隧道進(jìn)口施工污水綜合處理技術(shù)

陶威威 （中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

麗香鐵路是云南省鐵路建設(shè)網(wǎng)的重要組成部分，麗香鐵路的建設(shè)對(duì)促進(jìn)麗江和香格里拉地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和沿線少數(shù)名族的地區(qū)的經(jīng)濟(jì)繁榮有著重大意義。但是麗江至香格里拉沿線地理環(huán)境復(fù)雜，多為山區(qū)，所以鐵路建設(shè)多以隧道工程為主，尤其是一些長(zhǎng)大隧道建設(shè)。長(zhǎng)坪隧道就是麗香鐵路線路中的一座長(zhǎng)大隧道，隧道總長(zhǎng)9523m，長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口段位于云南省迪慶州金沙江流域著名景區(qū)虎跳峽景區(qū)內(nèi)，金沙江的左岸，地理位置和環(huán)境相當(dāng)特殊。隧道工程的建設(shè)過程不可避免的會(huì)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成一定的影響，尤其是隧道施工過程中產(chǎn)生的污水。本次污水處理系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)根據(jù)隧道施工的環(huán)評(píng)建議，隧道施工期間污水采用相應(yīng)的處理工藝處理達(dá)到《污水綜合排水標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后排入III類及以下的水體，設(shè)計(jì)規(guī)模為40m3/h。由于長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口的所處地理位置的敏感性和地質(zhì)特性，在研究了施工廢水產(chǎn)生的來源以及廢水中的主要成分后，決定采用“初沉+混凝+沉淀+組合式氣浮過濾”的處理方案。

1 隧道施工污水的來源及特征分析

1.1 工程概況

新建鐵路麗江至香格里拉線站前四標(biāo)段長(zhǎng)坪隧道DK52+183-DK61+706，隧道正洞全長(zhǎng)9523m，隧道洞身最大埋深約1155m。全隧共設(shè)2座橫洞，1座平行導(dǎo)坑，1座斜井，其中長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口工區(qū)承擔(dān)的主要施工任務(wù)有1#橫洞315m、平行導(dǎo)坑2665m、及正洞5020m。隧道實(shí)際施工主要以IV、V圍巖為主，隧道距沖江河活動(dòng)斷裂1.5～2km，巖體受構(gòu)造影響嚴(yán)重，巖層扭曲現(xiàn)象普遍，巖層松散。巖性主要以片理化玄武巖和板巖為主，隧道施工過程中涌水量最大的主要為基巖裂隙水和構(gòu)造帶水，其次為裂隙水，根據(jù)長(zhǎng)坪隧道地質(zhì)說明中預(yù)測(cè)本隧一般涌水量為4.9×104m3/d，最大涌水量 5.9×104m3/d，但是根據(jù)施工過程中實(shí)測(cè)800m3/d。本廢水處理站主要處理長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口工區(qū)所承擔(dān)施工任務(wù)期間產(chǎn)生的施工污水。

1.2 施工污水的主要來源和特征分析

長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口工區(qū)隧道污水的主要來源為隧道掘進(jìn)過程中巖層的裂隙水、大型施工設(shè)備或者車輛行駛過程中碾壓渣土產(chǎn)生的污水、噴射混凝土和注漿施工過程中產(chǎn)生的污水、二襯混凝土養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生的污水。所產(chǎn)生污水中的懸浮物（SS）、酸堿度（PH）值、化學(xué)需氧量（CDO）、氨氮（NH3-H）和石油類是造成環(huán)境問題和破壞生態(tài)平衡的重要因數(shù)。為了更好的研究污水中的物質(zhì)，分別取了長(zhǎng)坪隧道洞口的污水和平導(dǎo)洞內(nèi)的裂隙水到麗江市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下表1所見，水質(zhì)分析標(biāo)準(zhǔn)參考國(guó)家執(zhí)行的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。可知污水中的SS值高于標(biāo)準(zhǔn)值20倍，主要是由于隧道地層中的片理化玄武巖、板巖夾灰?guī)r等在爆破過程中產(chǎn)生的粉塵類污染物混入隧道的裂隙水。PH值呈堿性主要是由于施工過程中的混凝土、注漿料、速凝劑等材料水解產(chǎn)生的硅酸三鈣、硅酸二鈣、氫氧化鈣、氫氧化鋁等均為堿性，這些物質(zhì)隧施工過程溶解到隧道污水中，促使污水中的PH值偏高。污水中氨氮（NH3-H）的含量主要是由于隧道爆破所用炸藥的主要成分硝酸銨等物質(zhì)溶于水產(chǎn)生的，COD值符合標(biāo)準(zhǔn)，而石油類污染物主要是由于施工過程中一些大型機(jī)械發(fā)生漏油等情況造成的。

長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口施工污水和隧道內(nèi)裂隙水水質(zhì)對(duì)比 表1

2 隧道施工污水處理工藝

2.1 污水處理流程

根據(jù)上述分析的污水水體特征及隧道現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際場(chǎng)地情況，決定采用“初沉+混凝+沉淀+組合式氣浮過濾”的處理流程。具體流程如圖1所示：

圖1 處理流程圖

2.2 主要污水處理構(gòu)筑物及設(shè)備

①初沉池：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地情況初沉池設(shè)置在隧道洞口處，具體尺寸為長(zhǎng)5m、寬2m、深1.8m，設(shè)計(jì)廢水處理量40m3/h，設(shè)計(jì)水流流水為0.01m/s。主要用于去除由于水流流速較大，夾帶的一些較大顆粒的泥沙沉積物，初沉池采用小型機(jī)械定期清理沉積物。

②混凝隔板反應(yīng)池：污水經(jīng)過初沉之后流入混凝隔板反應(yīng)池，混凝劑采用聚合氯化鋁（PAC），聚氯化鋁的投入量由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，但是也要根據(jù)不同階段水質(zhì)的變化及時(shí)調(diào)整，在反應(yīng)池中加入適量的鹽酸來平衡污水的PH值。隔板反應(yīng)池設(shè)計(jì)寬度為1m，長(zhǎng)度4m，分為2格，有效深度5m，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間0.5h。該池主要用去除污水中難以沉淀的細(xì)粒懸浮物，反應(yīng)池的池底有一個(gè)排泥管可以直接將淤泥排至泥漿干化池中。

③300m3污水調(diào)節(jié)沉淀池：鋼筋混凝土調(diào)節(jié)沉淀池分為2格，每格可交替單獨(dú)運(yùn)行，調(diào)節(jié)池的右側(cè)為2個(gè)斜管沉淀池，斜管沉淀池的斜管支架、波紋斜板及集水槽的布置見工點(diǎn)設(shè)計(jì)圖。沉淀池安排專人定期排泥，以確保其正常發(fā)揮作用。

④組合式氣浮過濾除污設(shè)備：氣浮過濾主要是起固液分離作用，氣浮主要利用溶氣系統(tǒng)產(chǎn)生將水產(chǎn)生直徑30um～50umd的小氣泡，小氣泡與水中的懸浮物絮體粘合在一起，懸浮物隨微氣泡一起上升至水面，形成浮渣，使水中的懸浮絮體得到去除。該設(shè)備氣浮處理能力（40m3/h）,全套設(shè)備包括組合式氣浮處理裝置，其主要包含：氣浮池、刮渣機(jī)、容器罐、空壓機(jī)、管道混合器、投藥設(shè)備、攪拌系統(tǒng)、反沖洗水泵、溶氣水泵、控制柜等設(shè)備。

⑤泥漿干化池：泥漿干化池的尺寸為8m長(zhǎng)、5m寬、1.3m深分為4個(gè)倉(cāng)，泥漿干化之后采用人工配合小型機(jī)械定期清除。

2.3 污水處理場(chǎng)站的平面布置

結(jié)合長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口的地形、地貌污水處理站的地形圖如圖3，依靠地勢(shì)隧道污水在重力的作用下依次通過各級(jí)處理池，最后通過溪溝流入金沙江中，節(jié)約了運(yùn)行成本。

長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口施工污水各階段水質(zhì)情況對(duì)比 表2

圖2 污水場(chǎng)站主體結(jié)構(gòu)布置示意圖

圖3 長(zhǎng)坪隧道污水處理站地形圖

2.4 污水處理后的效果評(píng)價(jià)

分別取長(zhǎng)坪隧道洞口排出的施工污水、洞內(nèi)的裂隙水、處理過后的排放水進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，得出表2所示的檢測(cè)結(jié)果。對(duì)比洞口施工污水和處理過后的排放水的檢測(cè)數(shù)據(jù)可以看出施工污水中懸浮物（SS）值由之前的 1505mg/L降低至58.6mg/L，處理效果明顯。酸堿度（PH）由處理前的10.2降低至8.6，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。污水中的COD、NH3-H值經(jīng)過處理后均有所降低，并且滿足排放要求，對(duì)附近水體的富營(yíng)養(yǎng)化無影響。污水中的重金屬含量也滿足排放要求。

圖4 長(zhǎng)坪隧道污水處理站主要構(gòu)筑物高程布置圖

3 結(jié)語(yǔ)

由于長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口所處的地理環(huán)境位置特殊，特針對(duì)本隧道排放的施工污水提出了“初沉+混凝+沉淀+組合式氣浮過濾”的處理方案，經(jīng)過對(duì)污水處理前后的數(shù)據(jù)對(duì)比得出施工污水處理后水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，方案可行有效。長(zhǎng)坪隧道進(jìn)口施工污水處理方案具有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。