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(biāo)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(dǎo)坑，1座斜井，其中長坪隧道進(jìn)口工區(qū)承擔(dān)的主要施工任務(wù)有1#橫洞315m、平行導(dǎo)坑2665m、及正洞5020m。隧道實(shí)際施工主要以IV、V圍巖為主，隧道距沖江河活動(dòng)斷裂1.5～2km，巖體受構(gòu)造影響嚴(yán)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(yù)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(shí)測800m3/d。本廢水處理站主要處理長坪隧道進(jìn)口工區(qū)所承擔(dān)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(jìn)口工區(qū)隧道污水的主要來源為隧道掘進(jìn)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(hù)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(xué)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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)參考國家執(zhí)行的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。可知污水中的SS值高于標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，而石油類污染物主要是由于施工過程中一些大型機(jī)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(shí)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
?、俪醭脸兀焊鶕?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(jì)廢水處理量40m3/h，設(shè)計(jì)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(jī)械定期清理沉積物。
?、诨炷舭宸磻?yīng)池：污水經(jīng)過初沉之后流入混凝隔板反應(yīng)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(yàn)確定，但是也要根據(jù)不同階段水質(zhì)的變化及時(shí)調(diào)整，在反應(yīng)池中加入適量的鹽酸來平衡污水的PH值。隔板反應(yīng)池設(shè)計(jì)寬度為1m，長度4m，分為2格，有效深度5m，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間0.5h。該池主要用去除污水中難以沉淀的細(xì)粒懸浮物，反應(yīng)池的池底有一個(gè)排泥管可以直接將淤泥排至泥漿干化池中。
?、?00m3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(dú)運(yùn)行，調(diào)節(jié)池的右側(cè)為2個(gè)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(diǎn)設(shè)計(jì)圖。沉淀池安排專人定期排泥，以確保其正常發(fā)揮作用。
④組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(jī)、容器罐、空壓機(jī)、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(gè)倉，泥漿干化之后采用人工配合小型機(jī)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(jìn)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(jí)處理池，最后通過溪溝流入金沙江中，節(jié)約了運(yùn)行成本。
2.4 污水處理后的效果評價(jià)
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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)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(xiàng)指標(biāo)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，方案可行有效。長坪隧道進(jìn)口施工污水處理方案具有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。
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