一种新型施工废水处理设备在隧道工程中的应用

公路交通技术2013年12月第6期TechnologyofHighwayandTransportDec．2013No．6一种新型施工废水处理设备在隧道工程中的应用杨斌，莫苹(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：介绍一种新型施工废水双联处理设备。隧道施工中，施工废水经该设备处理后，出水各项指标均可达到GB8978-1996(污水综合排放标准》中的一级标准，可回用于施工用水、施工机械冲洗水、施工现场清洗水等。实体工程应用表明，该设备具有结构紧凑、流程简洁、操作方便、处理率高、能耗较低的特点，可推广应用。关键词：隧道；施工废水处理设备；一体化设备文章编号：1009—6477(2013)06—0160—05中图分类号：U459．2文献标识码：BApplicationofNewEquipmentforConstructionWastewaterTreatmentinTunneIProjectsYANGBin，MOPing目前，我国隧道工程施工中通常采取的废水处的主要是pH值(酸碱度)和ss。采用混凝沉淀处理方法是将废水引至沉淀池，让其停留一定时间，待理工艺，对废水中SS有较好的处理效果。基于对山悬浮物沉淀后再排放。由于隧道工程开挖地区平地区隧道施工废水水质调查和国内外施工废水处理工通常不大，可利用面积相当有限，大型沉淀池设置非艺及设备的对比研究，笔者在强化常规工艺、优化构常困难，导致废水沉淀时间不足，只能去除废水中约筑物选型和布置的基础上开发了一套钢结构混凝沉40％～70％的SS(悬浮物)。因此，施工废水通常是淀一体化施工废水处理设备，即施工废水双联处理超标排放。设备。该设备主要由管道静态混合器、旋流反应器笔者对公路隧道施工废水排放情况进行了调和斜板(管)固液分离器组成，其结构示意见图1。查，所调查的公路隧道中，约10％按上述沉淀措施对施工废水进行了处理，其余未采取任何措施，直接将施工废水排人自然沟道。其它建设工程施工废水处理现状也大致如此，大部分施工废水未采取任何措施就随意排放，少数施工废水尽管采取了简易沉6淀处理措施但也达不到排放标准l1-3]。由香港保然技术有限公司生产的WetSep和大成公司生产的HKPC—Aquased是处理建筑施工废水1一管道静态混合器；2一旋流反应器；3-固液分离器；4-进水13；的一体化成套设备J，但由于环保意识及设备价格5一连通管；6一出水口；7一加药口；8一污泥排放口；9一支架。因素，内地迄今无成功应用的案例信息。图1施工废水双联处理设备示意因此，急需开发一种高效率、低能耗、占地少、结1．1设备原理构紧凑、运行简单的建筑施工废水一体化处理设备，施工废水双联处理设备进口管线为静态混合以满足国内市场需求。器，其利用管道静态混合的原理将药剂与废水加速；人口管线沿切线方向进入旋流反应器，运用流体动1设备开发力学原理，使施工废水沿切线方向进入圆筒形的混杨斌、莫苹等人。对山区隧道施工废水水质凝反应器，具有一定速度的流体沿反应器内壁旋转，进行的调查表明：隧道施工废水污染物经常性超标加速药剂与废水的混合反应，提高废水的处理效率；收稿日期：2013—07—04作者简介：杨斌(1970一)，男，四川省自贡市人，硕士，高工 2013年第6期杨斌，等：一种新型施工废水处理设备在隧道工程中的应用161与反应器紧邻的沉淀池内设置斜板(管)固液分离呈乳白色。其由潜水泵从隧道中抽出后排入天然沟装置，可加速沉淀，缩短水力停留时间，提高沉淀效道，未采取任何处理措施。率。2．4处理后施工废水排放1．2设备工艺流程隧道洞口部分污水经管道流人初沉池，初沉池废水经水泵提升进人设备设备进口设管道混中放置潜污水泵，一部分污水流人下游2级沉淀池合器，废水与混凝剂在管道混合器中充分混合后，进后排放；另一部分污水由潜污水泵提升至污水处理入旋流式反应器进行混凝反应；废水经混凝反应后设备，经处理后排放。进入斜板沉淀区域进行固液分离；污泥沉积于污泥自然沉淀系统污水流量由流量槽控制，为2～4斗，清水经三角堰流出。整个系统设提升水泵1台、m／h，污水处理设备流量控制在1～1．2m／h。施加药计量泵2台，无需设置电动搅拌装置，故降低了工废水处理系统平面布置见图3，主要设备及构筑运行能耗。物明细见表1。2．5施工废水采样2工程应用2．5．1自然沉淀系统2．1工程概况每d在污水刚流过流量槽时开始在初沉池取施工废水双联处理设备在云南武昆高速公路某样，然后每隔1～2h取样1次，每d取样3次，3次隧道工程中得到应用。该隧道围岩以白云岩、砂岩、泥岩、页岩为主，隧道区洞身要穿越白云岩、灰岩岩溶发育及众多岩层接触带段。该隧道为分离式单洞沉淀出水2车道隧道，左幅全长3085m，右幅全长3130m。隧道按新奥法原理设计，采用复合式衬砌施工，双向图2施工废水处理系统工艺流程掘进。右洞进口端废水流量较大且地形较为平坦，废水处理装置故将设备布置在隧道右洞进口端。出水2．2施工废水处理系统一体化废水处理系统由初沉池、潜水泵、流量计、计量泵、施工废水双联处理设备、连接管道组成。为便于比较，在施工现场设置了自然沉淀系统，其由施工废水初沉池、流量计、沉淀池组成。施工废水处理系统工艺流程见图2。2．3处理前施工废水排放单位：mm该隧道右洞污水排放量约10m／h，污水浑浊，图3施工废水处理系统平面布置表1施工废水处理系统主要设备及构筑物明细 162公路交通技术2013生水样的平均值作为进水(污水原水)水样水质。2h的控制性污染物。其余污染物浓度较低，低于GB后在沉淀池1出口处取1次水样，约4h后在沉淀8978-1996中的1级标准，故不做处理效果分析。池2出口处取1次水样。2．6．2处理效果分析2．5．2设备处理系统2．6．2．1SS处理效果分析施工废水流量控制在l～1．2m／h的情况下，连续2周对设备进出水中ss进行检测并分析设备运行30min后排水口开始出水，设备运行40、其处理效果，SS处理效果分析见表3和图4。60、9Orain后，分别在排水口取1次水样，3次水样由表3可知，设备出水ss值低于自然沉淀出水的平均值作为该工况下出水水样水质。ss值；设备对ss的平均去除率为94．1％，自然沉淀水样分析测定方法均采用国家环保局编制的对ss的平均去除率为65．75％，设备对ss的去除《水和废水监测分析方法(第四版)》中的A类或B率远高于自然沉淀的去除率。由于本隧道施工废水类方法J。为粗分散系废水，水中ss较易沉淀，而施工废水经2．5．3混凝剂及助凝剂投放量确定隧道内较长距离流程，其Ss值已较低，因此自然沉选用PAC及PAM作为本隧道工程施工废水处淀出水的SS浓度也能达到GB8978-1996中的l理设备的混凝剂及助凝剂。经过几次现场试验后，级标准。确定该隧道施工废水的最佳投药量为：PAC150—2．6．2．2pH值处理效果分析250mg／L．PAM0．05～0．2mg／L。连续2周对设备进出水中pH值进行检测并分2．6数据分析析其处理效果，pH值处理效果分析见表4和图5。2．6．1隧道施工废水水质情况由于注浆主体材料水解产生的硅酸三钙、硅酸施工废水处理系统调试正常后运行了2周，每二钙、氢氧化钙等均呈碱性，且该隧道围岩以石灰岩d取样3～5次，各指标数据取平均值。隧道施工废为主，大量岩石粉末进入施工废水，因此本隧道施工水水质检测数据见表2。废水pH值比一般隧道施工废水pH值要高。由表2可以看出，该隧道施工废水主要污染物混凝剂和助凝剂为酸性溶液，投入施工废水中为ss和pH值，浓度均超出GB8978-1996(污水综能中和一部分碱度，使废水pH值有所降低，但与ss合排放标准》中的l级标准，ss和pH值为本工程发生混凝反应的混凝剂和助凝剂投入量较小，因此，表2隧道施工废水水质注：TP为总磷；NH一N为氨氮；COD为化学需氧量，下同。 2013年第6期杨斌，等：一种新型施工废水处理设备在隧道工程中的应用163123456789n表3SS处理效果分析80ol11加11∞q掘74丝11丝l1l一700600、∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞．50o400n加&&¨&&＆&i∞∞∞)∞)∞∞∞∞∞∞10o0讯图4施工废水处理前后ss值比较∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞1412呱呱l0昭罂86阻n孔轭轭4卯叭88201234567891O1l12131415试验序号141o7．007．0057．0093．4646．73图5施工废水处理前后pH值比较标准要求。由表4、图5可知，自然沉淀的进出水pH值几乎没有变化，自然沉淀过程对酸碱度无去除能力。试验pH值pI-I值去除率／％如果进水pH值超标，则自然沉淀出水也一定超标。序号入水设备出水自然沉淀出水设备自然沉淀由以上对比试验可知，施工废水双联处理设备对施工废水处理效果明显优于自然沉淀系统，经设备处理后，可以确保施工废水各项污染物指标达标排放；而自然沉淀系统仅对去除粗分散系废水sS有效，对于pH值的削减不起作用。另外，自然沉淀系统占地面积大，往往受场地限制无法设置；而施工废水双联处理设备处理效率高，占地面积小，适用于以ss为主要污染物的施工废水处理，可车载移动，几乎不受场地限制。2．7设备处理出水回用可行性分析目前，尚无隧道施工废水回用水质标准，只能参照现行GB／T18920-2002《城市杂用水水质标准》E8]进行分析，见表5。隧道施工现场的施工废水一般可回用于施工用水、施工机械冲洗水、施工现场注：在第9～14次，设备进水口投加少量稀盐酸中和，每清洗水等。由表5可知，隧道施工废水经设备处理m废水投加1：100稀盐酸5～10mL。后其主要污染物浓度能达到GB／T18920-2002的在只投人混凝剂和助凝剂时不能将废水中酸碱度降要求。因此，研究认为，本工程隧道施工废水经设备至排放标准内。表4中，第1—8次试验示出了只投处理后可回用于施工用水、施工机械冲洗水、施工现入混凝剂和助凝剂时设备运行的情况，第9～14次场清洗水等。试验示出了投入混凝剂和助凝剂的同时，还投入少2．8经济可行性分析量稀盐酸进行中和后pH值的变化情况，投入少量稀设备运行费用主要包括药剂费用和电机耗电费盐酸后设备出水pH值降到了6—9，满足1级排放用，其估算费用分别见表6和表7。 164公路交通技术2013生表5设备出水主要污染物与相关回用水质标准比较3结语将施工废水双联处理设备运用于云南武昆高速公路某隧道工程中，经过调试，设备运行效果良好，出水pH值、ss、石油类、COD和氨氮等指标均能达到GB8978-1996中的1级标准，可回用于施工用水、施工机械冲洗水、施工现场清洗水等。与国内外注：除pH值单位为无量纲外，其余单位均为mg／L。同类型设备或工艺相比，其总运行费用较低，具有经表6设备运行药剂费估算济可行性。实际工程运用表明，该设备具有结构紧凑、流程简单、操作方便、处理率高、能耗较低的特点，可推广运用。参考文献rj杨斌．公路隧道施r工L废水处理r工j艺探讨[J]．公路交rLrL123456789]j]J]J]j]J通技术，2008(6)：162-164．杨斌．隧道施工废水水质特征分析[J]．公路交通技术，2009(3)：133—137．蒋红梅，莫苹，吴东国，等．山岭隧道施工废水水质特征初步研究[C]／／中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第一卷)．北京：人民交通出版社，2009．徐卓荣．建筑工地水污染控制及处理[C]／／中国绿色建筑／可持续发展建筑国际研讨会论文集．北京：人民交通出版社，2005．由表6和表7可以看出，处理1m施工废水所朱闵航．重庆山区隧道施工废水}昆凝处理研究[D]．重需费用约为0．45元，其中药剂费占53．33％，电费庆：西南大学，2010．占46．67％。由于该隧道施工废水pH值比一般隧魏复盛．水和废水监测分析方法(第四版)[M]．北京：道施工废水的pH值高得多，需掺加盐酸进行中和中国环境科学出版社，2002．中国环境科学研究院，GB8978-1996污水综合排放以调节pH值至达标范围，因此增加了药剂成本。标准[S]．北京：中国计划出版社，1996．而一般情况下，施工废水处理时无需另外掺加盐酸，中国市政工程中南设计研究．GB／T18920-2002城如果扣除这一部分加酸中和的费用，则处理11TI施市污水再生利用城市杂用水水质[S]．北京：中国标准工废水所需费用仅为0．39元。据相关文献报道J，出版社，2002．香港同类型设备处理施工废水的药剂费一般在0．5香港生产力促进局．运用化学混凝技术处理建筑工地元／m以上，设备耗电费用另计。可见，本次研究开废水的独立系统短期专利说明书[z]．香港：香港特别发的施工废水处理设备运行费用较低，经济可行。行政区专利注册处，2000．