盾构施工污水传送、污水回收再利用装置及系统的制作方法

本发明涉及盾构机施工领域，具体涉及一种盾构施工长距离污水传送以及污水回收再利用系统，尤其涉及较长距离地铁隧道施工污水难于排出隧道的污水处理系统。

背景技术：

污水输送系统作为盾构施工过程中重要的组成系统之一，主要用于将施工过程中的生产污水排出洞外，保持施工环境清洁。污水输送系统的可靠、高效关系到盾构施工工作环境以及施工效率，特别是长距离地铁隧道施工，盾构机配置污水泵能力不足以将污水排出洞外，同时在一般隧道施工过程中，污水直接排至渣坑，被当做工业废弃物处理，造成工业清洗水浪费，针对长距离隧道污水处理难、工业清洗水浪费的问题，目前还没有可靠地污水处理系统。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是长距离隧道污水处理难、工业清洗水浪费，提供一种盾构施工污水传送、污水回收再利用装置及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种盾构施工污水传送、污水回收再利用装置，包括气动隔膜泵、污水箱、渣土改良箱和渣浆泵，与气动隔膜泵联通分别设有污水排放管和污水箱，污水箱与污水排放管并联连接，所述的污水排放管上设有管道排污泵，与污水箱的出口管道连接还设有渣土改良箱，与渣土改良箱的出口管道连接设有柱塞泵。

所述的污水箱依次包括沉淀区、过滤区和吸入区，污水箱的进口管道与沉淀区相连通，沉淀区与过滤区下部通过挡板a隔开、上部相连通，过滤区和吸入区下部通过过滤网隔开。

所述的沉淀区与过滤区的上部设有挡板b，挡板a与挡板b之间留有空隙。

所述的沉淀区和过滤区下部分别设有清洁窗口i和清洁窗口ii，沉淀区和过滤区底部分别设有放水球阀i和放水球阀ii。

所述的污水排放管上设有手动蝶阀d，污水箱与手动蝶阀d并联连接；所述的污水箱的进口管道上设有手动蝶阀c，污水箱的出口管道上设有渣浆泵，渣浆泵的出口管道通过手动蝶阀e与污水排放管联通、通过手动蝶阀f与渣土改良箱联通。

所述的柱塞泵的出口管道上设有安全阀和压力传感器。

所述的渣浆泵的出口管道上设有压力传感器。

一种盾构施工污水传送、污水回收再利用系统，包括短距离污水输送系统、中距离污水输送系统和污水回收再利用系统，所述的短距离污水输送系统用气动隔膜泵：隧道长度小于300米时，气动隔膜泵抽取施工过程中的工业污水，工业污水沿隧道铺设的污水排放管直接流出洞外；

所述的中距离污水输送系统用渣浆泵：隧道长度大于300米小于1200米时，气动隔膜泵泵送的污水到达污水箱，经污水箱过滤网初步过滤后，污水到达渣浆泵的吸入区，液位传感器检测到信号后，渣浆泵允许启动，当液位到达一个高度后，可以启动渣浆泵将污水排出污水箱，渣浆泵出口的污水沿隧道铺设的污水排放管直接排出隧道；

所述的污水回收再利用系统用柱塞泵：渣浆泵泵送的污水输送至渣土改良箱，输送至渣土改良箱的水与渣土改良剂混合后，由柱塞泵泵送至刀盘或者土仓，完成再利用。

还包括长距离污水输送系统，所述的长距离污水输送系统用渣浆泵加管道排污泵：隧道长度大于1200米时，在污水排放管上安装管道排污泵，对渣浆泵排出的污水进行二次增压，实现长距离隧道的污水传输。

本发明盾构施工过程中的污水由位于盾体的气动隔膜泵传送至污水箱，在隧道初期掘进阶段，盾构施工的污水可以由隔膜泵直接排送至洞外，由位于污水箱顶部的控制球阀进行切换控制；传送至污水箱的污水经污水箱内部滤网过滤，较清洁的水流至渣浆泵吸入区，渣浆泵吸入的水一方面可以直接排出洞外，另一方面可以通过切换渣浆泵出口的球阀，将污水输送至渣土改良箱，在污水输送至渣土改良箱的管路中配置有精度为4mm的过滤器且旁通有清洗管路，输送至渣土改良箱的污水经过搅拌后通过柱塞泵泵送至盾构机刀盘与土仓，完成再利用。在隧道里程较长，需要长距离输送污水的情况下，由于污水管路的沿程阻力损失，设备上配置的渣浆泵不足以将污水输送至洞外，我们在隧道中间配置了管道排污泵，用于将设备渣浆泵排出的污水进行二次增压，经过增压后的污水可以直接沿污水管排出。

本发明根据实际使用工况和流体特性，公开了一种盾构施工长距离污水传送以及污水回收再利用系统。采用气动隔膜泵、渣浆泵、管道排污泵的结合设计，能够实现污水短距离、中距离、长距离输送和污水回收再利用的需求的需求，短距离污水输送用隔膜泵，中距离污水输送用渣浆泵，长距离污水输送用渣浆泵加管道排污泵，能够达到专泵专能节约能耗的效果；渣浆泵出口控制阀的设计能够实现污水直接排出洞外与污水再利用两个功能；污水箱内部滤网加管路过滤器两级过滤的设计能够将污水过滤至再利用要求；管道排污泵进出口阀门相同，可像阀门一样安装在管路的任何位置上，安装方便，占地面积小。

附图说明

图1是本发明盾构施工污水传送以及污水回收再利用系统图；

图2是本发明污水箱内部结构示意图。

图中标号为：气动隔膜泵1、手动球阀a2、手动蝶阀c3、污水箱4、手动蝶阀d5、对夹式止回阀6、手动蝶阀e7、手动蝶阀f8、手动球阀b9、过滤器10、单向阀11、渣土改良箱12、渣浆泵13、管道排污泵14、柱塞泵15、安全阀16、压力传感器17；

沉淀区41、放水球阀42、清洁窗口43、挡板a44、挡板b45、放水球阀46、清洁窗口47、过滤区48、过滤网49、吸入区410、液位检测411。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，一种盾构施工污水传送、污水回收再利用装置，包括气动隔膜泵1、污水箱4、渣土改良箱12和渣浆泵13，与气动隔膜泵1联通分别设有污水排放管和污水箱4，污水箱4与污水排放管并联连接，所述的污水排放管上设有管道排污泵14，与污水箱4的出口管道连接还设有渣土改良箱12，与渣土改良箱12的出口管道连接设有柱塞泵15。所述的管道排污泵进出口阀门相同，可像阀门一样安装在管路的任何位置上，安装方便，占地面积小。

所述的污水箱4依次包括沉淀区41、过滤区48和吸入区410，污水箱4的进口管道与沉淀区41相连通，沉淀区41与过滤区48下部通过挡板a44隔开、上部相连通，过滤区48和吸入区410下部通过过滤网49隔开。气动隔膜泵输送的污水到达污水箱的沉淀区，杂质被沉淀，较清洁的水没过挡板a到达过滤区，在过滤区与吸入区中间有过滤网，过滤区的污水经过滤网过滤后到达吸入区，在吸入区有液位管与液位传感器，当吸入区的污水达到一定高度后渣浆泵允许启动。在沉淀区与过滤区分别配置了清洁窗口与放水球阀，沉淀区与过滤区杂质累积过多的时候可以打开清洁窗口对沉淀区与过滤区进行清洁。污水箱内部滤网加管路过滤器两级过滤的设计能够将污水过滤至再利用要求。

所述的沉淀区41与过滤区的上部设有挡板b45，挡板a44与挡板b45之间留有空隙。当过滤区的液位高于挡板a时为了减缓过滤区的水往沉淀区的流入速度设置挡板b45

根据权利要求3所述的盾构施工污水传送、污水回收再利用装置，其特征在于：所述的沉淀区41和过滤区48下部分别设有清洁窗口i43和清洁窗口ii47，沉淀区41和过滤区48底部分别设有放水球阀i42和放水球阀ii46。

所述的污水排放管上设有手动蝶阀d5，污水箱4与手动蝶阀d5并联连接；所述的污水箱4的进口管道上设有手动蝶阀c3，污水箱4的出口管道上设有渣浆泵13，渣浆泵13的出口管道通过手动蝶阀e7与污水排放管联通、通过手动蝶阀f8与渣土改良箱12联通。手动蝶阀e7与污水排放管之间的管路上设有对夹式止回阀6，手动蝶阀f8与渣土改良箱12之间的管路上设有过滤器10和单向阀11，且清洗水管路通过手动球阀b9接入手动蝶阀f8和渣土改良箱12之间的管路上；清洗水管路通过手动球阀a2接入气动隔膜泵1的进口管道上。渣浆泵13出口控制阀的设计能够实现污水直接排出洞外与污水再利用两个功能。

所述的柱塞泵15的出口管道上设有安全阀16和压力传感器17。柱塞泵集成有次数检测、压力传感器，在柱塞泵的出口有安全阀，柱塞泵有两个柱塞缸，单个柱塞缸动作一次泵送的介质方量是12l，通过次数检测，可以换算出泵送的介质流量，柱塞泵具有吸程大，输送介质不受限制等优点，可以用作输送高浓度泥浆，大大提高了污水回收利用的适用范围，泵出口的安全阀起安全保护作用，避免了由于柱塞泵流量脉动引发的压力偏高问题。

所述的渣浆泵13的出口管道上设有压力传感器17。用于检测渣浆泵出口压力，当压力检测高于5bar时，提示管路堵塞。

盾构施工污水传送、污水回收再利用系统，其特征在于：包括短距离污水输送系统、中距离污水输送系统和污水回收再利用系统，所述的短距离污水输送系统用气动隔膜泵：隧道长度小于300米时，气动隔膜泵抽取施工过程中的工业污水，工业污水沿隧道铺设的污水排放管直接流出洞外；此时工业污水沿管路流至盾构机污水箱顶部，打开手动蝶阀d,关闭手动蝶阀c,工业污水直接流出洞外；

所述的中距离污水输送系统用渣浆泵：隧道长度大于300米小于1200米时，气动隔膜泵泵送的污水到达污水箱，经污水箱过滤网初步过滤后，污水到达渣浆泵的吸入区，液位传感器检测到信号后，渣浆泵允许启动，当液位到达一个高度后，可以启动渣浆泵将污水排出污水箱，渣浆泵出口的污水沿隧道铺设的污水排放管直接排出隧道；气动隔膜泵在供气压力为6bar、污水量为36m³/h的情况下，气动隔膜泵最大扬程为20米，根据经验当隧道长度超过300米时，气动隔膜泵将不能将污水送出隧道，隧道长度大于300米小于1200米时，打开手动蝶阀c,关闭手动蝶阀d，气动隔膜泵泵送的污水到达污水箱；启动渣浆泵将污水排出污水箱时，在渣浆泵出口有手动蝶阀e,手动蝶阀f，手动球阀b,关闭手动球阀b，关闭手动蝶阀f，打开手动蝶阀e,渣浆泵出口的污水沿隧道铺设的污水排放管直接排出隧道；

所述的污水回收再利用系统用柱塞泵：渣浆泵泵送的污水输送至渣土改良箱，输送至渣土改良箱的水与渣土改良剂混合后，由柱塞泵泵送至刀盘或者土仓，完成再利用。由于污水直接排出隧道，造成了水资源与能源浪费，在本发明的污水回收再利用系统中，设计污水再利用回路，使用时，关闭手动蝶阀e、手动蝶阀d，打开手动蝶阀f,关闭手动球阀b，渣浆泵泵送的污水经过滤器过滤后输送至渣土改良箱，过滤器精度为4mm,满足渣土改良用水要求，渣土改良箱带有液位检测与搅拌，输送至渣土改良箱的水与渣土改良剂如膨润土混合后，由柱塞泵泵送至刀盘或者土仓，完成再利用。在渣浆泵出口有压力传感器，用于检测渣浆泵出口压力，当压力检测高于5bar时，提示管路堵塞，长距离污水输送时需要检查污水管，污水再利用的情况下，需拆洗过滤器滤芯。

还包括长距离污水输送系统，所述的长距离污水输送系统用渣浆泵加管道排污泵：隧道长度大于1200米时，在污水排放管上安装管道排污泵，对渣浆泵排出的污水进行二次增压，实现长距离隧道的污水传输；本发明由于常规盾构由于后配套拖车空间有限，通常情况下选用的渣浆泵流量为50m³/h，扬程是50m,隧道铺设的污水管一般为4寸，经计算在这种情况下，渣浆泵的泵送长度能达到1.2公里，隧道掘进里程超过这个长度时需要用到管道排污泵，在污水排放管上安装管道排污泵，对渣浆泵排出的污水进行二次增压，实现长距离隧道的污水传输；

短距离污水输送走向是：工业污水→气动隔膜泵→排出洞外；

中距离污水输送走向是：工业污水→气动隔膜泵→污水箱→滤网过滤→渣浆泵→排出洞外；

长距离污水输送走向是：工业污水→气动隔膜泵→污水箱→滤网过滤→渣浆泵→输送距离大于1.2公里时→管道排污泵→排出洞外。

污水再利用过程走向是：工业污水→气动隔膜泵→污水箱→滤网过滤→渣浆泵→过滤器→渣土改良箱→柱塞泵→刀盘或者土仓。