隧道污水处理及利用

隧道污水处理及利用

邵宏杰

中交一公局海威工程建设有限公司汶马高速 15 标项目，四川 610000

摘要：随着我国对隧道施工工艺的不断研发及改进，我国的隧道施工技术也日益成熟。因此我国在全国范围内修建了很多特长隧道，但同时也面临着隧道污水处理等问题。隧道污水处理及利用可以有效的降低隧道施工对环境的破坏，为了响应国家对环境保护的号召隧道污水处理问题刻不容缓。

该论文以四川汶马高速C15合同段狮子坪隧道为背景，对长隧道的部分污水处理及用进行了简要分析。首先，确定隧道污水来源，再根据污水来源对水质特征进行详细检测，然后根据水质特征对隧道污水进行有针对性处理。污水经处理后达到排放标准后排出隧道外并加以利用，避免污水排放对环境造成影响。

关键词：环境保护 污水来源 污水处理 污水利用

1工程概况

狮子坪隧道全场13156m，中交一公局海威工程建设有限公司汶马C15标项目负责修建中部4952m。隧道洞身最大埋深1150m，地下水类型主要为基岩裂隙孔隙水，呈点滴状、线状渗出，局部小股状涌出为主，背向斜褶皱轴偏移部位（转折端），地下水易沿裂隙下渗，有利于地下水的富集与储存，隧道开挖易形成集中涌水，涌水与施工废水混合水量较大且浑浊。洞内污水若不处理直接排放至洞外则势必对洞口下方河道水造成污染，因此污水必需经处理后才可排放。

2 隧道污水来源

经过长时间对狮子坪隧道污水来源的跟踪分析，其主要来源有以下几方面：

（1）施工设备在作业过程中产生的废水，例如：凿岩钻机（YT-28）在进行隧道挖掘的过程中会产生大量废水；

（2）隧道在穿越不同地质单元时，随着开挖深度的增加会出现有些许的地下水渗出、隧道涌水等情况；

（3）爆破后掌子面灰尘较大用于降尘而产生的废水；

（4）在隧道初期支护及二次衬砌施工过程中产生的废水等；

（5）车辆运输碾压产生的泥浆、掌子面涌水对无仰拱地段的冲刷产生的泥浆，泥浆流入排水沟内产生的废水；

（6）喷射混凝土和注浆时产生的废水；

根据以往的施工经验，隧道外排的废水流量变化较大，主要是穿过不良地质、隧道施工进度等诸多因素所致。

3 监测废水水质特征

隧道施工产生中的污水和运营期的冲洗污水若未经过任何处理直接排入地下，或随中央排水沟排出隧道外，污水有可能渗入地下，造成地下水水质不断恶化，甚至可有可能造成植被枯萎，腐蚀隧道内的衬砌混凝土，从而危及隧道的稳定性；或经过一段时间汇入附近的河流，将污染地表水。

狮子坪隧道施工地区为山区，此处为环境保护区，为了防止污水排出隧道后对废水排出点的周边环境造成污染，根据隧道内隧道内不同的时间段对应的施工工序及排水量不同的特性，选取狮子坪隧道有代表性的4 个时间段对隧道内污水进行现场采样检测，检测后的指标要和《污水综合排放标准》（GB 8978－1996）中的一级标准允许排放值进行比较，如果测量值超出标准值要及时进行有效处理。其污染物浓度分析结果见表1。

表1 隧道污水水质分析数据

通过对狮子坪隧道污水的PH值、悬浮物SS、石油类、化学需氧量CODcr、五日生化需氧量BOD5五方面的检测数据可以看出：狮子坪隧道污水PH值为9～10，大于允许排放浓度，PH值过高主要由于混凝土中的水泥水解产生的硅酸三钙、硅酸二钙、氢氧化钙等均呈碱性，这些物质溶解在水中造成水的PH值升高；悬浮物SS分析数据显示最大值为638，最小值为480，均大大超出允许排放浓度，主要是由于粉尘、泥沙、其他颗粒状固体等造成；石油类、化学需氧量CODcr、五日生化需氧量BOD5检测值都小于允许排放得浓度，不会对环境造成重度污染。

4 污水处理

根据狮子坪隧道污水水质特点，先后采用了初步沉淀、平流初沉、酸碱中和、絮凝反应、斜管沉淀、竖流终沉等一系列的处理方法，使处理后的污水满足排放要求。狮子坪隧道污水处理的流程如图1所示。

图1 污水处理流程图

4.1 初步沉淀

狮子坪隧道污水的排放由隧道中央水沟排至主洞与通风横洞的交叉口处再由通风横洞的水沟排出隧道外。根据设计图纸在加宽段修建沉砂池和检查井，对隧道内的污水进行初步的沉淀处理。但是，在进行实际施工过程中当污水水量增加且悬浮物较多时要在中央水沟处适当增加沉淀池，以便达到初沉效果。但是由于要考虑通车、错车、保证隧道主体质量等问题，沉淀池的宽度不宜过长一般为中央水沟的2—3倍即可，沉淀池的深度不得大于中央水沟的深度一致，防治沉淀池深度侵占二次衬砌，影响工程质量。

4.2 平流初沉

平流初沉是利用污水在平流式沉淀池中进行自然沉淀减少污水中悬浮物的方法。平流初沉对隧道污水的水量、水质进行了调节，可以更好的发挥污水处理设备的功能，此外污水中粒径大、比重大中固体杂质也能在初沉池中进行沉淀。

图2 平流式沉淀池

在初沉池进水口安装简易过滤网片，网片采用φ8 钢筋焊接而成，每根钢筋的间距为30mm，以便将漂浮物、大粒径物质提前去除。过滤网片采用人工进行安装、清理、更换。平流式初沉池采用混凝土结构，池底设有可容纳2天或3天污泥量的污泥斗，泥沙定期的进行人工清理。为使沉淀效果达到最佳，施工污水在平流式初沉池中的停留时间不应小于1.5小时，进水区流速宜控制在35mm/s左右，有效水深一般为3米左右。

4.3 PH值调节

PH值的调节应在反应池中进行，在隧道施工污水中加入盐酸（HCL）进行酸碱中和，让污水的PH值达到排放标准。将经过初沉的污水用砂浆泵泵送到反应池内，在管道用计量泵加入适量浓度为10%的盐酸，在反应池内进行搅拌，混合均匀，充分的反应，利用PH试纸检测PH值是否达到排放的要求，如果不满足，调节盐酸的掺量，直到满足要求为止。由于使用混凝剂对PH值范围有要求，为了保证良好的处理效果，PH值的调节要在混凝作用前进行。

4.4 混凝作用

混凝作用在反应池中进行，初次沉淀后的污水在PH值调节完后，在管道使用计量泵加入混凝剂聚合氯化铝（PAC）和助凝剂聚丙烯酰胺（PAM），机械搅拌，均匀混合。反应池通过钢板焊制而成，池深一般4米左右，反应池容积根据混凝时间而定。混凝反应后的污水采用浊度仪控制其浊度不超过15 度，如不满足，可调节混凝剂聚合氯化铝和助凝剂聚丙烯酰胺的掺量。

4.5 斜管沉淀

经过混凝反应之后，处理后的水自流进入斜管沉淀池，经过底部配水区进入斜管。由于在斜管中水流自下而上流动，使斜管的沉淀效率显著提高，水中大粒径的絮凝体很容易分离出来沿斜管滑落至池底部，再采用排污泵输送至浓缩池。斜管沉淀池一般采用钢板进行焊制，槽高度80cm米，配水区高度130cm，斜管区高度90cm，清水区高度100cm，水在斜管沉淀池中停留45min左右。斜管为管径50mm，长100cm，倾角60°的蜂窝六边形乙丙共聚塑料管。

4.6 竖流终沉

斜管沉淀后的水流入竖流式沉淀池进行最终的沉淀。竖流式沉淀池可以用圆形或方形 。水从设置在斜管沉淀池中心的进水管自下而上的流入。（管内水的流速应小于3cm/s），在管的下端社设置伞装的挡板使废水能够在池中均匀的分布，然后随着污水增加沿整个断面缓慢上升，水中杂物沉淀进入池底锥形的沉泥斗中，而清水冲池在四周沿周边一溜烟流出。斜管沉淀池的一边沿池壁设置排污管。为了池内的水流能够均匀分布，池径应不大于10m，一般设置在4-7m。

图3 竖流式沉淀池

4.7 污泥处理

初步沉淀池以及斜管沉淀池的淤泥及杂物定时排到污泥浓缩池，沉淀浓缩之后之后运往干化场进行自然脱水处理，再进行填埋避免因雨水冲刷流入河道或渗入地下造成水资源二次污染。

5 处理效果

采用上述方法对狮子坪隧道排放的污水进行了处理，处理效果较为显著，处理效果见表2。

表2 隧道污水处理结果

6 废水利用

在隧道外修建集水池用来储存处理后的隧道污水，集水池的容积可根据隧道最大污水排放量设计，集水池中的水可以有以下用途：

（1）清洒施工便道，防止便道出现扬尘，起到净化空气的作用；

（2）将水泵入洒水车用来冲隧道洗路面或道路边沟；

（3）清理拌合站场地及相关器械；

（4）在专用的洗车地点用来清洗施工车辆，并将洗车后的污水进行回收处理，避免二次污染；

（6）清洒生活区路面；

（7）对水质进行严格分析，确保不会污染土质及庄家后可以用来灌溉当地农田；

7 结语

在废水处理中，先后采用了沉淀池进行物理沉淀、以及采用一些化学的方法去除污水中的溶解物质或教体物质。一方面利用了原有沉淀池，减少了新增沉淀池的费用，节约了施工成本，经济效益良好；另一方面，该工艺处理效果优异，有效解决了隧洞施工废水污染物超标的问题，极大的降低了隧道污水对生态坏境的影响程度。

参考文献

（1）陈培帅 季铁军.絮凝剂在隧道施工废水处理中的应用研究［J］.公路交通技术.2012(2):138－140

（2）赵福成.浅谈隧洞施工污水处理技术［J］.水利建设与管理.2014，34(10):56－58

（3）祝捷.引汉济渭工程输水隧洞施工废水处理工艺研究［J］.铁道工程学报.2014(6):109－113