鐵路隧道施工廢水凈化綜合處理技術(shù)

文/張萌

1 鐵路隧道廢水產(chǎn)生的主要來(lái)源

隧道作業(yè)期間產(chǎn)生的廢水，主要是因開(kāi)挖、注漿等工藝產(chǎn)生的廢水以及涌滲水與施工材料等夾雜的污染物形成的污水。

1.1 鉆孔、注漿及基巖裂隙產(chǎn)生的廢水

鐵路隧道施工目前以鉆爆法為主，雖然隧道爆破后會(huì)及時(shí)通風(fēng)換氣，但仍有少量物質(zhì)從氣相變成液相；鐵路隧道隨著開(kāi)挖深度的增加，產(chǎn)生的污染物質(zhì)也會(huì)不斷增加，進(jìn)入液相的物質(zhì)量相應(yīng)增加。尤其是混凝土噴施及注漿作業(yè)期間，會(huì)產(chǎn)生大量的污濁物，如：混凝土漿、泥漿等。如果不能及時(shí)的處理排出，會(huì)出現(xiàn)大量的懸浮物，也會(huì)對(duì)水體的PH值產(chǎn)生重要的影響。對(duì)地表水體造成嚴(yán)重的污染。

1.2 降塵措施應(yīng)用產(chǎn)生的污水

爆破工作的開(kāi)展會(huì)造成大量的粉塵污染，在進(jìn)行降塵作業(yè)時(shí)，導(dǎo)致粉塵物質(zhì)溶于水體出現(xiàn)大量的懸浮物。除此之外，洞內(nèi)清運(yùn)所使用的渣土車(chē)在運(yùn)行期間也會(huì)產(chǎn)生大量的尾氣、爆破作業(yè)之后產(chǎn)生的物質(zhì)構(gòu)成的一些溶于水的風(fēng)化物質(zhì)，如：Fe3+、NO3、SO42-等元素，在作業(yè)期間會(huì)隨同廢水進(jìn)入到地表水體，致使水質(zhì)的品質(zhì)受到了嚴(yán)重的影響。

1.3 爆破材料對(duì)水體的污染

隧道開(kāi)挖作業(yè)期間時(shí)常會(huì)用到一些爆破作用的炸藥，如：硝銨類(lèi)的炸藥屬于低毒作用炸藥，在爆破作業(yè)之后產(chǎn)生的主要物質(zhì)為NH3、NO2、O2、N2和鈉鹽，在液態(tài)生成的狀態(tài)下，主要為NO3—、NH4+等一類(lèi)的油質(zhì)物質(zhì)。此外，爆破炸藥的不完全爆炸，導(dǎo)致殘余硝酸銨可能以氨氮形式存在，在除塵水及滲水的淋洗作用下進(jìn)入施工廢水中。

1.4 施工機(jī)械使用產(chǎn)出的廢水

隧道開(kāi)挖作業(yè)時(shí)會(huì)使用到大量的機(jī)械設(shè)施，如：運(yùn)渣車(chē)、空壓車(chē)、混凝土材料拌合期間使用的機(jī)械。開(kāi)挖、運(yùn)渣、噴錨等作業(yè)機(jī)械在使用期間會(huì)產(chǎn)生油污。除此之外，液壓機(jī)械設(shè)施使用期間也會(huì)出現(xiàn)油封松動(dòng)、油管爆裂等現(xiàn)象，致使出現(xiàn)液壓油外泄等問(wèn)題，如：空壓機(jī)作業(yè)期間出現(xiàn)的油污、汽車(chē)清洗作業(yè)期間出現(xiàn)的污水、混凝土拌合機(jī)械使用期間出現(xiàn)的污水等，這些污水都會(huì)對(duì)水體造成一定的污染。

2 鐵路隧道施工對(duì)于水體環(huán)境的影響

隧道施工廢水中攜帶噴錨、支護(hù)、爆破、注漿等殘余物，與隧道涌滲水混合，排入地表水體，污染水環(huán)境。不僅會(huì)對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，更可能使人們使用的水源、娛樂(lè)用水失去原有的生態(tài)價(jià)值。

2.1 美學(xué)影響

鐵路隧道施工廢水排放會(huì)導(dǎo)致地表水的品質(zhì)發(fā)生改變，嚴(yán)重影響到水體景觀的美觀性，不僅廢水的水質(zhì)變得更加渾濁，還會(huì)產(chǎn)生較多的懸浮物，致使景觀美觀效果及水體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值受到了嚴(yán)重的影響。美學(xué)影響因素是水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，但就當(dāng)前水體美學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)施情況而言，其量化標(biāo)準(zhǔn)還存在一定的缺陷，如：在一些接近風(fēng)景區(qū)進(jìn)行鐵路隧道建設(shè)時(shí)，廢水極有可能會(huì)對(duì)周邊景觀的美化程度造成嚴(yán)重的影響。

2.2 物化指標(biāo)的影響

隧道施工廢水污染物質(zhì)主要涉及懸浮物（SS）、酸堿度（pH）、化學(xué)需氧量(COD)以及氨氮、總磷、石油類(lèi)等指標(biāo)。依據(jù)監(jiān)測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)，以SS和pH超標(biāo)為顯著特點(diǎn)，懸浮物變化幅度較大，巖體爆破、出渣及噴漿嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致ss接近標(biāo)準(zhǔn)值的91倍；進(jìn)行支護(hù)、灌漿或遇到巖體涌水時(shí)，廢水中ss接近標(biāo)準(zhǔn)值的3～10倍。高濁度隧道廢水直接外排，影響水質(zhì)，影響水生態(tài)環(huán)境，水生動(dòng)植物生存受到威脅。例如當(dāng)SS產(chǎn)生的濃度值大于2000mg/L時(shí)，使得周邊水域的齡魚(yú)出現(xiàn)大量死亡的現(xiàn)象。此外，高濁度廢水長(zhǎng)期直排還會(huì)造成沉積物在河流水體中不斷沉積，會(huì)對(duì)原有底棲生物的環(huán)境造成一定的影響，繼而引發(fā)一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

3 出水水質(zhì)要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

隧道施工生產(chǎn)廢水出水水質(zhì)與受納水體要求直接相關(guān)。受納水體是指接納處理后的隧道施工廢水的河流、湖泊或其他地表水體。建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告根據(jù)受納水體的功能區(qū)劃及水質(zhì)要求，確定處理后的隧道施工廢水必須達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)?！兜乇硭h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）規(guī)定了受納水體的水域功能和標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)，根據(jù)環(huán)境影響報(bào)告書(shū)要求，隧道施工廢水應(yīng)處理達(dá)標(biāo)排放或回用，排放要求一般執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）。

受納水體為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)水域功能，一類(lèi)海域時(shí)禁止隧道廢水排入；在禁止排放范圍以外地區(qū)排污，應(yīng)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）的相關(guān)規(guī)定，分別執(zhí)行一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；有地方排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境影響報(bào)告提出特殊要求應(yīng)按其要求執(zhí)行。

明確國(guó)家法律法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境影響報(bào)告書(shū)要求，隧道施工廢水處理需結(jié)合原水水質(zhì)、水量特點(diǎn)，選擇經(jīng)濟(jì)合理的廢水處理工藝。

4 鐵路隧道施工廢水凈化綜合處理技術(shù)應(yīng)用

4.1 隧道施工廢水水質(zhì)分析

隧道施工廢水的特點(diǎn)是固體懸浮物（SS）、酸堿度（pH）相對(duì)較高，含有氨氮（NH3-N）、總磷（TP）和石油類(lèi)等污染物，是引起環(huán)境問(wèn)題的重要因子。

關(guān)于pH值，隧道注漿等工序?qū)е率┕U水中水泥較多，造成pH升高，一般采用中和法調(diào)節(jié)。因廢水量小，可經(jīng)沉淀池進(jìn)行水質(zhì)調(diào)節(jié)，工藝出水基本可控。

關(guān)于ss，ss是衡量水質(zhì)污染程度的主要指標(biāo)，鉆孔、爆破、支護(hù)等工序致使隧道施工廢水中含有很多細(xì)小的巖屑，是廢水處理的主要對(duì)象。通常選擇混凝沉淀、過(guò)濾等工藝。

關(guān)于COD，COD是有機(jī)物相對(duì)含量的綜合指標(biāo)之一，隧道施工廢水中有機(jī)物含量一般變化比較大，部分隧道存在摻入生活污水的情況，大部分隧道不存在超標(biāo)情況，在燃油泄漏的極端情況下可通過(guò)活性炭吸附等方法處理。

關(guān)于氨氮和總磷，隧道施工廢水中氨氮和總磷含量低，不存在經(jīng)常超標(biāo)的情況，在進(jìn)行工藝選擇時(shí)可不對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)處理。

關(guān)于石油類(lèi)，隧道施工機(jī)械設(shè)備油管密封不嚴(yán)，液壓油外泄等是隧道施工廢水中石油物質(zhì)主要來(lái)源，但大多數(shù)隧道不存在石油類(lèi)超標(biāo)現(xiàn)象。在工藝選擇時(shí)根據(jù)水量預(yù)測(cè)情況以及施工組織綜合考慮是否添加氣浮工藝。

4.2 隧道施工廢水工藝選擇

工藝選擇首先取決于受納水體的水質(zhì)要求，根據(jù)廢水水量、水質(zhì)、排放要求，采用不同的處理工藝組合，在滿(mǎn)足環(huán)境影響報(bào)告的前提下，盡可能經(jīng)濟(jì)合理。

當(dāng)排水點(diǎn)附近無(wú)敏水體，廢水排放不會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成不良影響時(shí)，采用“自然沉砂+混凝+沉淀+排放”工藝，自然沉砂去除較大顆粒的泥沙懸浮物，投加混凝劑或絮凝劑，充分沉淀后排放。同時(shí)投加混凝劑對(duì)化學(xué)需氧量、石油類(lèi)、氨氮等也有一定作用，但對(duì)廢水酸堿性調(diào)節(jié)有限，出水要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中二級(jí)、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)受納水體為Ⅰ、Ⅱ類(lèi)水體時(shí)，禁止隧道廢水排入；當(dāng)受納水體為Ⅲ類(lèi)時(shí)，廢水排放需達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)懸浮物濃度較高，化學(xué)需氧量和石油類(lèi)指標(biāo)無(wú)經(jīng)常性超標(biāo)的情況下采用“自然沉砂+混凝+沉淀+過(guò)濾+排放或回用”工藝，增加過(guò)濾工藝，出水水質(zhì)清澈，廢水濁度基本能夠滿(mǎn)足一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)排放。

當(dāng)受納水體為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)水體時(shí)，在如上工藝基礎(chǔ)上增加中和及氣浮后形成“自然沉砂+中和+混凝+沉淀+氣浮+過(guò)濾+排放或回用”工藝，更加適用于石油類(lèi)指標(biāo)經(jīng)常超標(biāo)的情況。工出水水質(zhì)能夠全部達(dá)標(biāo)，可調(diào)節(jié)性強(qiáng)，出水能夠達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002）中回用要求。

4.3 隧道施工廢水工藝應(yīng)用

例如天目山隧道施工廢水中ss變化范圍較大，根據(jù)施工工序，廢水中ss質(zhì)量濃度均高于標(biāo)準(zhǔn)值，呈強(qiáng)堿性，廢水中的COD及NH3-N低于標(biāo)準(zhǔn)限值，說(shuō)明ss和pH是主要的污染指標(biāo)。根據(jù)環(huán)評(píng)報(bào)告書(shū)受納水體要求，出水需達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該項(xiàng)目采用“初沉+混凝+沉淀+過(guò)濾”的工藝組合，ss平均去除率達(dá)到98%，pH能滿(mǎn)足出水要求，COD、NH3-N、TP進(jìn)水均小于排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)處理均有不同程度降低，表明工藝效果較好。

例如平安隧道施工廢水處理后受納水體為Ⅰ類(lèi)水體，根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)確定處理后回用。該隧道施工廢水存在大量懸浮顆粒，濁度高，廢水呈堿性，且伴有COD超標(biāo)現(xiàn)象，但NH3-N、TP和石油類(lèi)不超標(biāo)。選用“自然沉砂+混凝+調(diào)節(jié)沉淀+過(guò)濾”可有效降低污染物濃度，出水能夠達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

鐵路是重要的交流樞紐，不但可以增加城市間的經(jīng)濟(jì)往來(lái)，更能有效的緩解當(dāng)前城市交通的壓力，社會(huì)各領(lǐng)域建設(shè)工作的大力開(kāi)展，使得人們對(duì)于交通工程的運(yùn)行效率，也提出了更高的期許。但由于鐵路項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到無(wú)法規(guī)避障礙物及山體，必須要利用隧道開(kāi)挖的方式開(kāi)展作業(yè)，在此期間隧道內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生施工廢水，需要運(yùn)用合理的凈化治理措施，使整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)程得以保障，使周邊生態(tài)環(huán)境受到保護(hù)。