铁路隧道施工废水净化综合处理技术

文/张萌

1 铁路隧道废水产生的主要来源

隧道作业期间产生的废水，主要是因开挖、注浆等工艺产生的废水以及涌渗水与施工材料等夹杂的污染物形成的污水。

1.1 钻孔、注浆及基岩裂隙产生的废水

铁路隧道施工目前以钻爆法为主，虽然隧道爆破后会及时通风换气，但仍有少量物质从气相变成液相；铁路隧道随着开挖深度的增加，产生的污染物质也会不断增加，进入液相的物质量相应增加。尤其是混凝土喷施及注浆作业期间，会产生大量的污浊物，如：混凝土浆、泥浆等。如果不能及时的处理排出，会出现大量的悬浮物，也会对水体的PH值产生重要的影响。对地表水体造成严重的污染。

1.2 降尘措施应用产生的污水

爆破工作的开展会造成大量的粉尘污染，在进行降尘作业时，导致粉尘物质溶于水体出现大量的悬浮物。除此之外，洞内清运所使用的渣土车在运行期间也会产生大量的尾气、爆破作业之后产生的物质构成的一些溶于水的风化物质，如：Fe3+、NO3、SO42-等元素，在作业期间会随同废水进入到地表水体，致使水质的品质受到了严重的影响。

1.3 爆破材料对水体的污染

隧道开挖作业期间时常会用到一些爆破作用的炸药，如：硝铵类的炸药属于低毒作用炸药，在爆破作业之后产生的主要物质为NH3、NO2、O2、N2和钠盐，在液态生成的状态下，主要为NO3—、NH4+等一类的油质物质。此外，爆破炸药的不完全爆炸，导致残余硝酸铵可能以氨氮形式存在，在除尘水及渗水的淋洗作用下进入施工废水中。

1.4 施工机械使用产出的废水

隧道开挖作业时会使用到大量的机械设施，如：运渣车、空压车、混凝土材料拌合期间使用的机械。开挖、运渣、喷锚等作业机械在使用期间会产生油污。除此之外，液压机械设施使用期间也会出现油封松动、油管爆裂等现象，致使出现液压油外泄等问题，如：空压机作业期间出现的油污、汽车清洗作业期间出现的污水、混凝土拌合机械使用期间出现的污水等，这些污水都会对水体造成一定的污染。

2 铁路隧道施工对于水体环境的影响

隧道施工废水中携带喷锚、支护、爆破、注浆等残余物，与隧道涌渗水混合，排入地表水体，污染水环境。不仅会对周边的生态环境产生影响，更可能使人们使用的水源、娱乐用水失去原有的生态价值。

2.1 美学影响

铁路隧道施工废水排放会导致地表水的品质发生改变，严重影响到水体景观的美观性，不仅废水的水质变得更加浑浊，还会产生较多的悬浮物，致使景观美观效果及水体的经济价值受到了严重的影响。美学影响因素是水质评价的重要指标，但就当前水体美学评价指标的实施情况而言，其量化标准还存在一定的缺陷，如：在一些接近风景区进行铁路隧道建设时，废水极有可能会对周边景观的美化程度造成严重的影响。

2.2 物化指标的影响

隧道施工废水污染物质主要涉及悬浮物（SS）、酸碱度（pH）、化学需氧量(COD)以及氨氮、总磷、石油类等指标。依据监测的相关数据，以SS和pH超标为显著特点，悬浮物变化幅度较大，岩体爆破、出渣及喷浆严重时会导致ss接近标准值的91倍；进行支护、灌浆或遇到岩体涌水时，废水中ss接近标准值的3～10倍。高浊度隧道废水直接外排，影响水质，影响水生态环境，水生动植物生存受到威胁。例如当SS产生的浓度值大于2000mg/L时，使得周边水域的龄鱼出现大量死亡的现象。此外，高浊度废水长期直排还会造成沉积物在河流水体中不断沉积，会对原有底栖生物的环境造成一定的影响，继而引发一系列生态环境问题。

3 出水水质要求及相关标准

隧道施工生产废水出水水质与受纳水体要求直接相关。受纳水体是指接纳处理后的隧道施工废水的河流、湖泊或其他地表水体。建设项目环境影响报告根据受纳水体的功能区划及水质要求，确定处理后的隧道施工废水必须达到的排放标准。《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）规定了受纳水体的水域功能和标准分类，根据环境影响报告书要求，隧道施工废水应处理达标排放或回用，排放要求一般执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）。

受纳水体为Ⅰ类、Ⅱ类水域功能，一类海域时禁止隧道废水排入；在禁止排放范围以外地区排污，应执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的相关规定，分别执行一级、二级、三级排放标准；有地方排放标准和环境影响报告提出特殊要求应按其要求执行。

明确国家法律法规及相关标准、环境影响报告书要求，隧道施工废水处理需结合原水水质、水量特点，选择经济合理的废水处理工艺。

4 铁路隧道施工废水净化综合处理技术应用

4.1 隧道施工废水水质分析

隧道施工废水的特点是固体悬浮物（SS）、酸碱度（pH）相对较高，含有氨氮（NH3-N）、总磷（TP）和石油类等污染物，是引起环境问题的重要因子。

关于pH值，隧道注浆等工序导致施工废水中水泥较多，造成pH升高，一般采用中和法调节。因废水量小，可经沉淀池进行水质调节，工艺出水基本可控。

关于ss，ss是衡量水质污染程度的主要指标，钻孔、爆破、支护等工序致使隧道施工废水中含有很多细小的岩屑，是废水处理的主要对象。通常选择混凝沉淀、过滤等工艺。

关于COD，COD是有机物相对含量的综合指标之一，隧道施工废水中有机物含量一般变化比较大，部分隧道存在掺入生活污水的情况，大部分隧道不存在超标情况，在燃油泄漏的极端情况下可通过活性炭吸附等方法处理。

关于氨氮和总磷，隧道施工废水中氨氮和总磷含量低，不存在经常超标的情况，在进行工艺选择时可不对其进行设计处理。

关于石油类，隧道施工机械设备油管密封不严，液压油外泄等是隧道施工废水中石油物质主要来源，但大多数隧道不存在石油类超标现象。在工艺选择时根据水量预测情况以及施工组织综合考虑是否添加气浮工艺。

4.2 隧道施工废水工艺选择

工艺选择首先取决于受纳水体的水质要求，根据废水水量、水质、排放要求，采用不同的处理工艺组合，在满足环境影响报告的前提下，尽可能经济合理。

当排水点附近无敏水体，废水排放不会对周边生态环境造成不良影响时，采用“自然沉砂+混凝+沉淀+排放”工艺，自然沉砂去除较大颗粒的泥沙悬浮物，投加混凝剂或絮凝剂，充分沉淀后排放。同时投加混凝剂对化学需氧量、石油类、氨氮等也有一定作用，但对废水酸碱性调节有限，出水要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中二级、三级标准。

当受纳水体为Ⅰ、Ⅱ类水体时，禁止隧道废水排入；当受纳水体为Ⅲ类时，废水排放需达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准。针对悬浮物浓度较高，化学需氧量和石油类指标无经常性超标的情况下采用“自然沉砂+混凝+沉淀+过滤+排放或回用”工艺，增加过滤工艺，出水水质清澈，废水浊度基本能够满足一级标准排放。

当受纳水体为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水体时，在如上工艺基础上增加中和及气浮后形成“自然沉砂+中和+混凝+沉淀+气浮+过滤+排放或回用”工艺，更加适用于石油类指标经常超标的情况。工出水水质能够全部达标，可调节性强，出水能够达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准及《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中回用要求。

4.3 隧道施工废水工艺应用

例如天目山隧道施工废水中ss变化范围较大，根据施工工序，废水中ss质量浓度均高于标准值，呈强碱性，废水中的COD及NH3-N低于标准限值，说明ss和pH是主要的污染指标。根据环评报告书受纳水体要求，出水需达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准，该项目采用“初沉+混凝+沉淀+过滤”的工艺组合，ss平均去除率达到98%，pH能满足出水要求，COD、NH3-N、TP进水均小于排放标准，经处理均有不同程度降低，表明工艺效果较好。

例如平安隧道施工废水处理后受纳水体为Ⅰ类水体，根据排放标准确定处理后回用。该隧道施工废水存在大量悬浮颗粒，浊度高，废水呈碱性，且伴有COD超标现象，但NH3-N、TP和石油类不超标。选用“自然沉砂+混凝+调节沉淀+过滤”可有效降低污染物浓度，出水能够达标。

5 结语

铁路是重要的交流枢纽，不但可以增加城市间的经济往来，更能有效的缓解当前城市交通的压力，社会各领域建设工作的大力开展，使得人们对于交通工程的运行效率，也提出了更高的期许。但由于铁路项目建设时，经常会遇到无法规避障碍物及山体，必须要利用隧道开挖的方式开展作业，在此期间隧道内部会产生施工废水，需要运用合理的净化治理措施，使整个项目的建设进程得以保障，使周边生态环境受到保护。