隧道進口施工污水綜合處理技術(shù)

　　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)對促進麗江和香格里拉地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和沿線少數(shù)名族的地區(qū)的經(jīng)濟繁榮有著重大意義。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，尤其是一些長大隧道建設(shè)。長坪隧道就是麗香鐵路線路中的一座長大隧道，隧道總長9523m，長坪隧道進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)境相當特殊。隧道工程的建設(shè)過程不可避免的會對周圍生態(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)計根據(jù)隧道施工的環(huán)評建議，隧道施工期間污水采用相應的處理工藝處理達到《污水綜合排水標準》(GB8978-1996)中一級標準后排入III類及以下的水體，設(shè)計規(guī)模為40m3/h。由于長坪隧道進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。

　　一、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段長坪隧道DK52+183-DK61+706，隧道正洞全長9523m，隧道洞身最大埋深約1155m。全隧共設(shè)2座橫洞，1座平行導坑，1座斜井，其中長坪隧道進口工區(qū)承擔的主要施工任務(wù)有1#橫洞315m、平行導坑2665m、及正洞5020m。隧道實際施工主要以IV、V圍巖為主，隧道距沖江河活動斷裂1.5～2km，巖體受構(gòu)造影響嚴重，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)長坪隧道地質(zhì)說明中預測本隧一般涌水量為4.9×104m3/d，最大涌水量5.9×104m3/d，但是根據(jù)施工過程中實測800m3/d。本廢水處理站主要處理長坪隧道進口工區(qū)所承擔施工任務(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

　　長坪隧道進口工區(qū)隧道污水的主要來源為隧道掘進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)，分別取了長坪隧道洞口的污水和平導洞內(nèi)的裂隙水到麗江市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心檢測，檢測結(jié)果如下表1所見，水質(zhì)分析標準參考國家執(zhí)行的《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的一級標準?？芍鬯械腟S值高于標準值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值符合標準，而石油類污染物主要是由于施工過程中一些大型機械發(fā)生漏油等情況造成的。

　　二、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)場的實際場地情況，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：

　　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)場的場地情況初沉池設(shè)置在隧道洞口處，具體尺寸為長5m、寬2m、深1.8m，設(shè)計廢水處理量40m3/h，設(shè)計水流流水為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，初沉池采用小型機械定期清理沉積物。

　?、诨炷舭宸磻兀何鬯?jīng)過初沉之后流入混凝隔板反應池，混凝劑采用聚合氯化鋁(PAC)，聚氯化鋁的投入量由現(xiàn)場試驗確定，但是也要根據(jù)不同階段水質(zhì)的變化及時調(diào)整，在反應池中加入適量的鹽酸來平衡污水的PH值。隔板反應池設(shè)計寬度為1m，長度4m，分為2格，有效深度5m，設(shè)計水力停留時間0.5h。該池主要用去除污水中難以沉淀的細粒懸浮物，反應池的池底有一個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，每格可交替單獨運行，調(diào)節(jié)池的右側(cè)為2個斜管沉淀池，斜管沉淀池的斜管支架、波紋斜板及集水槽的布置見工點設(shè)計圖。沉淀池安排專人定期排泥，以確保其正常發(fā)揮作用。

　?、芙M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、容器罐、空壓機、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。

　?、菽酀{干化池：泥漿干化池的尺寸為8m長、5m寬、1.3m深分為4個倉，泥漿干化之后采用人工配合小型機械定期清除。

　　2.3 污水處理場站的平面布置

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

　　2.4 污水處理后的效果評價

　　分別取長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行水質(zhì)檢測，得出表2所示的檢測結(jié)果。對比洞口施工污水和處理過后的排放水的檢測數(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，滿足排放標準。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，對附近水體的富營養(yǎng)化無影響。污水中的重金屬含量也滿足排放要求。

　　三、結(jié)語

　　由于長坪隧道進口所處的地理環(huán)境位置特殊，特針對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)過對污水處理前后的數(shù)據(jù)對比得出施工污水處理后水質(zhì)的各項指標滿足排放標準，方案可行有效。長坪隧道進口施工污水處理方案具有較高的推廣和應用價值。(來源：中鐵十六局集團第三工程有限公司)