水利水電工程施工期間周邊水環境污染防治技術研究

關鍵詞：施工期間；水環境污染防治；COD；石油類；微旋流混凝反應器

前言

當今社會，建筑工程施工對環境影響多樣：空氣污染含粉塵、廢氣；水污染源自廢水排放；噪音干擾居民；固體廢棄物污染土地；生態受損，資源占用；地質環境受影響，或致沉降、災害。故需實施有效環保措施，保護環境與公眾健康。其中最受關注的問題就是水環境污染。如何在施工期間有效防治水環境污染，保護生態環境，同時確保建筑工程的順利進行，已成為當今社會面臨的重要挑戰。施工現場產生的廢水包括施工用水、生活污水等，直接排放會造成周圍水體的污染。因此，研究如何在施工期間有效防治水環境污染，對于保護生態環境、保障人民健康、促進可持續發展具有重要意義。

國內外學者和企業針對施工期間水環境污染防治進行了大量研究和實踐，提出了一些有效的技術和方法。例如，泥漿固化技術、建筑材料回收利用技術等。然而，這些技術和方法存在一些問題，如針對方向單一、處理效果不穩定、成本較高、操作繁瑣等，限制了在施工期間的廣泛應用。針對上述問題，此研究旨在提出一種新型的施工期間水環境污染防治技術，旨在解決現有技術存在的問題，提高水環境污染防治的效果和效率，為社會可持續發展做出貢獻。

1研究方法

1.1研究工程

施工選取隧道施工為研究對象，山區隧道施工，全長5公里，穿越復雜地層與地質構造，沿線水系豐富，含河流、溪流、水庫。研究聚焦于施工期間周邊水環境污染防治技術，針對高難度高風險工程，探討有效保護水環境的措施。

1.2施工廢水的采樣

施工廢水采樣：瓶口置水下10～30cm，達標后封閉待檢。采樣點選工程首兩合同段隧道，每段4進出口，爆破后采集并混合廢水樣本，確保代表性與分析便利。

具體采樣方法為：

1.2.1COD

（1）采樣容器：G；

（2）保存劑及用量：H2S04，pHlt;2；

（3）采樣量：7000ml；

（4）保存期：2d。

1.2.2石油類

（1）采樣容器：G.P；

（2）保存劑及用量：H2S04，pHlt;2；

（3）采樣量：7000ml；

（4）保存期：24d。

1.2.3懸浮物

（1）采樣容器：G；

（2）保存劑及用量：HCl，pHlt;2；

（3）采樣量：7000ml；

（4）保存期：7d。

1.2.4氨氮

（1）采樣容器：G．P；

（2）采樣量：7000ml；

（3）保存期：14d。

其中P為礦泉水瓶，G為玻璃瓶。

1.3施工廢水檢測因子的確定

以NH3-N、SS、COD、石油類為檢測指標。

1.4試驗材料與儀器

使用相同水質的水樣，設計攪拌水箱。將所需的廢水盛放在其中，并連接攪拌泵。攪拌泵的目的是確保水樣攪拌均勻，以保障水質的一致性。便可在恒定的條件下，評估每種絮凝劑效果。

1.5試驗方法

樣本預處理：攪拌5分鐘后，虹吸取1000ml水樣分七杯，控溫22℃（熱水浴）。水樣人微旋流混凝器，加絮凝劑觀察礬花形成與沉淀。取上清液測NH3-N、SS、COD、石油類含量。微旋流混凝反應器裝置示意圖見圖1。

根據上述實驗方法，設置混凝參數：混合6～7分鐘（預攪5分+快混1～～分），高攪拌速率生渦旋，G值幾十至幾百s-1防破壞。絮凝10～30分鐘，攪拌漸緩促絮凝，G值降至幾至幾十s-1，減剪切利沉降。

1.6施工廢水分析方法

處理前后施工廢水的水質分析依據《水和廢水監測分析方法（第四版）》進行，處理后的水質排放標準為：排放廢水的pH值應控制在6～9之間，懸浮物SS的排放標準根據廢水類型和接收水體的要求有所不同，一般較低，如30mg/L以下。化學需氧量COD排放標準在50到300mg/L之間。生化需氧量（BOD）的排放標準也較低，在20mg/L以下。方法為：

1.6.1NH3 -N分析方法

（1）準備試劑；

（2）繪制NH3-N標準曲線；

（3）樣品測定：取適量樣本溶液測試吸光度；

（4）結果計算：根據吸光度和標準曲線的對比，計算出樣本中的氨氮含量。

NH3-N檢出限為gt;0.2mg/L。

1.6.2石油類分析方法

（1）準備試劑與儀器；

（2）繪制石油類標準曲線；

（3）樣品測定：稱取1g樣品，加四氯化碳溶解石油類。移液管取10mL樣本至比色皿，紅外分光光度計測吸光度；

（4）結果計算：根據吸光度和標準曲線，計算樣本石油類含量。

石油類檢出限為gt;0.1mg/L。

1.6.3懸浮物分析方法

（1）準備儀器：

（2）樣品采集與處理：吸管取樣人漏斗，水沖漏斗人瓶搖勻，稱重得M1。倒水留懸浮物再人瓶，復稱重得M2；

（3）烘干樣品：將容量瓶的懸浮物轉移至烘箱中烘干，烘至恒重，轉移至干燥器中冷卻至室溫。

（4）結果計算：根據公式計算懸浮物含量：

1.6.4COD的分析方法

（1）準備試劑；

（2）繪制標準曲線：吸光度一鄰苯二甲酸氫鉀量；

（3）測樣：樣液5mL于比色管，加試劑混勻，靜30min，610nm測吸光度；

（4）計算COD：據吸光度與標準曲線算得；

（5）COD檢出限為5～700mg/L。

2測定結果分析

2.1沉淀情況分析

加入不同絮凝劑后，礬花的形成時間與沉淀情況見表1。

表1顯示，聚合鋁陽離子G礬花形成最快5分鐘，高效。聚丙烯酰胺F單獨作混凝劑時礬花慢25分鐘，沉淀渾濁。其分子結構致單獨使用絮凝慢，影響沉淀。聚丙烯酰胺常作助凝劑與主混凝劑聯用，強化絮體沉降，提升處理效果。

2.2COD測定結果

在投入七種絮凝劑前后，COD測定結果為：初始80.9mg/L下，各絮凝劑效果：A至25.4mg/L，B至21.8mg/L，C至18.5mg/L，D顯著降至16.3mg/L，E為20.1mg/L，F為23.6mg/L，G最佳至14.8mg/L。證明聚合鋁陽離子有機高分子絮凝劑的COD測定結果最低為14.8mg/L。表明在去除施工廢水中有機物方面的效果較好。相比之下，硫酸鋁和聚丙烯酰胺的COD測定結果較高為25.4mg/L和23.6mg/L。表明在去除施工廢水中有機物方面的效果是相對較差。

2.3NH3-N測定結果

在投入七種絮凝劑前后，NH3-N處理效果對比測定結果見圖2。

根據圖2結果，廢水處理工藝對NH3-N的去除起到了一定作用，但去除率相對較低，需進一步優化處理工藝以提高去除效率。處理前后濃度的顯著差異從6.0mg/L降低到4.0mg/L，表明處理工藝的有效性。

2.4SS測定結果

在投入七種絮凝劑前后，SS測定結果見表2。

測試發現聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵絮凝劑的SS測定結果較低，表明兩種絮凝劑在去除施工廢水中懸浮物方面的效果較好。相比，硫酸鋁、硫酸亞鐵絮凝劑的SS測定結果較高，表明兩種絮凝劑在去除施工廢水中懸浮物方面的效果相對較差，尤其是硫酸亞鐵絮凝劑。

如圖3所示，硫酸亞鐵絮凝劑在去除施工廢水中石油類污染物表現最佳達1.23mg/L。其他絮凝劑效果相對較弱。結合各絮凝劑優勢，組合使用：聚合鋁陽離子有機高分子絮凝劑先吸附NH3-N和有機雜質；聚合氯化鋁與聚合硫酸鐵進一步處理懸浮物；最后，硫酸亞鐵深度去除石油類并提升生物降解性。此組合高效、靈活，能全面應對施工廢水污染。

3結束語

面對建筑施工領域日益嚴峻的水環境污染問題，此研究不僅深入剖析了污染成因，還通過數據分析，成功開發出一種高效、經濟且環境友好的水污染防治技術方案。該方案不僅在COD去除方面展現卓越效果，更在石油類污染物及其他有害物質的去除上實現重大突破，充分發揮了每種絮凝劑的獨特優勢，實現對廢水中復雜污染物的全面、協同去除。此外，該技術的成功應用，不僅為建筑施工行業的水污染防治樹立了新的標桿，也為其他工業領域及城市污水處理提供了可借鑒的范例。它證明了技術創新是推動環境保護事業發展的關鍵力量，通過不斷探索與實踐，能夠找到更加高效、經濟、可持續的解決方案，共同守護賴以生存的地球家園。