一种泥水盾构废弃泥浆压滤废水的处理方法与流程

本发明专利一种盾构废弃泥浆压滤废水快速环保处理方法，利用废水体积等添加3%~10%环保中和剂和1%~3%绿色混凝剂，采用在线监测仪表数字实时控制搅拌混合时间、停留时间和工艺流程，压滤废水ph和ss值达到排放要求。

背景技术：

随着大城市人口迅速增长和城市规模扩大，对便利快捷公共交通需求日益明显，近年来我国地下工程建设项目增长迅速，泥水盾构以无需特殊土体改良、地质适应性强、开挖面稳定性高等优点成为国内外过江隧道建设首选施工技术，由于泥水盾构施工过程中地下水和细颗粒的掺入，不可避免地会产生不能再利用的废弃泥浆和大量渣土。废弃泥浆经过泵送、沉淀、泥水处理机处理后，分离出合适相对密度的泥浆回用后，仍然产生大量弃浆。这部分弃浆具有颗粒细、含水率高、粘稠度大、亲水性强、难脱水、强度低等特点，导致其处理和资源化利用难度大，其还含有易污染水体和碱化土壤的纤维素、聚丙烯酸钠等辅助造浆添加剂，其悬浮物浓度为300000mg/l、ph值在10以上，为改善废弃泥浆脱水性能经常需要添加各种化学调理剂，导致经过机械压滤脱水后的废水仍然会超过《污水综合排放标准》（gb8978-1996）中的排放要求ph值达到6~9，ss≤70mg/l，环境污染风险高。

目前泥水盾构废弃泥浆压滤废水处理，由于其量大、性质不同于生活污水，一般不允许直排污水管网，多采用人工监测和添加药剂方式处理后达标排放，费事费力，效率低下，同时也会造成药剂使用量大、成本高；其次，压滤废水为碱性，目前大多采用稀硫酸、稀盐酸等进行处理，这些都属于强酸，其购买、运输、现场灌装和实际处理安全风险极大，而且也不环保；再次，盾构施工通常现场场地狭小，施工经常是连续进行，产生废弃泥浆需要及时处理，人工处理压滤废水极易影响现场施工；最后，盾构施工一般为江河等环境敏感区域，废水达标处理不及时，极易造成环境污染风险。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决泥浆废水不能连续实时处理并达标排放，药剂安全风险高、效果差和成本高等难题，提供一种盾构废弃泥浆压滤废水快速环保处理方法。采用本发明的相应环保药剂、控制装置和具体工艺，对盾构压滤废水进行实时连续环保处理，处理效率和效果好。

本发明是这样实现上述目的的：

一种泥水盾构废弃泥浆压滤废水的处理方法，将泥水盾构废弃泥浆压滤废水中加入环保中和剂和绿色混凝剂，采用在线监测仪表数字实时控制搅拌混合时间、停留时间，直至压滤废水ph和ss值达到排放要求。所述的环保中和剂的添加量为0.5l/m³~1.5l/m³；绿色混凝剂的添加量为4g/m³~12g/m³。

所述的环保中和剂包括占中和剂总质量为60-70%的酸剂和占总质量20-30%的盐剂（优选方案中，所述的环保中和剂包括占总质量为63%的酸剂和占总质量27%的盐剂），其中，酸剂由醋酸、单宁酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸、偏硅酸、酒石酸、十二烷基二羟乙基甜菜碱复合而成；盐剂由硫酸氢钠、碳酸氢钠、氯化铝、醋酸钠复合而成，ph值为3~5。

所述的酸剂中各原料的质量分数为：醋酸15-25%，单宁酸5-15%、水杨酸10-15%、苹果酸10-15%、柠檬酸12-25%、偏硅酸10-18%、酒石酸10-15%、十二烷基二羟乙基甜菜碱5-15%；优选方案为醋酸17%，单宁酸9%、水杨酸12%、苹果酸12%、柠檬酸16%、偏硅酸13%、酒石酸12%、十二烷基二羟乙基甜菜碱9%。

所述的盐剂中硫酸氢钠、碳酸氢钠、氯化铝、醋酸钠，各原料的质量分数为硫酸氢钠30-40%、碳酸氢钠20-35%、氯化铝10-25%、醋酸钠20-25%。优选方案为硫酸氢钠35%，碳酸氢钠27%、氯化铝16%、醋酸钠22%。

所述的绿色混凝剂包括质量分数为85-95%絮凝组分和质量分数为5-15%助凝成分组成（优选方案中，绿色混凝剂包括90%絮凝组分和10%助凝成分组成）；其中，絮凝组分由改性木质素胺、藻朊酸钠、改性叔胺型淀粉复合组成；助凝成分由粉煤灰、废陶瓷粉、矿渣粉复合而成。

所述的絮凝组分中改性木质素胺、藻朊酸钠、改性叔胺型淀粉，各原料的质量分数为改性木质素胺35-45%，藻朊酸钠20-30%、改性叔胺型淀粉30-40%。优选方案为改性木质素胺41%，藻朊酸钠25%、改性叔胺型淀粉34%。

所述的助凝组分中，粉煤灰、废陶瓷粉、矿渣粉各原料的质量分数分别为40-50%、25-35%、20-30%。优选为粉煤灰、废陶瓷粉、矿渣粉各原料的质量分数分别为。

所述的粉煤灰、废陶瓷粉、矿渣粉是在100℃以下烘干48小时，球磨机粉磨15~30分钟，得到的比表面积大于500m²/kg。

压滤废水处理池分为a池和b池，环保中和剂进入处理池和压滤废水发生反应，由于废水中碱性物质主要来源于膨润土和纤维素、聚丙烯酸钠等辅助成分，稀硫酸、稀盐酸等进行处理，这些都属于强酸，其购买、运输、现场灌装和实际处理安全风险极大，且极易腐蚀混凝土搅拌池壁。采用醋酸、单宁酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸、偏硅酸、酒石酸、十二烷基二羟乙基甜菜碱等弱酸和硫酸氢钠、碳酸氢钠、氯化铝、醋酸钠等盐剂，利用不同酸电离常数和解离度、不同酸及盐类的同离子和盐效应等差异，通过科学复配，制备出ph值在3~5范围内的环保中和剂，可以避免压滤废水中ph值突然剧烈变化，同时在搅拌器作用又有利于环保中和剂和压滤废水中碱性物质反应，降低ph值。

经过中和处理后压滤废水，压滤废水中细小固体颗粒或胶体离子被混凝剂中改性木质素胺等分子吸附和捕捉形成絮凝体，粉煤灰等助凝剂进一步吸附在絮凝体表面、提高其比重、促使其下沉，水池中ss在线监测将实时ss值信号传递至中控器，ss≤65mg/l停止混凝剂添加和混合，从而实现压滤废水ss值降低、水质变清目的，由于采用材料均为天然材料，对水质影响极小。

本发明的优点：（1）能够实时连续处理泥水盾构压滤废水，自动控制、适用范围广、效率高；（2）采用药剂多为自然存在材料，成本低，运输和使用安全风险低，环保压力小。

附图说明

图1为泥水盾构废弃泥浆压滤废水的处理工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

处理池为6m×6m×5m共2座，单池处理废水有效容积为144m³。当压滤废水通过管道进入a处理池，达到规定水池水位4.0m，水位感应器将信号传递至中控器，中控器发出关闭a池进水阀指令，进水阀关闭，b池进水阀打开、b池开始进水；同时中控器发出打开a池环保中和剂罐输药阀和立式搅拌器开启指令，水池中ph在线监测仪表将ph值传递至中控器，当ph为6.5~8.5时中控器发出环保中和剂罐输药阀和立式搅拌器关闭指令，由于信号微小滞后性，加上管道仍然残留药剂会继续进入处理池，最终中控器显示消耗环保中和药剂72l（掺量0.5l/m³），实时ph=8.5；

所述的环保中和剂的添加量为0.8l/m³。所述的环保中和剂包括占中和剂总质量为68%的酸剂和占总质量24%的盐剂，酸剂中醋酸20%，单宁酸12%、水杨酸15%、苹果酸10%、柠檬酸16%、偏硅酸13%、酒石酸12%、十二烷基二羟乙基甜菜碱9%。盐剂中硫酸氢钠35%，碳酸氢钠27%、氯化铝16%、醋酸钠22%。

同时开启a池混凝剂罐输药阀，往水池输入药剂并与废水混合，水池中ss在线监测仪表将ss值传递至中控器，ss≤65mg/l时中控器发出混凝剂输药阀和立式搅拌器关闭指令，由于信号微小滞后性，加上管道仍然残留药剂会继续进入处理池，中控器最终显示消耗混凝剂0.576kg（掺量4g/m³），实时ss=60mg/l，2min后打开左侧排水阀、达标排放。

所述的绿色混凝剂包括质量分数为90%絮凝组分和质量分数为12%助凝成分组成。絮凝组分中改性木质素胺、藻朊酸钠、改性叔胺型淀粉，各原料的质量分数为改性木质素胺41%，藻朊酸钠25%、改性叔胺型淀粉34%。助凝组分中，粉煤灰、废陶瓷粉、矿渣粉各原料的质量分数分别为45%、31%、24%。

此时，b池水位已达到规定水位，重复a池流程，交替进行，最终中控器显示消耗环保中和药剂79.2l（掺量0.55l/m³），实时ph=8.3，消耗混凝剂0.605kg（掺量4.2g/m³），实时ss=58mg/l。

实施例2：

处理池为8m×8m×6m共2座，单池处理废水有效容积为320m³。当压滤废水通过管道进入a处理池，达到规定水池水位5.0m，水位感应器将信号传递至中控器，中控器发出关闭a池进水阀指令，进水阀关闭，b池进水阀打开、b池开始进水；同时中控器发出打开a池环保中和剂罐输药阀和立式搅拌器开启指令，水池中ph在线监测仪表将ph值传递至中控器，当ph为6.5~8.5时中控器发出环保中和剂罐输药阀和立式搅拌器关闭指令，由于信号微小滞后性，加上管道仍然残留药剂会继续进入处理池，最终中控器显示消耗环保中和药剂480l（掺量1.5l/m³），实时ph=6.5；

所述的环保中和剂的添加量为0.8l/m³。所述的环保中和剂包括占中和剂总质量为65%的酸剂和占总质量26%的盐剂，酸剂中醋酸20%，单宁酸9%、水杨酸12%、苹果酸10%、柠檬酸14%、偏硅酸14%、酒石酸13%、十二烷基二羟乙基甜菜碱8%。盐剂中硫酸氢钠36%，碳酸氢钠30%、氯化铝12%、醋酸钠22%。

同时开启a池混凝剂罐输药阀，往水池输入药剂并与废水混合，水池中ss在线监测仪表将ss值传递至中控器，ss≤65mg/l时中控器发出混凝剂输药阀和立式搅拌器关闭指令，由于信号微小滞后性，加上管道仍然残留药剂会继续进入处理池，中控器最终显示消耗混凝剂3.2kg（掺量10g/m³），实时ss=63mg/l，2min后打开左侧排水阀、达标排放。

所述的绿色混凝剂包括质量分数为90%絮凝组分和质量分数为12%助凝成分组成。絮凝组分中改性木质素胺、藻朊酸钠、改性叔胺型淀粉，各原料的质量分数为改性木质素胺40%，藻朊酸钠22%、改性叔胺型淀粉38%。助凝组分中，粉煤灰、废陶瓷粉、矿渣粉各原料的质量分数分别为48%、22%、30%。

此时，b池水位已达到规定水位，重复a池流程，交替进行，最终中控器显示消耗环保中和药剂470l（掺量1.47l/m³），实时ph=6.7，消耗混凝剂3.14kg（掺量9.8g/m³），实时ss=61mg/l。

实施例3：

处理池为10m×10m×6m共2座，单池处理废水有效容积为500m³。当压滤废水通过管道进入a处理池，达到规定水池水位5.0m，水位感应器将信号传递至中控器，中控器发出关闭a池进水阀指令，进水阀关闭，b池进水阀打开、b池开始进水；同时中控器发出打开a池环保中和剂罐输药阀和立式搅拌器开启指令，水池中ph在线监测仪表将ph值传递至中控器，当ph为6.5~8.5时中控器发出环保中和剂罐输药阀和立式搅拌器关闭指令，由于信号微小滞后性，加上管道仍然残留药剂会继续进入处理池，最终中控器显示消耗环保中和药剂500l（掺量1.0l/m³），实时ph=7.6；

所述的环保中和剂的添加量为0.8l/m³。所述的环保中和剂包括占中和剂总质量为68%的酸剂和占总质量24%的盐剂，酸剂中醋酸24%，单宁酸14%、水杨酸10%、苹果酸14%、柠檬酸24%、偏硅酸14%、酒石酸10%、十二烷基二羟乙基甜菜碱5%。盐剂中硫酸氢钠36%，碳酸氢钠29%、氯化铝15%、醋酸钠20%。

同时开启a池混凝剂罐输药阀，往水池输入药剂并与废水混合，水池中ss在线监测仪表将ss值传递至中控器，ss≤65mg/l时中控器发出混凝剂输药阀和立式搅拌器关闭指令，由于信号微小滞后性，加上管道仍然残留药剂会继续进入处理池，中控器最终显示消耗混凝剂6.0kg（掺量12g/m³），实时ss=55mg/l，2min后打开左侧排水阀、达标排放。

所述的绿色混凝剂包括质量分数为90%絮凝组分和质量分数为12%助凝成分组成。絮凝组分中改性木质素胺、藻朊酸钠、改性叔胺型淀粉，各原料的质量分数为改性木质素胺38%，藻朊酸钠30%、改性叔胺型淀粉32%。助凝组分中，粉煤灰、废陶瓷粉、矿渣粉各原料的质量分数分别为45%、35%、20%。

此时，b池水位已达到规定水位，重复a池流程，交替进行，最终中控器显示消耗环保中和药剂450l（掺量0.9l/m³），实时ph=7.7，消耗混凝剂5.75kg（掺量11.5g/m³），实时ss=57mg/l。