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隧道進(jìn)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(jìn)麗江和香格里拉地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和沿線少數(shù)名族的地區(qū)的經(jīng)濟(jì)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(fù)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(jìn)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(dāng)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(jì)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(yīng)的處理工藝處理達(dá)到《污水綜合排水標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中一級標(biāo)準(zhǔn)后排入III類及以下的水體,設(shè)計(jì)規(guī)模為40m3/h。由于長坪隧道進(jìn)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(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)中的一級標(biāo)準(zhǔn)??芍鬯械腟S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。

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  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:

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  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(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。

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  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處理池,最后通過溪溝流入金沙江中,節(jié)約了運(yùn)行成本。

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  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。

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  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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