隧道進口施工污水綜合處理技術

陶威威 （中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

麗香鐵路是云南省鐵路建設網的重要組成部分，麗香鐵路的建設對促進麗江和香格里拉地區的經濟發展和沿線少數名族的地區的經濟繁榮有著重大意義。但是麗江至香格里拉沿線地理環境復雜，多為山區，所以鐵路建設多以隧道工程為主，尤其是一些長大隧道建設。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虎跳峽景區內，金沙江的左岸，地理位置和環境相當特殊。隧道工程的建設過程不可避免的會對周圍生態環境造成一定的影響，尤其是隧道施工過程中產生的污水。本次污水處理系統的施工設計根據隧道施工的環評建議，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，設計規模為40m3/h。由于長坪隧道進口的所處地理位置的敏感性和地質特性，在研究了施工廢水產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2座橫洞，1座平行導坑，1座斜井，其中長坪隧道進口工區承擔的主要施工任務有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，巖體受構造影響嚴重，巖層扭曲現象普遍，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造帶水，其次為裂隙水，根據長坪隧道地質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所承擔施工任務期間產生的施工污水。

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、大型施工設備或者車輛行駛過程中碾壓渣土產生的污水、噴射混凝土和注漿施工過程中產生的污水、二襯混凝土養護產生的污水。所產生污水中的懸浮物（SS）、酸堿度（PH）值、化學需氧量（CDO）、氨氮（NH3-H）和石油類是造成環境問題和破壞生態平衡的重要因數。為了更好的研究污水中的物質，分別取了長坪隧道洞口的污水和平導洞內的裂隙水到麗江市質量技術監督綜合檢測中心檢測，檢測結果如下表1所見，水質分析標準參考國家執行的《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級標準。可知污水中的SS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、板巖夾灰巖等在爆破過程中產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溶于水產生的，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生漏油等情況造成的。

長坪隧道進口施工污水和隧道內裂隙水水質對比 表1

2 隧道施工污水處理工藝

2.1 污水處理流程

根據上述分析的污水水體特征及隧道現場的實際場地情況，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：

圖1 處理流程圖

2.2 主要污水處理構筑物及設備

①初沉池：根據現場的場地情況初沉池設置在隧道洞口處，具體尺寸為長5m、寬2m、深1.8m，設計廢水處理量40m3/h，設計水流流水為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。

②混凝隔板反應池：污水經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場試驗確定，但是也要根據不同階段水質的變化及時調整，在反應池中加入適量的鹽酸來平衡污水的PH值。隔板反應池設計寬度為1m，長度4m，分為2格，有效深度5m，設計水力停留時間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污水調節沉淀池：鋼筋混凝土調節沉淀池分為2格，每格可交替單獨運行，調節池的右側為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計圖。沉淀池安排專人定期排泥，以確保其正常發揮作用。

④組合式氣浮過濾除污設備：氣浮過濾主要是起固液分離作用，氣浮主要利用溶氣系統產生將水產生直徑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。該設備氣浮處理能力（40m3/h）,全套設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、投藥設備、攪拌系統、反沖洗水泵、溶氣水泵、控制柜等設備。

⑤泥漿干化池：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，節約了運行成本。

長坪隧道進口施工污水各階段水質情況對比 表2

圖2 污水場站主體結構布置示意圖

圖3 長坪隧道污水處理站地形圖

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、洞內的裂隙水、處理過后的排放水進行水質檢測，得出表2所示的檢測結果。對比洞口施工污水和處理過后的排放水的檢測數據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化無影響。污水中的重金屬含量也滿足排放要求。

圖4 長坪隧道污水處理站主要構筑物高程布置圖

3 結語

由于長坪隧道進口所處的地理環境位置特殊，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，經過對污水處理前后的數據對比得出施工污水處理后水質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。