水利水电工程施工期间周边水环境污染防治技术研究

关键词：施工期间；水环境污染防治；COD；石油类；微旋流混凝反应器

前言

当今社会，建筑工程施工对环境影响多样：空气污染含粉尘、废气；水污染源自废水排放；噪音干扰居民；固体废弃物污染土地；生态受损，资源占用；地质环境受影响，或致沉降、灾害。故需实施有效环保措施，保护环境与公众健康。其中最受关注的问题就是水环境污染。如何在施工期间有效防治水环境污染，保护生态环境，同时确保建筑工程的顺利进行，已成为当今社会面临的重要挑战。施工现场产生的废水包括施工用水、生活污水等，直接排放会造成周围水体的污染。因此，研究如何在施工期间有效防治水环境污染，对于保护生态环境、保障人民健康、促进可持续发展具有重要意义。

国内外学者和企业针对施工期间水环境污染防治进行了大量研究和实践，提出了一些有效的技术和方法。例如，泥浆固化技术、建筑材料回收利用技术等。然而，这些技术和方法存在一些问题，如针对方向单一、处理效果不稳定、成本较高、操作繁琐等，限制了在施工期间的广泛应用。针对上述问题，此研究旨在提出一种新型的施工期间水环境污染防治技术，旨在解决现有技术存在的问题，提高水环境污染防治的效果和效率，为社会可持续发展做出贡献。

1研究方法

1.1研究工程

施工选取隧道施工为研究对象，山区隧道施工，全长5公里，穿越复杂地层与地质构造，沿线水系丰富，含河流、溪流、水库。研究聚焦于施工期间周边水环境污染防治技术，针对高难度高风险工程，探讨有效保护水环境的措施。

1.2施工废水的采样

施工废水采样：瓶口置水下10～30cm，达标后封闭待检。采样点选工程首两合同段隧道，每段4进出口，爆破后采集并混合废水样本，确保代表性与分析便利。

具体采样方法为：

1.2.1COD

（1）采样容器：G；

（2）保存剂及用量：H2S04，pHlt;2；

（3）采样量：7000ml；

（4）保存期：2d。

1.2.2石油类

（1）采样容器：G.P；

（2）保存剂及用量：H2S04，pHlt;2；

（3）采样量：7000ml；

（4）保存期：24d。

1.2.3悬浮物

（1）采样容器：G；

（2）保存剂及用量：HCl，pHlt;2；

（3）采样量：7000ml；

（4）保存期：7d。

1.2.4氨氮

（1）采样容器：G．P；

（2）采样量：7000ml；

（3）保存期：14d。

其中P为矿泉水瓶，G为玻璃瓶。

1.3施工废水检测因子的确定

以NH3-N、SS、COD、石油类为检测指标。

1.4试验材料与仪器

使用相同水质的水样，设计搅拌水箱。将所需的废水盛放在其中，并连接搅拌泵。搅拌泵的目的是确保水样搅拌均匀，以保障水质的一致性。便可在恒定的条件下，评估每种絮凝剂效果。

1.5试验方法

样本预处理：搅拌5分钟后，虹吸取1000ml水样分七杯，控温22℃（热水浴）。水样人微旋流混凝器，加絮凝剂观察矾花形成与沉淀。取上清液测NH3-N、SS、COD、石油类含量。微旋流混凝反应器装置示意图见图1。

根据上述实验方法，设置混凝参数：混合6～7分钟（预搅5分+快混1～～分），高搅拌速率生涡旋，G值几十至几百s-1防破坏。絮凝10～30分钟，搅拌渐缓促絮凝，G值降至几至几十s-1，减剪切利沉降。

1.6施工废水分析方法

处理前后施工废水的水质分析依据《水和废水监测分析方法（第四版）》进行，处理后的水质排放标准为：排放废水的pH值应控制在6～9之间，悬浮物SS的排放标准根据废水类型和接收水体的要求有所不同，一般较低，如30mg/L以下。化学需氧量COD排放标准在50到300mg/L之间。生化需氧量（BOD）的排放标准也较低，在20mg/L以下。方法为：

1.6.1NH3 -N分析方法

（1）准备试剂；

（2）绘制NH3-N标准曲线；

（3）样品测定：取适量样本溶液测试吸光度；

（4）结果计算：根据吸光度和标准曲线的对比，计算出样本中的氨氮含量。

NH3-N检出限为gt;0.2mg/L。

1.6.2石油类分析方法

（1）准备试剂与仪器；

（2）绘制石油类标准曲线；

（3）样品测定：称取1g样品，加四氯化碳溶解石油类。移液管取10mL样本至比色皿，红外分光光度计测吸光度；

（4）结果计算：根据吸光度和标准曲线，计算样本石油类含量。

石油类检出限为gt;0.1mg/L。

1.6.3悬浮物分析方法

（1）准备仪器：

（2）样品采集与处理：吸管取样人漏斗，水冲漏斗人瓶摇匀，称重得M1。倒水留悬浮物再人瓶，复称重得M2；

（3）烘干样品：将容量瓶的悬浮物转移至烘箱中烘干，烘至恒重，转移至干燥器中冷却至室温。

（4）结果计算：根据公式计算悬浮物含量：

1.6.4COD的分析方法

（1）准备试剂；

（2）绘制标准曲线：吸光度一邻苯二甲酸氢钾量；

（3）测样：样液5mL于比色管，加试剂混匀，静30min，610nm测吸光度；

（4）计算COD：据吸光度与标准曲线算得；

（5）COD检出限为5～700mg/L。

2测定结果分析

2.1沉淀情况分析

加入不同絮凝剂后，矾花的形成时间与沉淀情况见表1。

表1显示，聚合铝阳离子G矾花形成最快5分钟，高效。聚丙烯酰胺F单独作混凝剂时矾花慢25分钟，沉淀浑浊。其分子结构致单独使用絮凝慢，影响沉淀。聚丙烯酰胺常作助凝剂与主混凝剂联用，强化絮体沉降，提升处理效果。

2.2COD测定结果

在投入七种絮凝剂前后，COD测定结果为：初始80.9mg/L下，各絮凝剂效果：A至25.4mg/L，B至21.8mg/L，C至18.5mg/L，D显著降至16.3mg/L，E为20.1mg/L，F为23.6mg/L，G最佳至14.8mg/L。证明聚合铝阳离子有机高分子絮凝剂的COD测定结果最低为14.8mg/L。表明在去除施工废水中有机物方面的效果较好。相比之下，硫酸铝和聚丙烯酰胺的COD测定结果较高为25.4mg/L和23.6mg/L。表明在去除施工废水中有机物方面的效果是相对较差。

2.3NH3-N测定结果

在投入七种絮凝剂前后，NH3-N处理效果对比测定结果见图2。

根据图2结果，废水处理工艺对NH3-N的去除起到了一定作用，但去除率相对较低，需进一步优化处理工艺以提高去除效率。处理前后浓度的显著差异从6.0mg/L降低到4.0mg/L，表明处理工艺的有效性。

2.4SS测定结果

在投入七种絮凝剂前后，SS测定结果见表2。

测试发现聚合氯化铝、聚合硫酸铁絮凝剂的SS测定结果较低，表明两种絮凝剂在去除施工废水中悬浮物方面的效果较好。相比，硫酸铝、硫酸亚铁絮凝剂的SS测定结果较高，表明两种絮凝剂在去除施工废水中悬浮物方面的效果相对较差，尤其是硫酸亚铁絮凝剂。

如图3所示，硫酸亚铁絮凝剂在去除施工废水中石油类污染物表现最佳达1.23mg/L。其他絮凝剂效果相对较弱。结合各絮凝剂优势，组合使用：聚合铝阳离子有机高分子絮凝剂先吸附NH3-N和有机杂质；聚合氯化铝与聚合硫酸铁进一步处理悬浮物；最后，硫酸亚铁深度去除石油类并提升生物降解性。此组合高效、灵活，能全面应对施工废水污染。

3结束语

面对建筑施工领域日益严峻的水环境污染问题，此研究不仅深入剖析了污染成因，还通过数据分析，成功开发出一种高效、经济且环境友好的水污染防治技术方案。该方案不仅在COD去除方面展现卓越效果，更在石油类污染物及其他有害物质的去除上实现重大突破，充分发挥了每种絮凝剂的独特优势，实现对废水中复杂污染物的全面、协同去除。此外，该技术的成功应用，不仅为建筑施工行业的水污染防治树立了新的标杆，也为其他工业领域及城市污水处理提供了可借鉴的范例。它证明了技术创新是推动环境保护事业发展的关键力量，通过不断探索与实践，能够找到更加高效、经济、可持续的解决方案，共同守护赖以生存的地球家园。