隧道进口施工污水综合处理技术

　　丽香铁路是云南省铁路建设网的重要组成部分，丽香铁路的建设对促进丽江和香格里拉地区的经济发展和沿线少数名族的地区的经济繁荣有着重大意义。但是丽江至香格里拉沿线地理环境复杂，多为山区，所以铁路建设多以隧道工程为主，尤其是一些长大隧道建设。长坪隧道就是丽香铁路线路中的一座长大隧道，隧道总长9523m，长坪隧道进口段位于云南省迪庆州金沙江流域著名景区虎跳峡景区内，金沙江的左岸，地理位置和环境相当特殊。隧道工程的建设过程不可避免的会对周围生态环境造成一定的影响，尤其是隧道施工过程中产生的污水。本次污水处理系统的施工设计根据隧道施工的环评建议，隧道施工期间污水采用相应的处理工艺处理达到《污水综合排水标准》(GB8978-1996)中一级标准后排入III类及以下的水体，设计规模为40m3/h。由于长坪隧道进口的所处地理位置的敏感性和地质特性，在研究了施工废水产生的来源以及废水中的主要成分后，决定采用“初沉+混凝+沉淀+组合式气浮过滤”的处理方案。

　　一、隧道施工污水的来源及特征分析

　　1.1 工程概况

　　新建铁路丽江至香格里拉线站前四标段长坪隧道DK52+183-DK61+706，隧道正洞全长9523m，隧道洞身最大埋深约1155m。全隧共设2座横洞，1座平行导坑，1座斜井，其中长坪隧道进口工区承担的主要施工任务有1#横洞315m、平行导坑2665m、及正洞5020m。隧道实际施工主要以IV、V围岩为主，隧道距冲江河活动断裂1.5～2km，岩体受构造影响严重，岩层扭曲现象普遍，岩层松散。岩性主要以片理化玄武岩和板岩为主，隧道施工过程中涌水量最大的主要为基岩裂隙水和构造带水，其次为裂隙水，根据长坪隧道地质说明中预测本隧一般涌水量为4.9×104m3/d，最大涌水量5.9×104m3/d，但是根据施工过程中实测800m3/d。本废水处理站主要处理长坪隧道进口工区所承担施工任务期间产生的施工污水。

　　1.2 施工污水的主要来源和特征分析

　　长坪隧道进口工区隧道污水的主要来源为隧道掘进过程中岩层的裂隙水、大型施工设备或者车辆行驶过程中碾压渣土产生的污水、喷射混凝土和注浆施工过程中产生的污水、二衬混凝土养护产生的污水。所产生污水中的悬浮物(SS)、酸碱度(PH)值、化学需氧量(CDO)、氨氮(NH3-H)和石油类是造成环境问题和破坏生态平衡的重要因数。为了更好的研究污水中的物质，分别取了长坪隧道洞口的污水和平导洞内的裂隙水到丽江市质量技术监督综合检测中心检测，检测结果如下表1所见，水质分析标准参考国家执行的《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准。可知污水中的SS值高于标准值20倍，主要是由于隧道地层中的片理化玄武岩、板岩夹灰岩等在爆破过程中产生的粉尘类污染物混入隧道的裂隙水。PH值呈碱性主要是由于施工过程中的混凝土、注浆料、速凝剂等材料水解产生的硅酸三钙、硅酸二钙、氢氧化钙、氢氧化铝等均为碱性，这些物质隧施工过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药的主要成分硝酸铵等物质溶于水产生的，COD值符合标准，而石油类污染物主要是由于施工过程中一些大型机械发生漏油等情况造成的。

　　二、隧道施工污水处理工艺

　　2.1 污水处理流程

　　根据上述分析的污水水体特征及隧道现场的实际场地情况，决定采用“初沉+混凝+沉淀+组合式气浮过滤”的处理流程。具体流程如图1所示：

　　2.2 主要污水处理构筑物及设备

　　①初沉池：根据现场的场地情况初沉池设置在隧道洞口处，具体尺寸为长5m、宽2m、深1.8m，设计废水处理量40m3/h，设计水流流水为0.01m/s。主要用于去除由于水流流速较大，夹带的一些较大颗粒的泥沙沉积物，初沉池采用小型机械定期清理沉积物。

　　②混凝隔板反应池：污水经过初沉之后流入混凝隔板反应池，混凝剂采用聚合氯化铝(PAC)，聚氯化铝的投入量由现场试验确定，但是也要根据不同阶段水质的变化及时调整，在反应池中加入适量的盐酸来平衡污水的PH值。隔板反应池设计宽度为1m，长度4m，分为2格，有效深度5m，设计水力停留时间0.5h。该池主要用去除污水中难以沉淀的细粒悬浮物，反应池的池底有一个排泥管可以直接将淤泥排至泥浆干化池中。

　　③300m3污水调节沉淀池：钢筋混凝土调节沉淀池分为2格，每格可交替单独运行，调节池的右侧为2个斜管沉淀池，斜管沉淀池的斜管支架、波纹斜板及集水槽的布置见工点设计图。沉淀池安排专人定期排泥，以确保其正常发挥作用。

　　④组合式气浮过滤除污设备：气浮过滤主要是起固液分离作用，气浮主要利用溶气系统产生将水产生直径30um～50umd的小气泡，小气泡与水中的悬浮物絮体粘合在一起，悬浮物随微气泡一起上升至水面，形成浮渣，使水中的悬浮絮体得到去除。该设备气浮处理能力(40m3/h),全套设备包括组合式气浮处理装置，其主要包含：气浮池、刮渣机、容器罐、空压机、管道混合器、投药设备、搅拌系统、反冲洗水泵、溶气水泵、控制柜等设备。

　　⑤泥浆干化池：泥浆干化池的尺寸为8m长、5m宽、1.3m深分为4个仓，泥浆干化之后采用人工配合小型机械定期清除。

　　2.3 污水处理场站的平面布置

　　结合长坪隧道进口的地形、地貌污水处理站的地形图如图3，依靠地势隧道污水在重力的作用下依次通过各级处理池，最后通过溪沟流入金沙江中，节约了运行成本。

　　2.4 污水处理后的效果评价

　　分别取长坪隧道洞口排出的施工污水、洞内的裂隙水、处理过后的排放水进行水质检测，得出表2所示的检测结果。对比洞口施工污水和处理过后的排放水的检测数据可以看出施工污水中悬浮物(SS)值由之前的1505mg/L降低至58.6mg/L，处理效果明显。酸碱度(PH)由处理前的10.2降低至8.6，满足排放标准。污水中的COD、NH3-H值经过处理后均有所降低，并且满足排放要求，对附近水体的富营养化无影响。污水中的重金属含量也满足排放要求。

　　三、结语

　　由于长坪隧道进口所处的地理环境位置特殊，特针对本隧道排放的施工污水提出了“初沉+混凝+沉淀+组合式气浮过滤”的处理方案，经过对污水处理前后的数据对比得出施工污水处理后水质的各项指标满足排放标准，方案可行有效。长坪隧道进口施工污水处理方案具有较高的推广和应用价值。(来源：中铁十六局集团第三工程有限公司)