水源敏感區(qū)域高速公路工程中水環(huán)境保護技術(shù)的綜合應(yīng)用

(湖南省益南高速建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南 益陽 413000)

水源敏感區(qū)域高速公路工程中水環(huán)境保護技術(shù)的綜合應(yīng)用

張翼

(湖南省益南高速建設(shè)開發(fā)有限公司，湖南 益陽 413000)

益南高速公路地處洞庭湖平原腹地，南益高速公路沿線水系發(fā)達、水環(huán)境敏感，水環(huán)境保護要求高。為了打造長江經(jīng)濟帶環(huán)保綠色公路，益南高速應(yīng)用了施工期泥漿廢水處理技術(shù)、運營期路面徑流水污染和橋梁徑流水污染防治技術(shù)，以及服務(wù)區(qū)污水處理技術(shù)等，為洞庭湖區(qū)域水環(huán)境生態(tài)安全提供技術(shù)保障。

高速公路；水源敏感區(qū)域；水環(huán)境；污水處理技術(shù)；生態(tài)安全

1 項目概況

南縣至益陽高速公路(以下簡稱南益高速)位于長江中游,是穿越洞庭湖區(qū)域的第一條高速公路。南益高速公路起于杭瑞國家高速公路程家山互通，終于長常高速公路資陽區(qū)迎風(fēng)橋段，并與益陽繞城高速公路對接，全長86.72 km。南益高速采用設(shè)計速度為100 km/h的雙向四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)修建，路基寬度24.5 m，全線設(shè)橋梁27座(不含天橋)， 8處互通，服務(wù)區(qū)2處。

南益高速北有浩蕩長江、東有東洞庭，與湖南境內(nèi)以往環(huán)洞庭湖區(qū)建設(shè)的高速公路的顯著差別在于，其全線直接穿越西洞庭湖和南洞庭湖兩個自然生態(tài)保護區(qū)，沿線生態(tài)建設(shè)、水資源保護、節(jié)能減排和綠化環(huán)保要求高。

2 工程建設(shè)對水環(huán)境的影響及措施方案

南益高速公路全線所在區(qū)域?qū)儆诙赐ズ皆沟?，屬于典型湖區(qū)高速公路，見圖1。由于南益高速公路沿線水系發(fā)達、水環(huán)境敏感，水環(huán)境保護要求高。如果不做特殊設(shè)計，施工過程產(chǎn)生施工廢水的直接排放;重金屬、碳氫化合物等含量較高的公路橋面雨水的直接排放;服務(wù)區(qū)的生活污水及含油廢水的直接排放等,均會對沿線濕地生態(tài)環(huán)境、水環(huán)境產(chǎn)生極大危害，甚至破壞水生態(tài)環(huán)境。

圖1 南益高速所在區(qū)域示意圖

因此，本項目圍繞“美麗洞庭、綠色南益”的發(fā)展目標(biāo)，為在公路建設(shè)過程中采用環(huán)保、生態(tài)的建設(shè)手段，系統(tǒng)、全面地保護洞庭湖區(qū)水體安全，綜合考慮施工期、運營期所產(chǎn)生的施工廢水、生活污水、路面徑流等對道路沿線水資源的影響，在各階段開展污水治理技術(shù)的研究工作，并結(jié)合項目的實際特點將污水治理技術(shù)應(yīng)用于工程中，以減少廢水的排放，保護生態(tài)水環(huán)境；具體的方案如表1所示。

表1 污水處理措施方案序號階段污水來源治理技術(shù)橋梁施工泥漿廢水橋梁施工泥漿循環(huán)利用1施工期場地生活污水項目駐地污水回收利用預(yù)制場、拌合站生產(chǎn)廢水智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)路面徑流生態(tài)植草溝+沉淀凈化系統(tǒng)2運營期橋面徑流集水+人工濕地凈化技術(shù)系統(tǒng)服務(wù)區(qū)生活廢(污)水集水+生態(tài)填料凈化系統(tǒng)服務(wù)區(qū)雨水集水+生態(tài)過濾系統(tǒng)

3 施工期污水收集處理

3.1 橋梁施工泥漿循環(huán)利用

本項目所有橋墩基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁施工工藝，為了防止泥漿廢水對周邊環(huán)境造成不良影響，采用泥漿廢水處理工藝，即在鉆孔施工時，在每個橋梁墩位設(shè)置了循環(huán)泥漿池(泥漿池包括沉淀池、儲漿池)，并在周邊設(shè)置多級沉淀池進行沉淀和凈化處理，通過沉淀并使泥漿廢水pH值達到排放標(biāo)準(zhǔn)時，由專用運輸車運至指定地點集中堆放。其處理流程見圖2所示。

圖2 施工期泥漿廢水處理工程工藝流程圖

另外，跨越澧水、沅水的南洞庭大橋、白沙特大橋主橋樁基施工，使用船舶調(diào)制運送鉆孔護壁泥漿(圖3)，使用移動式泥漿環(huán)保箱對泥漿進行沉淀和凈化(圖4)，樁基棄渣用船舶組織外運。對砼拌合站泥漿廢水處理，設(shè)置三級沉淀池，在經(jīng)過沉淀后將生產(chǎn)、生活廢水集中排放，實現(xiàn)了施工廢水凈化后再利用或排入自然。

圖3 南洞庭大橋鉆孔樁制漿及棄渣外運

圖4 移動式環(huán)保泥漿箱

3.2 項目駐地污水回收利用

施工單位在項目駐地建設(shè)中相應(yīng)安裝了生活污水厭氧凈化裝置，實施雨、污分流，對污水進行分類處理(圖5)。對后期服務(wù)區(qū)和養(yǎng)護工區(qū)建設(shè)中水回用系統(tǒng)。除生活餐飲用水外，服務(wù)區(qū)和養(yǎng)護工區(qū)其他用水均可使用經(jīng)處理達到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)后的出水，如進行綠化、清潔等，可消除污染物排放對周邊區(qū)域的污染，且節(jié)約大量市政用水量和地下水。

圖5 施工營地污水處理工藝流程

3.3 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)

智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)噴出的是氣霧狀水，可以達到全天候、全濕潤的養(yǎng)護質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)護效果極為顯著；智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)工作原理如圖6所示。噴淋系統(tǒng)在設(shè)計中就從供水、用水、回收水采用環(huán)保理念，養(yǎng)護水、場地清潔用水、雨水經(jīng)沉淀后重新利用，合理利用了水資源，從而節(jié)約用水，達到施工環(huán)保的目的；養(yǎng)生水循環(huán)利用工藝流程如圖7所示。智能噴淋養(yǎng)生現(xiàn)場見圖8。

圖6 智能噴淋養(yǎng)生系統(tǒng)工作原理示意圖

圖7 養(yǎng)生水循環(huán)利用工藝流程圖

由于噴淋養(yǎng)生用水的回收、過濾和循環(huán)利用，預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)生過程中產(chǎn)生的工程和自然雜質(zhì)會隨回流水流進積水池，并在積水池中沉淀成比重較大的固態(tài)或半固態(tài)物體。這就為其回收處理(如就地掩埋和運走掩埋等方式)創(chuàng)造了有利條件，杜絕了傳統(tǒng)工藝養(yǎng)生污水隨處橫流或需大容量露天存放的弊端，對預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)生基地周邊自然環(huán)境的保持和保護具有不可忽視的意義。

4 運營期路(橋)面徑流收集及處理技術(shù)

4.1 路面徑流收集處理技術(shù)

一般路基段采用生態(tài)邊溝技術(shù)，即在輸送路面徑流的溝、渠中密植草皮，防止土壤侵蝕，提高懸浮固體的沉降效率，實現(xiàn)凈化路面徑流的一種方法。不僅可以保證路面正常排水通暢，而且能夠凈化路面徑流，兼具景觀效果。生態(tài)邊溝常采取淺碟式植草邊溝的形式，如圖9所示。隨著生態(tài)公路理念的普及，公路生態(tài)邊溝必將在未來的公路建設(shè)中大量采用。

若為沿溪路基段，路面徑流通過路側(cè)邊溝收集后，匯入集水池，經(jīng)沉淀凈化后，用于灌溉農(nóng)田或直接排入溪流,見圖10。

4.2 橋面徑流收集處理技術(shù)

4.2.1 橋面徑流收集

通常情況下，為防治橋面徑流水污染，橋梁設(shè)置橋面徑流收集系統(tǒng)，橋面雨水須收集后引至橋下沉淀池中，初期雨水經(jīng)過沉淀隔油處理后，再排入附近自然溝渠中。其處理技術(shù)也會有所不同：若橋下面無水源或水流，可不用設(shè)置沉淀池；若橋下有水源或水流，建議設(shè)置沉淀池。且根據(jù)橋下水源的不同敏感程度，可設(shè)置事故雨水和一般雨水分類收集裝置，將橋面徑流分類處置。見圖11，圖12。

圖11 箱梁內(nèi)設(shè)置縱向排水管將徑流引入處理系統(tǒng)

圖12 橋下排水溝將徑流引入處理系統(tǒng)

4.2.2 橋面徑流凈化

橋面徑流收集后流入人工濕地凈化處理，在人工濕地出流管道處設(shè)置一閘門，一旦應(yīng)急事故發(fā)生，則立即關(guān)閉閘門，不讓污水排出，并進行相應(yīng)的處置(如向污染物中投放藥劑、用機械方法撈取污染物或直接將污染物抽取運走等)。

人工濕地是利用自然濕地生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)、生物的協(xié)同作用，經(jīng)人工設(shè)計和建造的一種新型污水處理工藝。主要是采用各種水體中的大型水生植物來消解污水。見圖13，圖14。

圖13 烏山互通濕地花海

圖14 跨湖大橋下人工濕地

5 綠色服務(wù)區(qū)污水處理

5.1 污水處理回用

中水回用技術(shù)是指將服務(wù)區(qū)生活廢(污)水(廚房、廁所、洗車、畜產(chǎn)車沖洗污水)集中處理后，達到一定的標(biāo)準(zhǔn)回用于服務(wù)區(qū)的綠化澆灌、消防及雜用水水池等，從而達到節(jié)約用水的目的。

本項目中采用的生態(tài)填料處理系統(tǒng)，其基本原理是利用薄膜在地下圍成一個生物濾池，利用通氣性土壤作為好氧性填料，將厭氧化的生活污水引進草坪下25 cm 左右，通過由干管、支管組成的布水系統(tǒng), 均勻地由通氣性土壤向下滲濾。污水首先滯留到厭氧砂盤，通過“表面張力作用”上升，越過砂盤的堰之后, 再通過虹吸現(xiàn)象連續(xù)地向下層土壤滲透并流出生物濾池。見圖15。

圖15 污水處理中水回用技術(shù)工藝流程

在滲濾過程中，水與污染物分離、水被滲濾、污染物通過物理化學(xué)吸附作用被截留在土壤中，由土壤中的好氧微生物降解，其降解物再由草坪等作物所利用，出水作為中水回用。

5.2 雨水收集利用

高速公路服務(wù)區(qū)雨水收集利用，目前國內(nèi)還沒有相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)方法，主要依據(jù)城市、小區(qū)等雨水利用原理和技術(shù)，益南高速公路服務(wù)區(qū)雨水利用工藝流程如圖16所示。雨水收集利用不僅改善了服務(wù)區(qū)的水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，還改善了區(qū)域小氣候，實現(xiàn)了服務(wù)區(qū)水資源的可持續(xù)發(fā)展。

圖16 服務(wù)區(qū)雨水收集利用工藝流程

6 結(jié)語

為了最大限度地減輕公路建設(shè)項目對洞庭湖環(huán)境的危害，保護水環(huán)境安全，打造長江經(jīng)濟帶環(huán)保綠色施工公路。南益高速施工期泥漿廢水處理技術(shù)、運營期路面徑流水污染和橋梁徑流水污染防治技術(shù),以及服務(wù)區(qū)污水處理技術(shù)等主要解決施工期和運營期洞庭湖區(qū)域的水資源保護和廢水污水處理問題。

通過實施成套的水資源綜合保護技術(shù)、水資源循環(huán)利用技術(shù)和生態(tài)環(huán)保技術(shù)，顯著降低了公路施工和運營期對洞庭湖水環(huán)境的危害，保護了水環(huán)境安全，公路安全暢通運營，同時為洞庭湖區(qū)域水環(huán)境生態(tài)安全提供技術(shù)保障。

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1008-844X(2017)03-0106-04

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2017-07-11

張 翼 (1982-)，男，工程師，主要從事高速公路建設(shè)管理。