[发明专利]一种去除长大岩溶隧道排水管道结晶的绿色系统

说明书

本发明涉及一种去除长大岩溶隧道排水管道结晶的绿色系统及方法，属于隧道工程技术领域。该系统包括由变压吸附装置(PSA装置)和CO₂收集罐组成的CO₂提纯装置；由储水水箱、制冷器组成的制冷装置；储水水箱底部分别与水泵和CO₂收集罐相连，上部通过水位控制阀连接中心水沟；水泵通过连接三通与一个排水分区内一侧的纵向排水管相连；排水分区内本侧的横向排水管与智能阀相连，另一侧的横向排水管保持正常排水状态。本发明不仅能绿色的解决排水系统结晶问题，而且能使隧道内部的CO₂废气和隧道排水得到有效利用，达到岩溶隧道内部CO₂气体的自产自销，也为汽车尾气处理和岩溶隧道水资源利用提供了新的应用方向。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，涉及一种去除长大岩溶隧道排水管道结晶的绿色系统及方法。

背景技术

隧道中排水系统的正常运行是保障隧道正常运营的重要环节之一，但在隧道的建设和运营过程中，普遍容易出现排水系统结晶堵塞的现象。结晶物堵塞排水管道会导致局部排水不畅、衬砌外部水压力增大、衬砌支护结构开裂、隧道渗水漏水、路面积水等一系列影响美观和隧道正常运营的问题。因此，如何去除隧道排水管道结晶以保证排水系统畅通已成为隧道行业关注和重视的焦点问题。

为除去隧道排水管道内产生的结晶物质并保持排水系统的畅通，国内外学者提出了一些方法，如：改变排水管道的管径、形状、流速而抑制结晶物的产生、加入可以产生碳酸酐酶的细菌从而加速CO₂的转化、加入羧酸类有机酸溶解结晶物、加入高性能阻垢剂抑制结晶物质的产生等方法。这些处理方法大多是根据结晶物质的化学成分或产生原因而提出的处理原理单一且成本较高的方法，均不能长期有效绿色的处理沉淀结晶物质。

通过对结晶物质的分析，业内人士发现结晶大多是以碳酸钙为主要成分的矿物质，而造成碳酸钙在隧道排水管道内沉积是CO₂、温度、pH值、流速和工程施工因素等多种因素共同作用的结果。其中，CO₂在溶液中含量及压强的变化是影响因素中的重要因素之一。由于液体在排水管道中受到的压力远小于在地层和岩块缝隙中受到的压力，所以随着压力的减小，溶解在溶液中的CO₂大量逸出而发生脱碳作用，进而导致了化学反应式朝向产生碳酸钙沉淀的方向发生。

而在工业生产中，二氧化碳的回收提纯技术已得到广泛地运用，主要有物理吸收法、化学吸收法、变压吸附法（PSA法）、压力温度变化法（TSA法）、膜分离法、低温蒸馏法等几类分离提纯二氧化碳的方法，其中变压吸附法（PSA法）是一种高压下对常温气体分离的技术，具有吸附处理后二氧化碳纯度高，工艺流程简单，能源消耗低，自动化程度高等优点。其吸附剂是由活性炭、沸石、硅胶、分子筛等固体组成，废气通过吸附器后根据其气体组分的沸点不同，通过改变压力达到分离提纯CO₂气体的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种去除长大岩溶隧道排水管道结晶的绿色系统及方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种去除长大岩溶隧道排水管道结晶的绿色系统，包括CO₂提纯装置、制冷装置以及冲洗装置；

所述CO₂提纯装置由变压吸附装置，即PSA装置，以及CO₂收集罐组成；所述制冷装置由储水水箱、制冷器组成；所述冲洗装置由连接三通、水泵、水位控制阀和智能阀组成；

所述变压吸附装置由原料气体压缩机、变温预处理器、变压吸附器、真空泵、置换气压缩机组成；储水水箱底部分别与水泵和CO₂收集罐相连，上部通过水位控制阀连接中心水沟；水泵通过连接三通与一个排水分区内一侧的纵向排水管相连；排水分区内本侧的横向排水管与智能阀相连，另一侧的横向排水管保持正常排水状态。