隧道施工廢水的物化處理技術(shù)研究進展

摘要：隧道施工廢水具有懸浮物高、pH值高的特點，直接排放將影響周邊環(huán)境。根據(jù)各種污水處理技術(shù)的特點，對比適用于隧道施工廢水水質(zhì)的各類水處理技術(shù)，主要包括傳統(tǒng)混凝沉淀、斜板/斜管沉淀、旋流分離、磁混凝沉淀、超磁分離等水處理技術(shù)，旨在為工程實施提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：物化技術(shù)；施工隧道廢水；廢水處理

中圖分類號：X522 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.075

Research Progress on Physicochemical Rapid Treatment Technology of Tunnel Construction Wastewater

YANG Xiaolin， ZHOU Wenbin， LI Can， ZHANG Qin， HUANG Guanghua

（CSCEC SCIMEE Sci. amp; Tech. Co.， Ltd.， Chengdu 610045， China）

Abstract： Tunnel construction wastewater has the characteristics of high suspended solids and high pH value， and direct discharge will affect the surrounding environment. Based on the characteristics of various sewage treatment technologies， various water treatment technologies suitable for tunnel construction wastewater quality are compared， mainly including traditional coagulation sedimentation， inclined plate sedimentation， cyclone separation， magnetic coagulation sedimentation， super magnetic separation and other water treatment technologies， aiming to provide technical support for project implementation.

Keywords： physical and chemical technology; construction tunnel wastewater; waste water treatment

隨著我國基建設(shè)施的高速發(fā)展，隧道工程施工越來越廣泛，高鐵工程、地鐵工程、公路工程、城市管廊工程等的施工場址多位于山區(qū)丘陵地帶。隧道施工期間的廢水主要來源于作業(yè)面鉆孔、爆破降塵、噴射混凝土以及注漿產(chǎn)生的廢水。隧道施工廢水一般呈堿性，主要污染因子為懸浮物（Suspended Solid，SS）。這類廢水通常為無機廢水，雖然不會造成水體富營養(yǎng)化，但是高濁度的施工廢水難以自然沉淀，對水生植物的生長影響很大，嚴重時會造成地表植物枯萎[1]。因此，開展隧道施工廢水的物化快速處理技術(shù)研究非常重要。

1 施工廢水來源

根據(jù)隧道工程的施工環(huán)境及施工工藝特點，廢水來源主要包括隧道開挖過程中產(chǎn)生的涌水、施工機械廢水、爆破除塵廢水及注漿作業(yè)廢水。其中，隧道開挖過程中產(chǎn)生的涌水僅含有SS；施工機械廢水水量小，含有各種油類污染物；爆破除塵廢水水量較大，含懸浮物及炸藥殘留物；注漿作業(yè)廢水水量最小，含有堿性物質(zhì)和少量高分子有機物[2-4]。

2 施工廢水的水質(zhì)特征

根據(jù)對現(xiàn)有隧道施工廢水的檢測結(jié)果分析，施工廢水具有以下典型水質(zhì)特征。

第一，污染物單一。主要污染物為SS、石油等，而氨氮、總氮（Total Nitrogen，TN）、總磷（Total Phosphorus，TP）、化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）相對較低。其中，SS主要來源于打鉆作業(yè)產(chǎn)生的巖石粉末、爆破產(chǎn)生的粉塵以及巖石裂隙中夾雜的泥沙等，石油類污染物主要來源于施工機械潤滑油滴漏、液壓機械的液壓油泄漏。

第二，廢水pH值高。施工期廢水的pH值均不同程度超標，其主要原因在于注漿材料水解產(chǎn)生的Ca3SiO5、Ca2SiO3、Ca（OH）2等均呈堿性，造成pH值升高。

第三，施工期水量波動大。不同地質(zhì)條件與地下水位對施工廢水產(chǎn)量的影響較大。在隧道施工過程中常出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，有時候還會造成塌方、沉降、山體滑坡等嚴重災(zāi)害。由于受涌水量不穩(wěn)定影響，通常僅考慮正常施工狀態(tài)下的廢水處理[5]。某隧道的水質(zhì)檢測結(jié)果如表1所示。

3 施工廢水排放標準

目前，隧道施工廢水尚沒有統(tǒng)一的排放標準。在實際工程中，大部分地區(qū)均執(zhí)行《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中的一級標準。對于自然保護區(qū)或者飲用水源地，則需要執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）中的Ⅱ/Ⅲ類水質(zhì)標準。部分地區(qū)執(zhí)行《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920—2020）中的標準。不同排水標準的污染物限值如表2所示。

4 施工廢水物化技術(shù)分析

4.1 混凝沉淀技術(shù)

混凝沉淀技術(shù)是在傳統(tǒng)自然沉淀技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用了混凝劑和助凝劑，通過長時間停留使污泥沉淀，并采用人工清淤方式進行間歇式底泥清淤?；炷恋砑夹g(shù)在應(yīng)用過程中需要經(jīng)常清理淤泥，容易遇到各種故障。傳統(tǒng)混凝沉淀工藝如圖1所示。

4.2 斜板/斜管沉淀技術(shù)

斜板/斜管沉淀技術(shù)是一種加強版的自然沉淀工藝，通過在沉淀池中增加斜板來縮短顆粒沉降距離，提高處理效率。但斜板/斜管容易堆積淤泥，需要定期進行反洗，以保持斜板/斜管暢通，否則長時間運行容易造成斜板堵塞、垮塌，最終影響出水水質(zhì)。

4.3 旋流分離技術(shù)

旋流分離技術(shù)是一種利用水利旋流產(chǎn)生重力差，進行固液分離的一種方法。DH高效污水凈化器是目前較為成熟的施工廢水處理設(shè)備，能夠快速處理污水，水處理全過程處于封閉環(huán)境中，現(xiàn)場環(huán)境整潔，出水帶壓力，避免了二次提升。但在實際運用過程中仍面臨很多問題，如內(nèi)部斜管處于封閉狀態(tài)，堵塞時很難清洗與檢修。出水段設(shè)置有泡沫濾料或者微砂濾料，需定期反洗，吸附飽和后需要更換。工藝設(shè)備集成于封閉的罐體內(nèi)，罐體高度達到9 m設(shè)備操作不便，檢修困難。旋流分離技術(shù)的原理如圖2所示。

4.4 磁混凝沉淀技術(shù)

磁混凝沉淀技術(shù)起源于美國麻省理工學(xué)院，2008年前后引入國內(nèi)并得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)在常規(guī)的混凝沉淀中加入了磁介質(zhì)，增加了絮體的比重，可加速沉降。磁介質(zhì)的引入能夠降低絮體的電位，同時增強混凝作用。該技術(shù)表面負荷可高達40 m/h以上。投加的磁介質(zhì)經(jīng)磁回收單元回收后循環(huán)利用。根據(jù)原水SS的不同，投加不同量的磁介質(zhì)，其磁介質(zhì)流失量約為5 mg/L。

4.5 超磁分離技術(shù)

超磁分離技術(shù)是基于磁絮凝磁分離的一種超高速水體凈化技術(shù)，具有分離效率高、占地面積小、出水水質(zhì)優(yōu)、運行費用低、自動化程度高等特點，已廣泛應(yīng)用于流域水環(huán)境、市政水環(huán)境、鋼鐵水環(huán)境、煤炭水環(huán)境及石化水環(huán)境等領(lǐng)域。該技術(shù)是在混凝劑、助凝劑的作用下與磁種形成磁性絮體，污染物最終以磁性懸浮物的形式去除。超磁分離機是去除磁性懸浮物的設(shè)備，其盤片通常采用稀土釹鐵硼，能夠迅速分離磁性絮體，并產(chǎn)生高濃度的污泥。

5 結(jié)論

目前，物化法是最適宜的污水處理方式。針對隧道施工廢水的特點，選擇物化處理技術(shù)時需要考慮以下3點。第一，適應(yīng)性選型。根據(jù)工程實際情況，選擇能應(yīng)對水質(zhì)波動的處理技術(shù)與設(shè)備，合理設(shè)置調(diào)節(jié)池和預(yù)處理設(shè)施，確保設(shè)備能夠快速啟停，便于施工管理。第二，臨時性與經(jīng)濟性。鑒于施工周期性，需考慮設(shè)備拆除或搬遷的便捷性，選擇殘值高、可重復(fù)使用的設(shè)備，并兼顧建設(shè)周期短、成本低的要求。第三，自動化水平。從減少工人維護工作量和現(xiàn)場勞動強度方面考慮，應(yīng)提高處理設(shè)備的自動化水平，設(shè)置合理的在線檢測儀器，以期實現(xiàn)智能控制。

參考文獻

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