水源敏感区域高速公路工程中水环境保护技术的综合应用

2017-10-12

湖南交通科技 2017年3期

(湖南省益南高速建设开发有限公司，湖南益阳 413000)

张翼

(湖南省益南高速建设开发有限公司，湖南益阳 413000)

益南高速公路地处洞庭湖平原腹地，南益高速公路沿线水系发达、水环境敏感，水环境保护要求高。为了打造长江经济带环保绿色公路，益南高速应用了施工期泥浆废水处理技术、运营期路面径流水污染和桥梁径流水污染防治技术，以及服务区污水处理技术等，为洞庭湖区域水环境生态安全提供技术保障。

高速公路；水源敏感区域；水环境；污水处理技术；生态安全

1 项目概况

南县至益阳高速公路(以下简称南益高速)位于长江中游,是穿越洞庭湖区域的第一条高速公路。南益高速公路起于杭瑞国家高速公路程家山互通，终于长常高速公路资阳区迎风桥段，并与益阳绕城高速公路对接，全长86.72 km。南益高速采用设计速度为100 km/h的双向四车道高速公路技术标准修建，路基宽度24.5 m，全线设桥梁27座(不含天桥)， 8处互通，服务区2处。

南益高速北有浩荡长江、东有东洞庭，与湖南境内以往环洞庭湖区建设的高速公路的显著差别在于，其全线直接穿越西洞庭湖和南洞庭湖两个自然生态保护区，沿线生态建设、水资源保护、节能减排和绿化环保要求高。

2 工程建设对水环境的影响及措施方案

南益高速公路全线所在区域属于洞庭湖平原腹地，属于典型湖区高速公路，见图1。由于南益高速公路沿线水系发达、水环境敏感，水环境保护要求高。如果不做特殊设计，施工过程产生施工废水的直接排放;重金属、碳氢化合物等含量较高的公路桥面雨水的直接排放;服务区的生活污水及含油废水的直接排放等,均会对沿线湿地生态环境、水环境产生极大危害，甚至破坏水生态环境。

图1 南益高速所在区域示意图

因此，本项目围绕“美丽洞庭、绿色南益”的发展目标，为在公路建设过程中采用环保、生态的建设手段，系统、全面地保护洞庭湖区水体安全，综合考虑施工期、运营期所产生的施工废水、生活污水、路面径流等对道路沿线水资源的影响，在各阶段开展污水治理技术的研究工作，并结合项目的实际特点将污水治理技术应用于工程中，以减少废水的排放，保护生态水环境；具体的方案如表1所示。

表1 污水处理措施方案序号阶段污水来源治理技术桥梁施工泥浆废水桥梁施工泥浆循环利用1施工期场地生活污水项目驻地污水回收利用预制场、拌合站生产废水智能喷淋养生系统路面径流生态植草沟+沉淀净化系统2运营期桥面径流集水+人工湿地净化技术系统服务区生活废(污)水集水+生态填料净化系统服务区雨水集水+生态过滤系统

3 施工期污水收集处理

3.1 桥梁施工泥浆循环利用

本项目所有桥墩基础均采用钻孔灌注桩施工工艺，为了防止泥浆废水对周边环境造成不良影响，采用泥浆废水处理工艺，即在钻孔施工时，在每个桥梁墩位设置了循环泥浆池(泥浆池包括沉淀池、储浆池)，并在周边设置多级沉淀池进行沉淀和净化处理，通过沉淀并使泥浆废水pH值达到排放标准时，由专用运输车运至指定地点集中堆放。其处理流程见图2所示。

图2 施工期泥浆废水处理工程工艺流程图

另外，跨越澧水、沅水的南洞庭大桥、白沙特大桥主桥桩基施工，使用船舶调制运送钻孔护壁泥浆(图3)，使用移动式泥浆环保箱对泥浆进行沉淀和净化(图4)，桩基弃渣用船舶组织外运。对砼拌合站泥浆废水处理，设置三级沉淀池，在经过沉淀后将生产、生活废水集中排放，实现了施工废水净化后再利用或排入自然。

图3 南洞庭大桥钻孔桩制浆及弃渣外运

图4 移动式环保泥浆箱

3.2 项目驻地污水回收利用

施工单位在项目驻地建设中相应安装了生活污水厌氧净化装置，实施雨、污分流，对污水进行分类处理(图5)。对后期服务区和养护工区建设中水回用系统。除生活餐饮用水外，服务区和养护工区其他用水均可使用经处理达到相应标准后的出水，如进行绿化、清洁等，可消除污染物排放对周边区域的污染，且节约大量市政用水量和地下水。

图5 施工营地污水处理工艺流程

3.3 智能喷淋养生系统

智能喷淋养生系统喷出的是气雾状水，可以达到全天候、全湿润的养护质量标准，养护效果极为显著；智能喷淋养生系统工作原理如图6所示。喷淋系统在设计中就从供水、用水、回收水采用环保理念，养护水、场地清洁用水、雨水经沉淀后重新利用，合理利用了水资源，从而节约用水，达到施工环保的目的；养生水循环利用工艺流程如图7所示。智能喷淋养生现场见图8。

图6 智能喷淋养生系统工作原理示意图

图7 养生水循环利用工艺流程图

由于喷淋养生用水的回收、过滤和循环利用，预制构件养生过程中产生的工程和自然杂质会随回流水流进积水池，并在积水池中沉淀成比重较大的固态或半固态物体。这就为其回收处理(如就地掩埋和运走掩埋等方式)创造了有利条件，杜绝了传统工艺养生污水随处横流或需大容量露天存放的弊端，对预制构件养生基地周边自然环境的保持和保护具有不可忽视的意义。

4 运营期路(桥)面径流收集及处理技术

4.1 路面径流收集处理技术

一般路基段采用生态边沟技术，即在输送路面径流的沟、渠中密植草皮，防止土壤侵蚀，提高悬浮固体的沉降效率，实现净化路面径流的一种方法。不仅可以保证路面正常排水通畅，而且能够净化路面径流，兼具景观效果。生态边沟常采取浅碟式植草边沟的形式，如图9所示。随着生态公路理念的普及，公路生态边沟必将在未来的公路建设中大量采用。

若为沿溪路基段，路面径流通过路侧边沟收集后，汇入集水池，经沉淀净化后，用于灌溉农田或直接排入溪流,见图10。

4.2 桥面径流收集处理技术

4.2.1 桥面径流收集

通常情况下，为防治桥面径流水污染，桥梁设置桥面径流收集系统，桥面雨水须收集后引至桥下沉淀池中，初期雨水经过沉淀隔油处理后，再排入附近自然沟渠中。其处理技术也会有所不同：若桥下面无水源或水流，可不用设置沉淀池；若桥下有水源或水流，建议设置沉淀池。且根据桥下水源的不同敏感程度，可设置事故雨水和一般雨水分类收集装置，将桥面径流分类处置。见图11，图12。

图11 箱梁内设置纵向排水管将径流引入处理系统

图12 桥下排水沟将径流引入处理系统

4.2.2 桥面径流净化

桥面径流收集后流入人工湿地净化处理，在人工湿地出流管道处设置一闸门，一旦应急事故发生，则立即关闭闸门，不让污水排出，并进行相应的处置(如向污染物中投放药剂、用机械方法捞取污染物或直接将污染物抽取运走等)。

人工湿地是利用自然湿地生态系统中物理、化学、生物的协同作用，经人工设计和建造的一种新型污水处理工艺。主要是采用各种水体中的大型水生植物来消解污水。见图13，图14。

图13 乌山互通湿地花海

图14 跨湖大桥下人工湿地

5 绿色服务区污水处理

5.1 污水处理回用

中水回用技术是指将服务区生活废(污)水(厨房、厕所、洗车、畜产车冲洗污水)集中处理后，达到一定的标准回用于服务区的绿化浇灌、消防及杂用水水池等，从而达到节约用水的目的。

本项目中采用的生态填料处理系统，其基本原理是利用薄膜在地下围成一个生物滤池，利用通气性土壤作为好氧性填料，将厌氧化的生活污水引进草坪下25 cm 左右，通过由干管、支管组成的布水系统, 均匀地由通气性土壤向下渗滤。污水首先滞留到厌氧砂盘，通过“表面张力作用”上升，越过砂盘的堰之后, 再通过虹吸现象连续地向下层土壤渗透并流出生物滤池。见图15。