容许的大量氯化钠。同时，建筑结构物和加工设备会受到酸性蒸汽的腐蚀。同样，硫酸会导致硫酸盐的生成。由于硫酸盐对混凝土建筑物的侵蚀，多数国家对硫酸盐在废水中的含量规定不超过400mg/L。为此，尽管硫酸在价格上比盐酸低，但硫酸通常不作为中和剂。近年来，通常是用硫酸、盐酸来进行中和，但这些均是强酸，使得在存储和操作时，具有较大风险，同时也增加了过程控制、设备维护保养的难度。②絮凝法。碱性废水中往往含有大量的悬浮物质，可以选用投加絮凝剂的方法来处理。镁盐凝聚剂有效地去除了碱性废水处理中的色度，同时明显降低了COD、pH值和硫化物的浓度，其效果优于碱式氯化铝和硫酸亚铁。硫酸亚铁是一种常用的絮凝处理剂，起到絮凝处理的效果，可以去除掉污水中大量的悬浮物，还去除一部分的COD和色度。然而，投加矿物酸后产生的硫酸根离子等会对后续生化处理以及脱色效果产生一些影响。一方面，硫酸根厌氧条件下易被还原为硫化氢气体，经除臭系统收集后通常需添加硫酸亚铁沉淀去除，去除的同时又引入等量硫酸根离子，如此循环，严重影响生化系统的处理效率；另一方面，厌氧处理生成的硫化物对于后续处理的好氧生物也有一定的毒性，并且会重新被氧化为硫酸盐。此外，絮凝法对降低出水pH值效果有限，在絮凝剂用量不大的情况下，pH下降幅度不大；增加絮凝剂用量又会提高治污运转费用，而且大大增加了固废分离物“污泥”的产量，增加额外的污泥处理成本。③通烟道气法。在造纸、化工、食品等工业生产过程中，均自设动力车间，车间由锅炉和配套汽轮机组成。锅炉消耗燃料产生过热蒸汽，通过汽轮机发电获得电能和废汽，供生产使用。锅炉消耗燃料产生废气，即锅炉烟道气。烟道气中含有CO₂(8-16％，V/V，具体数值与锅炉燃烧工况有关)，SO₂，H₂S等酸性组分，可将废水中和至中性。但通烟道气法主要针对配有动力车间的工业高碱废水处理，且沉渣量大，出水中硫化物、COD、色度均会增加，且该方法对锅炉和管道的硬件设施需求，导致其难以用于隧洞废水处理。

为保证废水达标排放，降低废水碱性，急需研发一种低成本、高效率且安装使用无害化的废水酸碱平衡处理装置。

从环保、安全和经济上考虑，使用二氧化碳中和碱性废水已经受到越来越多的关注。二氧化碳在常温常压下是无色无臭气体，安全无毒、使用方便，在常温下加压即可液化或固化。二氧化碳溶解于水后会形成碳酸，碳酸是一种弱酸，在水中电离出H⁺、HCO₃-和CO₃ ^2-，可以代替强酸起到酸碱中和的作用。利用二氧化碳中和碱性废水在钢铁企业、印染企业等碱废水处理上已取得一些应用，但在隧洞施工废水处理尚无先例。

因此，有必要提供一种新的隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对上述的问题，提供了一种隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置，包括废水处理单元，数据采集单元；所述的废水处理单元通过数据缆线与数据采集单元相连接；

所述废水处理单元包括中空的容器，容器通过隔离板分为上下设置的第一容器单元和第二容器单元，在第二容器单元内距底部的三分之一处安装有沉淀物筛网，第二容器单元侧壁上设置有与其相连通的二氧化碳进气管和废水进水管，二氧化碳进气管设置在沉淀物筛网的上方，所述废水进水管设置在沉淀物筛网的下方，所述二氧化碳进气管上设置有二氧化碳进气控制阀；第二容器单元侧壁上且在沉淀物筛网处设置有处理物回收门；

所述隔离板的中心处设置有圆孔，所述隔离板上且在圆孔处设置有处理水喷水管，所述的处理水喷水管的底部通过水管连接有控制阀门，所述的控制阀门设置在容器外侧；所述处理水喷水管的两侧且靠近顶部设置有喷水口，所述处理水喷水管通过导线连接有二氧化碳传感器；

第一容器单元侧壁上且靠近顶板处设置有与其相连通的泄气阀，第一容器单元侧壁上且靠近隔离板处设置有与其相连通的处理水出水管所述的处理水出水管上设置有出水口控制阀。

可选地，所述的容器的底板上设置有支脚。

可选地，所述的容器为圆柱状容器。

可选地，所述的数据采集单元包括数据缆线，所述的数据缆线一端连接有处理水喷水管，所述的数据缆线的另一端依次连接有远程终端单元和数据反馈主机，所述数据缆线上连接有出水口酸碱度传感器和废水处理处酸碱度传感器；出水口酸碱度传感器和废水处理处酸碱度传感器分别安装在第一容器单元和第二容器单元内；

所述远程终端单元通过第一传输线缆连接有第一步进电机，所述的第一步进电机安装在控制阀门上；所述的远程终端单元通过第二传输线缆连接有第二步进电机，所述的第二步进电机安装在出水口控制阀上；所述的远程终端单元通过第三传输线缆连接有第三步进电机，第三步进电机安装在二氧化碳进气控制阀上；所述远程终端单元上还连接有电源线。

可选地，所述的数据缆线外侧套设有数据缆线保护管。

可选地，所述的远程终端单元和数据反馈主机外设置有控制箱。

与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：

本实用新型无人值守，全天24小时监测，无需人工干预；传感器所得数值在监视器实时反应，可以通过控制端进行调节控制。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置的结构示意图。

图中，1.二氧化碳进气管、2.废水进水管、3.密封容器、4.沉淀物筛网、5.泄气阀、6.处理水出水管、7.处理水喷水管、8.出水口酸碱度传感器、9.废水处理处酸碱度传感器、10.数据缆线保护管、11.数据缆线、12.RTU、13.数据反馈主机、14.处理物回收门、15.控制阀门、16支脚、17.隔离板、18.二氧化碳传感器，19.喷水口、20.第一步进电机、21.第一传输线缆、22.出水口控制阀、23.第二步进电机、24第二传输线缆、25.二氧化碳进气控制阀、26.第三步进电机、27.第三传输线缆、28.控制箱、29.电源线，30.第一容器单元，31.第二容器单元，33.圆孔。

具体实施方式

以下将配合实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本实用新型公开了一种隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置，如图1所示，包括废水处理单元，数据采集单元；所述的废水处理单元通过数据缆线11与数据采集单元相连接；

其中，数据采集单元用于对废水处理中的酸碱度(pH)监测，二氧化碳气体输入量变化的监测。

所述废水处理单元包括中空的容器3，容器3通过隔离板17分为上下设置的第一容器单元30和第二容器单元31，在第二容器单元31内距底部的三分之一处安装有沉淀物筛网4，第二容器单元31侧壁上设置有与其相连通的二氧化碳进气管1和废水进水管2，二氧化碳进气管1设置在沉淀物筛网4的上方，所述废水进水管2设置在沉淀物筛网4的下方，所述二氧化碳进气管1上设置有二氧化碳进气控制阀25；第二容器单元31侧壁上且在沉淀物筛网4处设置有处理物回收门14；

其中，容器3用于废水容纳和处理。二氧化碳进气管1用于输入二氧化碳气体，可以对输入量加以控制。处理物回收门14主要用于处理沉淀于容器底部的废物，对沉淀物筛网4定期维护。

所述隔离板17的中心处设置有圆孔33，所述隔离板17上且在圆孔33处设置有处理水喷水管7，所述的处理水喷水管7的底部通过水管连接有控制阀门15，所述的控制阀门15设置在容器3外侧；所述处理水喷水管7的两侧且靠近顶部设置有喷水口19，所述处理水喷水管7通过导线连接有二氧化碳传感器18；

其中，处理水喷水管7和控制阀门15用于把处理过的废水喷洒到第一容器单元30中，以及控制喷出的流量，使二氧化碳能更加充分利用；

第一容器单元30侧壁上且靠近顶板处设置有与其相连通的泄气阀5，第一容器单元30侧壁上且靠近隔离板17处设置有与其相连通的处理水出水管6所述的处理水出水管6上设置有出水口控制阀22。

其中，泄气阀5的作用是超过装置安全压力后，释放过大压力，起到装置保护的作用。

在一些实施例中，所述的容器3的底板上设置有支脚16。

在一些实施例中，所述的数据采集单元包括数据缆线11，所述的数据缆线11一端连接有处理水喷水管7，所述的数据缆线11的另一端依次连接有远程终端单元(RTU)12和数据反馈主机13，所述数据缆线11上连接有出水口酸碱度传感器8和废水处理处酸碱度传感器9；

所述远程终端单元12通过第一传输线缆21连接有第一步进电机20，所述的第一步进电机20安装在控制阀门15上，所述的RTU12通过第二传输线缆24连接有第二步进电机23，所述的第二步进电机23安装在出水口控制阀22上；所述的远程终端单元12通过第三传输线缆27连接有第三步进电机26，第三步进电机26安装在二氧化碳进气控制阀25上；所述远程终端单元12上还连接有电源线29。

具体地，第一步进电机20通过传动齿轮(图中未示出)与控制阀门15相连接；第二步进电机23通过传动齿轮与出水口控制阀22相连接；第三步进电机26通过传动齿轮与二氧化碳进气控制阀25相连接。

其中，所述的出水口酸碱度传感器8用于处理后的酸碱度(pH)实时观测收集。

所述的废水处理处酸碱度传感器9用于对正在处理中的废水pH值实时的观测收集。

所述的二氧化碳传感器18用于对处理过的废水中二氧化碳的含量实时监测。

所述的RTU12和数据反馈主机13用于对数据观测、收集和控制。

所述的喷水口19主要用于对喷出水进行方向调节。

所述的第一步进电机20和第一传输线缆21相连接用于对控制阀门15在RTU12处总控。

所述的第二步进电机23和第二传输线缆24相连接用于对出水口控制阀22在RTU12处总控。

所述的第三步进电机26和第三传输线缆27相连接用于对二氧化碳进气控制阀25在RTU12处总控。

电源线29是所有仪器电源的来源线，外接到市电上。

在一些实施例中，所述的数据缆线11外侧套设有数据缆线保护管10。

在一些实施例中，所述的RTU12和数据反馈主机13外设置有控制箱28。

其中，所述的控制箱28用于对控制端的所有仪器保护。

本装置在使用时，废水和二氧化碳分别通过废水进水管2和二氧化碳进气管1进入第二容器单元31，通过二氧化碳进气控制阀25和第三步进电机26来控制二氧化碳进气管1中二氧化碳的输入量；废水通过沉淀物筛网4过滤掉废水中的絮状废物，絮状废物通过处理物回收门14从第二容器单元31中清除出去，二氧化碳和废水在第二容器单元31中进行充分的混合，然后通过处理水喷水管7和喷水口19处理废水送入到第一容器单元30内，并且通过第一步进电机20控制控制阀门15来控制喷出的流量，使二氧化碳能更加充分利用。在废水处理结束后，泄气阀5将在废水中反应后剩余的气体回收；处理后的废水通过处理水出水管6排出第一容器单元30，并通过第二步进电机23控制出水口控制阀22进一步控制废水的流量。

在第一容器单元30和第二容器单元31内时，出水口酸碱度传感器8、废水处理处酸碱度传感器9和二氧化碳传感器18在实时工作着，RTU12处理得来的数据进行总控，并通过数据反馈主机13进行收集。

本实用新型利用二氧化碳气体处理隧洞废水，平衡废水中的酸碱值，不仅可消除废水化学处理的操作、存储风险，还可以显著降低处理成本，亦可以明显改善厌氧微生物的水环境条件，促进难降解有机含氮化合物的氨化，从而有利于后续处理废水中总氮的去除。

上述说明示出并描述了实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离实用新型的精神和范围，则都应在实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置，其特征在于，包括废水处理单元，数据采集单元；所述的废水处理单元通过数据缆线(11)与数据采集单元相连接；

所述废水处理单元包括中空的容器(3)，容器(3)通过隔离板(17)分为上下设置的第一容器单元(30)和第二容器单元(31)，在第二容器单元(31)内距底部的三分之一处安装有沉淀物筛网(4)，第二容器单元(31)侧壁上设置有与其相连通的二氧化碳进气管(1)和废水进水管(2)，二氧化碳进气管(1)设置在沉淀物筛网(4)的上方，所述废水进水管(2)设置在沉淀物筛网(4)的下方，所述二氧化碳进气管(1)上设置有二氧化碳进气控制阀(25)；第二容器单元(31)侧壁上且在沉淀物筛网(4)处设置有处理物回收门(14)；

所述隔离板(17)的中心处设置有圆孔(33)，所述隔离板(17)上且在圆孔(33)处设置有处理水喷水管(7)，所述的处理水喷水管(7)的底部通过水管连接有控制阀门(15)，所述的控制阀门(15)设置在容器(3)外侧；所述处理水喷水管(7)的两侧且靠近顶部设置有喷水口(19)，所述处理水喷水管(7)通过导线连接有二氧化碳传感器(18)；

第一容器单元(30)侧壁上且靠近顶板处设置有与其相连通的泄气阀(5)，第一容器单元(30)侧壁上且靠近隔离板(17)处设置有与其相连通的处理水出水管(6)所述的处理水出水管(6)上设置有出水口控制阀(22)。

2.根据权利要求1所述的隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置，其特征在于，所述的容器(3)的底板上设置有支脚(16)。

3.根据权利要求1所述的隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置，其特征在于，所述的容器(3)为圆柱状容器。

4.根据权利要求1所述的隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置，其特征在于，所述的数据采集单元包括数据缆线(11)，所述的数据缆线(11)一端连接有处理水喷水管(7)，所述的数据缆线(11)的另一端依次连接有远程终端单元(12)和数据反馈主机(13)，所述数据缆线(11)上连接有出水口酸碱度传感器(8)和废水处理处酸碱度传感器(9)；出水口酸碱度传感器(8)和废水处理处酸碱度传感器(9)分别安装在第一容器单元(30)和第二容器单元(31)内；

所述远程终端单元(12)通过第一传输线缆(21)连接有第一步进电机(20)，所述的第一步进电机(20)安装在控制阀门(15)上；所述的远程终端单元(12)通过第二传输线缆(24)连接有第二步进电机(23)，所述的第二步进电机(23)安装在出水口控制阀(22)上；所述的远程终端单元(12)通过第三传输线缆(27)连接有第三步进电机(26)，第三步进电机(26)安装在二氧化碳进气控制阀(25)上；所述远程终端单元(12)上还连接有电源线(29)。

5.根据权利要求4所述的隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置，其特征在于，所述的数据缆线(11)外侧套设有数据缆线保护管(10)。

6.根据权利要求4所述的隧洞施工废水的酸碱平衡自动处理装置，其特征在于，所述的远程终端单元(12)和数据反馈主机(13)外设置有控制箱(28)。

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