申请日2019.06.19
公开(公告)日2019.08.27
IPC分类号C02F9/04
摘要
一种本发明的移动式盾构泥浆废水循环处理系统及处理方法，该处理系统包括预沉池、用于收集预沉池中预沉泥浆液的清水池、超滤装置、纳滤装置及集装箱，预沉池与清水池连接，清水池与超滤装置之间连接有并联设置的至少两个过滤器，超滤装置与纳滤装置连接，预沉池、清水池、过滤器、超滤装置和纳滤装置均设于集装箱内。处理方法包括泥浆废水调整和预沉淀、泥浆液缓存、过滤、超滤、纳滤和清水回用。该处理系统可循环、占地面积小、可移动、适用于水资源短缺的施工地段、废水处理量大，该处理方法材料价格低、运行成本低、设备损耗小且绿色环保。
权利要求书
1.一种移动式盾构泥浆废水循环处理系统，其特征在于：包括预沉池(1)、用于收集所述预沉池(1)预沉泥浆液的清水池(2)、超滤装置(4)、纳滤装置(5)及集装箱(9)，所述预沉池(1)与所述清水池(2)连接，所述清水池(2)与所述超滤装置(4)之间连接有并联设置的至少两个过滤器(3)，所述超滤装置(4)与所述纳滤装置(5)连接，所述预沉池(1)、清水池(2)、过滤器(3)、超滤装置(4)和纳滤装置(5)均设于所述集装箱(9)内。
2.根据权利要求1所述的移动式盾构泥浆废水循环处理系统，其特征在于：还包括设置在所述集装箱(9)内的应急池(6)，所述过滤器(3)中设有过滤膜(31)，所述过滤膜(31)将所述过滤器(3)的内部分隔成第一容纳室(32)和第二容纳室(33)，所述清水池(2)与各过滤器(3)的第一容纳室(32)之间分别通过第一管道(34)连接，各过滤器(3)的第二容纳室(33)均与所述超滤装置(4)连接，各过滤器(3)的第一容纳室(32)之间依次通过第二管道(35)连接，所述应急池(6)与任一所述过滤器(3)的第一容纳室(32)之间通过第三管道(36)连接，所述应急池(6)与各所述过滤器(3)的第一容纳室(32)之间分别通过第四管道(37)连接，且应急池(6)与所述预沉池(1)连接，各所述第一管道(34)和各所述第四管道(37)上均设有开关阀(38)。
3.根据权利要求2所述的移动式盾构泥浆废水循环处理系统，其特征在于：各所述过滤器(3)的第二容纳室(33)之间依次通过第五管道(331)连接，其中，任一所述过滤器(3)的第二容纳室(33)与所述超滤装置(4)之间通过第六管道(332)连接，所述第六管道(332)上设有第一推送泵(333)。
4.根据权利要求3所述的移动式盾构泥浆废水循环处理系统，其特征在于：还包括设置在所述集装箱(9)内的第一药剂桶(7)和第二药剂桶(8)，所述第一药剂桶(7)、所述第二药剂桶(8)与所述预沉池(1)之间均连接有第二推送泵(11)。
5.根据权利要求4所述的移动式盾构泥浆废水循环处理系统，其特征在于：所述预沉池(1)连接有进泥管(12)，所述进泥管(12)上设有第三推送泵(13)，且进泥管(12)伸出至所述集装箱(9)的外部，所述预沉池(1)连接有第一排泥管(14)，所述第一排泥管(14)上设有第一排泥泵(15)，且第一排泥管(14)伸出至所述集装箱(9)的外部。
6.根据权利要求5所述的移动式盾构泥浆废水循环处理系统，其特征在于：各所述过滤器(3)的第一容纳室(32)均连接有第二排泥管(39)，各所述第二排泥管(39)上均设有第二吸泥泵(391)，且各所述第二排泥管(39)均伸出至所述集装箱(9)的外部，所述纳滤装置(5)连接有第一出水管(51)，所述第六管道(332)于所述第一推送泵(333)的进液端一侧连接有第二出水管(334)，所述第一出水管(51)和所述第二出水管(334)均伸出至所述集装箱(9)的外部且两者于所述集装箱(9)的外侧均设有出水阀(52)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的移动式盾构泥浆废水循环处理系统，其特征在于：所述预沉池(1)内设有螺旋式的进浆管(16)，所述进浆管(16)由所述预沉池(1)的顶部盘旋至预沉池(1)的底部。
8.一种移动式盾构泥浆废水循环处理方法，其特征在于：所述处理方法是采用如权利要求1至7中任一项所述的移动式盾构泥浆废水循环处理系统对盾构泥浆废水进行循环处理。
9.根据权利要求8所述的移动式盾构泥浆废水循环处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：泥浆废水调整和预沉淀：将盾构泥浆废水输送至所述预沉池(1)中，加入药剂，进行破乳、絮凝，沉淀，使废水初步分离，得到预沉泥浆液和剩余污泥;
S2：泥浆液缓存：将所得预沉泥浆液输送至所述清水池(2)中进行缓存，得到清水泥浆液;
S3：过滤：将所得清水泥浆液输送至并联设置的至少两个过滤器(3)中进行过滤，得到过滤清液和剩余污泥;
S4：超滤：将步骤S3所得的部分过滤清液输送至所述超滤装置(4)中进行处理，得到超滤清液;
S5：纳滤：将所得超滤清液输送至所述纳滤装置(5)中进行处理，得到合格水;
S6：清水回用：将步骤S5所得合格水、步骤S3所得的另一部分过滤清液用于盾构机循环使用和生活用水，完成对盾构泥浆废水的循环处理。
10.根据权利要求9所述的移动式盾构泥浆废水循环处理方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述药剂包括明矾水溶液、聚合氯化铝水溶液和破乳剂水溶液，所述明矾水溶液、聚合氯化铝水溶液和破乳剂水溶液的体积比为1∶2∶1，所述明矾水溶液的质量浓度为5%～15%，所述聚合氯化铝水溶液的质量浓度为5%～15%，所述破乳剂水溶液的质量浓度为5%～15%;控制所述预沉池(1)的进水速率为40m3/h～90m3/h，控制所述预沉池(1)的排泥速率为20m3/h～60m3/h;
所述步骤S2中，当输送至所述清水池(2)中的预沉泥浆液过量时，将过量的预沉泥浆液输送至一应急池(3)中进行缓存，当所述清水池(2)发生故障时，采用所述应急池(3)替代清水池(2)进行使用，即将预沉泥浆液全部输送至所述应急池(3)中;
所述步骤S3中，当输送至所述过滤器(3)中的清水泥浆液溢流时，将溢流的清水泥浆液输送至所述应急池(3)中进行缓存，再经应急池(3)输送至所述过滤器(3)中进行过滤;控制所述过滤器(3)的排泥速率为10m3/h～30m3/h;
所述步骤S3得到的过滤清液中，用于输送至所述超滤装置(4)的部分过滤清液与用于盾构机循环使用和生活用水的另一部分过滤清液的比例为5∶1;
所述步骤S4中，控制所述超滤装置(4)的进水速率为20m3/h～60m3/h;
所述步骤S5中，控制所述纳滤装置(5)的进水速率为20m3/h～60m3/h。
说明书
移动式盾构泥浆废水循环处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理再利用技术领域，尤其涉及一种移动式盾构泥浆废水循环处理系统及处理方法。
背景技术
随着国民经济迅速发展，现代社会交通越来越复杂，促使城市及城市间轨道交通发展迅猛。而现在隧道及地铁管网施工主要以盾构施工为主，在采用泥水盾构法隧道施工过程中，为了方便盾构机在底下的掘进作业，通常会在盾构机盘片上喷洒大量的泥岩分散剂和润滑泡沫，使得挖出来的盾构泥浆废水中含有一定量的化学试剂。这种盾构泥浆废水如果不加以针对性的处理，任其排放就会对人类赖以生存的地下水资源、土壤造成一定的污染，从而危及人类健康。目前我国对于盾构泥浆废水的处理主要分为场内回用和场外处理两种，前者仅仅是将盾构泥浆废水进行泥水分离，对泥水分离所产生的含污废水无法进行合理的处置，该方法虽能减少盾构渣土的体积，将压滤处理后得到的剩余污泥运出场外，但处理效率不高，处理设备要求较高，设备占地面积较大，无法随施工进度调整装置位置，安拆繁琐;后者直接排放至场外回灌处理，成本较高而且对地下水环境污染较大，对于排放后的废水同样无法进行合理的处置。因此，目前我国对盾构泥浆废水的处置并没有一个合适的解决方案，这一方面的技术尚属于空白阶段，这就导致盾构泥浆废水的处理成为了一个技术难题，因此研究一种盾构泥浆废水循环处理设备及方法是很有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，如盾构泥浆废水无法进行合理处置、盾构现场施工面积窄、施工地段水资源短缺、盾构泥浆废水无法针对性集中处理、泥浆废水处理装置成本较高、效率低、占地面积大无法移动等，提供一种可循环、占地面积小、可移动、适用于水资源短缺的施工地段、废水处理量大、使用寿命长、成本较低且绿色环保的移动式盾构泥浆废水循环处理系统，填补了现有技术的空白，还提供一种材料价格低、运行成本低、设备损耗小、绿色环保、能够最大限度地实现盾构泥浆废水稳定化、无害化的移动式盾构泥浆废水循环处理方法。
为解决上述技术问题，发明采用以下技术方案：
一种移动式盾构泥浆废水循环处理系统，包括预沉池、用于收集所述预沉池预沉泥浆液的清水池、超滤装置、纳滤装置及集装箱，所述预沉池与所述清水池连接，所述清水池与所述超滤装置之间连接有并联设置的至少两个过滤器，所述超滤装置与所述纳滤装置连接，所述预沉池、清水池、过滤器、超滤装置和纳滤装置均设于所述集装箱内。
作为上述技术方案的进一步改进：
还包括设置在所述集装箱内的应急池，所述过滤器中设有过滤膜，所述过滤膜将所述过滤器的内部分隔成第一容纳室和第二容纳室，所述清水池与各过滤器的第一容纳室之间分别通过第一管道连接，各过滤器的第二容纳室均与所述超滤装置连接，各过滤器的第一容纳室之间依次通过第二管道连接，所述应急池与任一所述过滤器的第一容纳室之间通过第三管道连接，所述应急池与各所述过滤器的第一容纳室之间分别通过第四管道连接，且应急池与所述预沉池连接，各所述第一管道和各所述第四管道上均设有开关阀。
各所述过滤器的第二容纳室之间依次通过第五管道连接，其中，任一所述过滤器的第二容纳室与所述超滤装置之间通过第六管道连接，所述第六管道上设有第一推送泵。
还包括设置在所述集装箱内的第一药剂桶和第二药剂桶，所述第一药剂桶、所述第二药剂桶与所述预沉池之间均连接有第二推送泵。
所述预沉池连接有进泥管，所述进泥管上设有第三推送泵，且进泥管伸出至所述集装箱的外部，所述预沉池连接有第一排泥管，所述第一排泥管上设有第一排泥泵，且第一排泥管伸出至所述集装箱的外部。
各所述过滤器的第一容纳室均连接有第二排泥管，各所述第二排泥管上均设有第二吸泥泵，且各所述第二排泥管均伸出至所述集装箱的外部，所述纳滤装置连接有第一出水管，所述第六管道于所述第一推送泵的进液端一侧连接有第二出水管，所述第一出水管和所述第二出水管均伸出至所述集装箱的外部且两者于所述集装箱的外侧均设有出水阀。
所述预沉池内设有螺旋式的进浆管，所述进浆管由所述预沉池的顶部盘旋至预沉池的底部。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种移动式盾构泥浆废水循环处理方法，所述处理方法是采用上述的移动式盾构泥浆废水循环处理系统对盾构泥浆废水进行循环处理。
上述的移动式盾构泥浆废水循环处理方法中，优选的，包括以下步骤：
S1：泥浆废水调整和预沉淀：将盾构泥浆废水输送至所述预沉池中，加入药剂，进行破乳、絮凝，沉淀，使废水初步分离，得到预沉泥浆液和剩余污泥;
S2：泥浆液缓存：将所得预沉泥浆液输送至所述清水池中进行缓存，得到清水泥浆液;
S3：过滤：将所得清水泥浆液输送至并联设置的至少两个过滤器中进行过滤，得到过滤清液和剩余污泥;
S4：超滤：将步骤S3所得的部分过滤清液输送至所述超滤装置中进行处理，得到超滤清液;
S5：纳滤：将所得超滤清液输送至所述纳滤装置中进行处理，得到合格水;
S6：清水回用：将步骤S5所得合格水、步骤S3所得的另一部分过滤清液用于盾构机循环使用和生活用水，完成对盾构泥浆废水的循环处理。
上述的移动式盾构泥浆废水循环处理方法中，优选的，所述步骤S1中，所述药剂包括明矾水溶液、聚合氯化铝水溶液和破乳剂水溶液，所述明矾水溶液、聚合氯化铝水溶液和破乳剂水溶液的体积比为1∶2∶1，所述明矾水溶液的质量浓度为5%～15%，所述聚合氯化铝水溶液的质量浓度为5%～15%，所述破乳剂水溶液的质量浓度为5%～15%;控制所述预沉池的进水速率为40m3/h～90m3/h，控制所述预沉池的排泥速率为20m3/h～60m3/h;
所述步骤S2中，当输送至所述清水池中的预沉泥浆液过量时，将过量的预沉泥浆液输送至一应急池中进行缓存，当所述清水池发生故障时，采用所述应急池替代清水池进行使用，即将预沉泥浆液全部输送至所述应急池中;
所述步骤S3中，当输送至所述过滤器中的清水泥浆液溢流时，将溢流的清水泥浆液输送至所述应急池中进行缓存，再经应急池输送至所述过滤器中进行过滤;控制所述过滤器的排泥速率为10m3/h～30m3/h;
所述步骤S3得到的过滤清液中，用于输送至所述超滤装置的部分过滤清液与用于盾构机循环使用和生活用水的另一部分过滤清液的比例为5∶1;
所述步骤S4中，控制所述超滤装置的进水速率为20m3/h～60m3/h;
所述步骤S5中，控制所述纳滤装置的进水速率为20m3/h～60m3/h。
本发明中，预沉池的预沉泥浆液与清水池的清水泥浆液成分可以相同，也可以略有区别。由于盾构泥浆废水中含有的难溶固体已经在预沉池内去除，清水池里主要是少量悬浮固体和可溶性固体，因此清水池内几乎没有沉淀。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明提供了一种可循环、可移动、可操作性强的移动式盾构泥浆废水循环处理系统，通过设计和优化各装置的位置，使得各个装置紧密相连，相辅相成，能够切实地将盾构泥浆废水有效处理成清水循环回用，而不仅仅是泥水分离，弥补了现有技术的空白，实现了盾构泥浆废水循环利用这个最主要的目标。
2、现有盾构现场通常施工面积窄、施工地段水资源短缺、盾构泥浆废水无法针对性集中处理，特别是我国大部分地铁施工场地处于城区，施工面积小是限制盾构泥浆废水现场处理技术规模化的主要瓶颈。常规成型废水处理设备通常采用生物处理方式，占地面积较大、运行处理步骤较为繁琐，对环境和设备条件要求较高，导致无法在城市地铁施工口进行合理布局等问题。由于本发明的移动式盾构泥浆废水循环处理系统结构简单、运行稳定、占地面积小、使用寿命长，可通过移动随施工进度调整装置位置，实时处理盾构泥浆废水从而获得循环回用水资源，能够有效解决盾构现场施工面积窄、施工地段水资源短缺、盾构泥浆废水无法针对性集中处理的缺点。
3、现有盾构泥浆废水的初步处理装置，如背景中提到的场内回用和场外处理涉及的装置，处理量小，成本较高、效率低、占地面积大，无法随施工进度调整装置位置，安拆繁琐，并且对地下水环境污染较大。而本发明的移动式盾构泥浆废水循环处理系统可循环处理，处理量大，投资少、能耗低、运营成本较低，运行维护成本低，节能环保，有着较高的应用价值和较好的应用前景。
4、本发明的移动式盾构泥浆废水循环处理方法采用的材料价格低，运行成本低，设备损耗小，且绿色环保，能够最大限度地实现盾构泥浆废水稳定化、无害化的现场处理及循环。