隧洞TBM开挖施工废水处理方法

秦增平

（辽宁省水资源管理集团有限责任公司，辽宁 沈阳 110166）

1 工程概况

某输水工程TBM开挖洞段37.71 km，成洞洞径φ8.5 m，采用2台开敞式TBM，因穿越省级自然保护区、国家森林公园和饮用水源保护区等多个环境敏感区域。根据工程所在地表水水域环境功能和保护目标，要求TBM施工废水严禁外排，处理后循环利用。基于上述要求，对国内污水处理设备生产厂家的考察、调研，提出了采用小型工厂化废水处理设备，来解决这一实际需求的具体工程措施。

TBM是集机、电、液、气等系统为一体的综合工程设备，掘进、支护、出渣、通风、除尘等施工工序并行，隧洞施工连续作业。具有掘进速度快，TBM施工废水具有水量大且连续集中、悬浮物与石油类污染物含量高及污染物总量大等特点。

2 TBM开挖施工废水来源和特性

2.1 废水来源

由于TBM开挖施工过程中产生了污染物，且具有接纳污染物的收纳水体，经分析，废水来源主要有喷水降尘产生的废水、喷射混凝土和注浆产生的废水和施工机械检修、清洗等产生的废水。

2.2 废水特性

经环境监测站检测，形成TBM开挖施工废水检测的22项指标项。该工程要求施工废水零排放，且施工废水处理后循环使用。而TBM开挖施工用水要求Ⅲ类水质，故工程施工废水处理后必需达到Ⅲ类及以上水质要求。

根据施工废水取样检测报告，TBM开挖施工废水污染物指标主要为悬浮物（SS）、石油类、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、五日生化需氧量（BOD5）、酸碱度（PH值）等六项，见表1。

表1 TBM开挖施工废水检测指标项mg/L

3 施工废水处理的难点

3.1 TBM连续作业，水处理能力强

根据工期安排，TBM开挖施工工期3年，单机掘进长度最大20.4 km。为保证工程按期完成，必须保证TBM全季节、全天候运行。

工程穿越饮用水源保护区内的输水隧洞27.83 km，根据工程布置仅3条支洞，污染物排放的集中度高、总量大。

3.2 可利用的场地狭小

工程所在地区为山多地少，TBM施工场区多布置在沟壑、河谷之中，场区地形一般较为狭长，不利于大型设施布置。废水处理设施的场地有限。

3.3 技术攻关重点难度大

一是工程设施应优质高效的对废水进行处理，并具有一定的自动化水平以适应废水中污染物含量的波动；二是工程设施应作为施工临时设施考虑，具备建设期短、投资小等特点，保证应有的经济性；三是工程设施占地面积应合理，各项设备应满足功能强、尺寸小的特点，提高整体的适应性。

4 工艺优化与一体化设备选型

4.1 废水处理工艺优化

为解决上述难点问题，主要从以下几个方面对水处理行业内成熟工艺进行了优化。一是从增加单一设备的处理功能着手，缩短总体工艺流程，将反应沉淀池、分离池、水解酸化池和好氧池等，替换为反应隔油沉淀器。二是从增强设备对单一指标的处理能力角度，在加药设备上下功夫，将酸化工序与pH调节工序相结合，提前建设好反应环境，加快水解反应效率。三是在保证处理能力的前提下，减小设备体量和占地面积，尽量以金属池体代替混凝土池体，降低整体成本。四是从设备的可用性方面考虑，增加污泥的集中处理设备，方便运行操作。工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

4.2 一体化设备选型

根据计算，TBM开挖施工产生最大废水量为150 m3/h，对设备具体规格型号选取见表2。

表2 主要设备型号一览表

5 TBM开挖施工废水处理结果

5.1 TBM开挖施工废水排放日常监测标准

工程所在地的地表水水质要求为Ⅲ类水体。在Ⅲ类水域范围内工程产生的废水处理排放，执行（GB8978-1996）《废水综合排放标准》中第二类污染物一级标准。TBM开挖施工废水排放日常监测结果见表3。

表3 TBM开挖施工废水排放日常监测指标项mg/l

5.2 TBM循环使用中水的监测标准

TBM使用循环中水，水质也应达到相应的Ⅲ类水质标准。TBM循环使用中水监测结果见表4。

表4 TBM循环使用中水监测指标项

6 结语

该工程采用小型化废水处理设备，通过优化施工废水处理工艺，探索出输水隧洞TBM开挖施工废水处理新方法，有效解决了TBM开挖施工废水达标排放的难点和中水回用的关键技术问题，按处理能力150 m3/h估算，水处理设施占地面积约600 m2，总投资不足100万元。是TBM开挖施工废水处理的最佳解决方案。

［1］杨斌，莫苹，吴东国.隧道施工废水水质特征分析［J］.公路交通技术，2009（3）：133-137.

［2］丁远见.隧道施工废水处理技术研究［D］.广东：暨南大学,2010.

［3］杨斌，莫苹.一种新型施工废水处理设备在隧道工程中的应用［J］.公路交通技术，2013（6）：160-164.