水泥+硫酸铝混凝法处理隧道施工废水研究

论文摘要

随着我国公路建设不断向山区延伸,隧道建设相应急剧增多。隧道工程大多位于山区丘陵地带,有些甚至处于饮用水源地或水源涵养区。在其施工过程中会产生大量的施工废水,倘若不对施工废水进行处理,任由其排放,将会造成山区水环境污染,因此对隧道施工废水的性质和处理工艺进行研究是很有必要的。本论文研究内容是陕西省交通厅课题“山区高速公路隧道施工废水处理技术研究”的子课题。论文在课题组前期对山区隧道施工生产废水的现场调查及利用水泥作为处理药剂的基础上,通过对水泥添加其它混凝剂,研究药剂混合的比例和全流程中试,得出如下研究结论：1、单一混凝实验表明,水泥所含矿物质是形成混凝沉淀的因素；水泥的不同标号对水样的处理效果影响不大；水泥组分中硅酸三钙（C3S）的含量差异是影响其混凝沉淀效果的主要因素。2、水泥与不同的混凝剂配合实验表明,水泥+混凝剂作为混合药剂处理优于单独药剂,而其中以水泥+硫酸铝的去除率最高。3、水泥+硫酸铝配比实验表明,对山区隧道施工废水,水泥+硫酸铝在25：1时对COD的去除率在70%左右；对硝基苯的去除,在15：1～30：1时去除率在50%左右；对石油类的去除,在25：1～45：1时差距不大,基本在25%～30%之间。选取水泥与硫酸铝质量比为25：1时作为混合药剂,对于每1L待处理水样,当反应条件为水泥投量为1.25g,硫酸铝为0.05g,沉淀时间为1h,转速为150r/min,pH=8时处理效果最佳。沉淀后增加砂滤,石油类和硝基苯类的去除效果有所增加,而COD的去除率反而有所下降。4、中试经过无搅拌、机械搅拌和空气搅拌三种不同搅拌方式的全流程处理后,对污染物指标基本都保持稳定的去除率。5、水泥的主要矿物质在水中可生成具有絮凝效果的沉淀。水泥在水化和硬化过程中,水化产物可以通过吸附电中和、吸附架桥、捕网卷带等多种作用去除水中胶体杂质。硫酸铝又会促进水泥矿物的溶解,对水泥的水化速率影响较大。6、石英砂作为过滤材料,对硝基苯具有吸附能力,且能将废水中的溶解油吸附在表面,从而达到油水分离。由于石英砂的拦截作用和凝聚作用,对处理分散油也具有较好的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 我国公路交通行业现状及发展
• 1.2 公路施工对环境的影响
• 1.3 我国水环境现状
• 1.4 公路建设对水环境的影响分析
• 1.5 公路施工废水研究现状
• 1.6 研究必要性
• 1.7 课题的提出
• 1.8 研究的主要内容
• 第二章 隧道施工废水研究
• 2.1 隧道工程污染物来源
• 2.2 隧道施工废水对水环境影响分析
• 2.2.1 对地表水环境的影响
• 2.2.2 对地下水环境的影响
• 2.3 隧道工程施工废水主要性质分析
• 2.3.1 国内外隧道施工废水性质研究
• 2.3.2 隧道施工废水处理技术
• 2.4 处理原理
• 2.4.1 混凝沉淀原理
• 2.4.2 吸附过滤原理
• 第三章 实验研究及分析
• 3.1 水样配置
• 3.2 实验试剂及仪器
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 分析方法
• 3.3 混凝剂实验研究
• 3.3.1 混凝剂对比试验
• 3.3.2 水泥与混凝剂的对比试验
• 3.4 单一水泥混凝剂实验研究
• 3.4.1 水泥种类对混凝效果的影响
• 3.4.2 水泥投加量对混凝效果的影响
• 3.4.3 不同标号水泥试验研究
• 3.4.5 水泥混凝试验小结
• 3.5 水泥+混凝剂的可行性实验研究
• 3.6 水泥+硫酸铝混合药剂投配比实验研究
• 3.6.1 水泥+硫酸铝投配比试验
• 3.6.2 配比试验小结
• 3.7 水泥+硫酸铝处理药剂影响因素实验研究
• 3.7.1 水泥+硫酸铝不同沉淀时间试验研究
• 3.7.2 水泥+硫酸铝不同搅拌速率试验研究
• 3.7.3 水泥+硫酸铝不同pH试验研究
• 3.8 水泥+硫酸铝药剂的不同投法研究
• 3.9 水泥+硫酸铝药剂的同比例放大试验研究
• 3.10 水泥+硫酸铝药剂投加量试验研究
• 3.10.1 硫酸铝投加量试验研究
• 3.10.2 水泥+硫酸铝投加量试验研究
• 3.10.3 硫酸铝+水泥试验小结
• 3.11 砂滤小试验
• 3.12 全流程中试试验
• 3.12.1 中试试验
• 3.12.2 中试结论
• 第四章 实验作用机理研究
• 4.1 水泥水化和硬化机理
• 4.1.1 水泥及其成分
• 4.1.2 硅酸盐水泥的水化机理
• 4.1.3 硅酸盐水泥的硬化机理
• 4.1.4 铝盐的水化机理
• 4.1.5 硅酸盐水泥和硫铝酸盐混合后可能的水化机理
• 4.2 水泥的混凝机理探讨
• 4.2.1 水泥熟料的混凝机理
• 4.2.2 水泥水化和硬化过程中的网捕和固化作用
• 4.2.3 试验反应过程中混凝机理探讨
• 4.3 石英砂的吸附过滤机理探讨
• 4.3.1 石英砂对硝基苯类的吸附机理
• 4.3.2 石英砂对石油类的吸附过滤机理
• 4.4 中试空气搅拌时可能的机理探讨
• 4.5 分析小结
• 第五章 可行性分析
• 5.1 药剂方便性
• 5.2 方法便利性
• 5.3 经济成本
• 5.3.1 投资成本
• 5.3.2 运行成本
• 5.4 处理流程建议
• 5.5 小结
• 结论及建议
• 结论
• 存在问题及建议
• 参考文献
• 致谢