铁路隧道施工废水处理措施分析.pdf

工程技术与应用 762023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究摘要：文章以某隧道工程为研究案例，从废水来源、产生的废水量、水质特点等方面梳理项目中的废水情况；分析项目中废水的生态性影响，提出“节源”“开流”“除污”“监测”四个处理对策，全面整治项目施工废水，有效控制废水总量，明确回用水的使用方向，对比多种除废工艺，从中选出除废效果最佳的工艺方案，加强施工区水质监测，以保证施工废水的整治效果，促进铁路隧道工程有序完工。关键词：施工废水；水质监测；隧道工程Abstract:Taking a tunnel engineering as the research case,the wastewater situation in the project is sorted out from the aspects such as wastewater source,wastewater volume and water quality characteristics;the ecological influence of the wastewater in the project is analyzed.Four treatment countermeasures of source saving flow broadening decontamination and monitoring are proposed to comprehensively treat the construction wastewater of the project,which effectively controls the total wastewater volume,clarifies the use direction of reuse water,compares a variety of waste removal processes to select the process plan with the best waste removal effect,strengthens the water quality monitoring in the construction area,ensures the treatment effect of construction wastewater,and promotes the orderly completion of the railway tunnel engineering.Key Words:construction wastewater;water quality monitoring;tunnel engineering分类号：X731；U455铁路项目施工期间，钻孔、降尘、材料处理、注浆、设备养护等环节，均会产生不同污染性的废水。此类铁路隧道施工废水处理措施分析杨东鹏中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600Analysis on Wastewater Treatment Measures for Railway Tunnel ConstructionYANG DongpengChina Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Beijing 102600,China025.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.12.施工废水，多为弱碱性，水中的悬浮物（SS）含量较高，更有氨氮、石油等多种污染成分，需结合项目实况，加以整治，以此维护铁路项目周边的生态性。文章将以具体隧道工程为例，对铁路隧道施工的废水处理措施进行研究。1 工程概况A 铁路隧道项目，全线长度约 38 km，使用“TBM+钻爆”的联合形式，进行项目施工。隧道内共设 4 个坑道。参照项目勘察结果，发现工程周边水资源多为弱富水状态，少数区域是强富水。查看其他项目的施工资料，分析 A 项目施工期间可能存在突涌水风险，无法判断具体产生的突涌水量，需要外排一定数量的废水。处理施工废水的方法中，多数铁路项目的规模不大，产生的废水较少，周边环境较好，采取直排施工废水的形式，重点处理突涌水问题，能够有效控制废水量。少数项目进行废水净化处理，保证排出水质的规范性。A 项目的施工量较大，工期较长，超过 85 个月，需制定有效措施，加强废水处理，防止铁路施工带来的水环境污染问题1。2 隧道施工废水情况2.1 废水来源（1）作业废水。A 项目施工中，使用了“TBM+钻爆”工艺，爆破后会进行通风处理，此间部分物质的状态发生改变。隧道施工位置逐渐深入，污染物的产生量会相应增加，形成污染积累作用。特别在材料喷施、孔位注浆等施工环节中，会产生材料泥浆，污浊性极强。如果未加以有效措施，及时排出污浊物，会逐渐积累成悬浮物，改变水体酸碱值，直接威胁地作者简介：杨东鹏，男，本科，助理工程师，研究方向为铁道工程。工程技术与应用 77工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月表水环境2。（2）降尘污水。爆破施工形成较多的粉尘，采取降尘处理后，会有较多粉尘物混入水体，形成水环境中的悬浮物。爆破工艺处理后，空气中混有较多易溶水的物质，比如 Fe3+、N03等，溶水后降低水质。（3）材料污染。爆破施工使用的药物，具有低毒性，含有硝铵、钠盐等成分，转化成液态后，多数是NO3-、NH4+等成分，油性较大。（4）设备油污。开挖施工时，需要运行较多类型的机械设备，具体包括空压车、搅拌器等。各类机械运行、生产期间，会形成油污问题，威胁施工区的水环境。2.2 废水量A 项目在施工前期，进行项目勘察，获取项目周边的环境信息，预判项目施工期间可能出现的涌水、废水等情况。预判结果如表 1 所示。表 1 A 项目对涌水、废水的预判分析结果 单位：m3/d境生态性不强，水质自主净化能效较低；（2）施工量较大，会产生较多的施工废水，无法直排至周边环境，需进行专项的废水处理；（3）施工区内有涌水风险，须进行前期预测，进行堵截、疏排等处理，防止涌水污染。A 项目各施工点位，尚未设定水系支沟，可设计排水管线，进行污水截排。管线敷设过程，选定最短路径，保证废水输排的有效性。施工前，进行管线检查，排查管线破损问题。针对爆破、注浆、降尘各环节，加强施工区废水疏排，积极落实废水处理工作，降低废水污染施工区水系环境的可能性。在敷设管线中，管线末端增设除污池，防止废水流入河道，增强工程的水环境管理效果。A 项目建造的除污池，能够容纳2 000 m3的废水，对涌水、废水进行分类，逐一进行净水处理，保证处理效率。实践中，施工人员合理规划了项目周边的各区保护级别，比如农田、河域等，将除污池设立在远离农田、河域的位置，进行有效的废水处理监管3。3 施工废水的生态性影响3.1 降低水体美观性铁路隧道排出的废水，会降低水体环境的观赏性，浑浊水中混有较大数量的悬浮物，直接威胁着工程周边的水系生态。当前，铁路项目通往的区域，多数是生活区、农田区、景区等位置，人们活动较多。如果施工废水未加以有效处理，污染项目周边的水系环境，在水系自净不及时的情况下，将出现臭水、污浊水等现象，直接威胁铁路项目的周边景观美化效果。3.2 破坏水系生态性施工废水内含有的污浊物，成分较为复杂，含有悬浮物、氨氮、石油等多种类型。检测废水成分时，悬浮物（SS）、酸碱性（pH 值）两个指标较为异常，SS 变幅跨度较大。在进行爆破、喷浆等作业面周边水系污染分析时，SS 含量超过标准值的 90 倍。进行其他小规模施工时，比如支护类、灌浆类等，周边水系中的 SS 含量，超出标准值的 2 9 倍。高污染性的施工废水直排至水系环境中，会加重水环境污染程度。污染物含量较高时，会降低水内生物量。当水中的悬浮物（SS）含量大于等于 2 000 mg/L 时，水系内的生物无法继续生存。位置涌水量施工废水进水口 2 122852施工 1 号位31 5568 851施工 2 号位25 86812 554出水口 2 563412由表 1 预测结果发现，A 项目施工期间，可能产生较多的涌水量，施工废水相比涌水少些，与其他工程相比，废水量较大。2.3 水质施工初期，测定 A 项目的水质情况，监测结果如表 2 所示。表 2 A 项目施工前的水质监测结果取水位置取水深度/mCl 含量-/（mgL-1）SO42-含量/（mgL-1）pH 值出水口 83 m123.54.235.17.53隧道里程100 m 88.25.685.87.49隧道里程180 m 35.63.969.98.11由表 2 监测结果可知，不同深度、不同点位的水质污染情况，均有一定差异性。分析各点位的废水形成过程不同，比如用水量、工艺次序、设备类型、掘进量、涌水量等，均是引起水质改变的原因。2.4 废水处理分析A 项目施工废水处理难点较多：（1）周边水系环工程技术与应用 782023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究4 隧道施工废水处理措施4.1 锁定废水源头，控制废水总量加强废水源头点位锁定，进行前期勘察预报，分析可能出现地质风险的工程区域，比如富水断层、暗河地段等，有效排除突涌水问题。在施工中，以堵截为主要防涌措施，制订堵排联合方案，限制涌水排放量，综合净化处理涌水，多措并举，进行源头治理。实践中，A 项目初期的涌水量预测总值约为 4.30 104 m3/d，处理后涌水量实测结果为 8.87103 m3/d。从源头处控制涌水问题，效果显著。有效控制施工废水量，从施工源头进行分流处理。针对 A 项目各位置的水质变动较大问题，进行水质分流、按类净水处理，高效除污4。4.2 回收净化水源，明确回用方向废水净化后，建立水系回用机制，资源化利用回水。铁路项目废水处理后，回用至设备清洁、施工降尘各方面，增加水资源的循环性。在实践中，回用水资源的比例不高，仅达到 19%。在后续铁路项目开发中，需开辟废水回用路径，增加回水循环性。A 项目中，各项施工任务的用水总量约为 800 m3/d，用水量上下浮动不超过 200 m3/d。废水净化后，可回用于铁路施工，以此降低施工整体的用水量。开发回用水路径时，可选择农田、景观、绿化等项目。其中，农田用水要求：SS 含量低于 150 mg/L，pH 值在 5.5 8.5。当回用水达到灌溉要求时，可进行灌溉使用。城市清洁、绿化的回水要求相对较低：SS含量低于 1500 mg/L，pH 值在 6.0 9.0。回用水质，较多水量可达到城市清洁、绿化养护的用水条件。为此，道路清洁、绿化养护、车辆清洗等，可作为回用水的主要应用路径。4.3 引入除废工艺，优选治理方案4.3.1 混凝沉淀工艺抽选 A 项目的各点位水样，进行混凝沉淀处理，SS 除污比例约为 88%，数据浮动在 2%以内，出水中的 SS 含量约为 153 mg/L。由此发现：混凝沉淀工艺，能够有效处理 SS。如果 SS 含量较高，混凝沉淀的除污能力会有所削减。为此，进行高含量 SS 的施工废水处理时，需增加混凝沉淀药量，形成沉淀缓冲作用，确保 SS 除污效果。SS 含量的排放要求是不高于 70 mg/L。为此，混凝沉淀的单环节处理方案，无法达到 SS 除污目标，尚需进行工艺完善。4.3.2 气浮工艺采用气浮处理 A 项目的施工废水时，SS 的除污效率为 7.3%19.8%，出水中的 SS 含量约为 105 148 mg/L。由此发现：气浮工艺，用于 SS 去除，净化能效不高，出水质量并未达到规范要求。与混凝沉淀工艺对比后，认定气浮工艺不适用于 SS 去除。4.3.3 过滤工艺过滤工艺用于处理 A 项目废水时，SS 除污能力约为 58%，出水内的 SS 含量约为 48 mg/L。由此发现：过滤工艺用于净化 SS 时，除污能力较强；当 SS 含量增加时，过滤处理过程较为平稳，并未出现净化效果下滑情况，具备一定抗冲击的工艺优势。排水的 SS 含量小于 70 mg/L，符合国家排水要求。与混凝沉淀工艺相比，过滤法用于处理 SS，更具工艺适用性。4.3.4 组合工艺结合上述三种工艺的除污情况，进行工艺组合，以获取更高的 SS 处理效果。采取先沉淀、后过滤、再气浮的处理形式，获取的 SS 净化效果达到 97.5%，出水中 SS 含量成功降至 41 mg/L。由此发现：组合型工艺以多级处理视角，获取了较高的 SS 净化效果，能够达到小于等于 70 mg/L 的排水要求5。5 结束语综上所述，铁路是国内较为关键的交通工具，是国家交通布局的关键项目。在 A 项目施工中，发现由材料、施工区域地势、工艺、设备等多种因素形成的废水问题，可从节源、开流、除污、监测四个方面制定处理对策，全面控制废水源头，加强回水利用，选用高效的组合型除污工艺，动态获取水质变化情况，全方位保证施工废水的处理质量。参考文献1 薛正.铁路隧道施工废水处理存在的问题J.铁道建筑,2021,61(4):57-61.2 胡发宗.铁路隧道污水处理站规模研究J.隧道建设(中英文),2020,40(S1):254-257.3 汪建元.某铁路隧道工程施工废水处理对策研究J.铁道标准设计,2020,64(10):148-153.4 谷世平,庄燕珍,王培文.隧道施工废水对水环境的影响分析及防治措施J.公路,2022,67(4):396-400.5 李苍松,李强,史永跃,等.关于川藏铁路隧道施工地下水环境保护的认识和建议J.现代隧道技术,2019,56(S1):24-33.