中交一公局厦门工程有限公司福建厦门361000
一、工程概述
纳庆隧道是罗望高速重点工程，左线长度为3280m，右线长度3292m，隧道最大埋深约396m。根据地质调查揭露结果，主要地层为第四系残坡积层及二叠系下统四大寨组、石炭系上统南丹组、石炭系下统打屋组、石炭系下统睦化组、泥盆系上统融县组、泥盆系中统火烘组。水文地质隧道区属于中山侵蚀地貌区，地表水发育，地下水主要有第四系孔隙潜水、基岩裂隙水。隧道正常涌水量约为27056.58m3/d。当隧道掘进到石炭系时排出黑色油污水，长时间不能沉淀，因隧道施工连续性，项目制定了污水处理措施。
二、污水产生原因
污水产生有以下几个原因：1、纳庆隧道采用钻爆法施工时、人工钻孔过程中，钻机钻凿岩石会形成大量岩粉；2、洞内涌水与岩粉、岩石自身强度低机械施工使涌水变成浑浊；3、洞室开挖过程中，大量机械设备，设备渗滴的油污及尾气等会溶于水中。
三、污水处理工艺比选
针对水质情况污水中主要含砷，处理常用工艺简介：
目前含砷废水的处理技术主要分为化学法、物化法和生化法三大类。化学法包括化学沉淀法、絮凝沉淀法等；物化法包括：离子交换法、膜法、电渗析法、光催化氧化法、吸附法等；生化法包括：微生物胞外转化法、植物吸收法、微生物胞内转化法、微生物死细胞吸附法等。
处理处理含砷废水主要用化学沉淀法，根据具体的情况又可分为砷酸钙法和硫化砷法。砷酸钙法是用石灰、铁盐、高分子絮凝剂使砷与这些物质作用发生中和脱砷、吸附等反应，并发生架桥、共沉淀效应，使砷从废水中去除。
菌藻共生体处理含砷废水生物迁移转化作为一种新的微生物法处理重金属废水，与传统方法相比，具有更高效，费用更低等优点。用小球藻的生物迁移转化处理重金属废水的工艺，有一些已投入工程运作。
菌藻共生体对砷的去除机理可认为是藻类和细菌的共同作用。许多研究表明，在去除金属过程中，微生物的表面起着重要作用。菌藻共生体中，藻类和细菌表面存在许多功能键，如羟基、氨基、羧基、硫基等。这些功能键可与水中砷共价结合，砷先与藻类和细菌表面上亲和力最强的键结合，然后与较弱的键结合，吸附在细胞表面的砷再慢慢渗入细胞内原生质中。因而在藻类和细胞吸附砷中，可能经过快吸附过程和较慢吸附两过程后，吸附作用才趋于平衡。
菌藻共生体对废水中砷的去除效果。研究发现：培养分离所得菌藻共生体中以小球藻为主，此时菌藻共生体积累砷达7.47g/kg干重。在引入菌藻共生体并培养16h后，其对无营养源的含As(III)，As(V)的废水除砷率达80%以上，并趋于平衡，含营养源的As(III)、As(V)的废水中，菌藻共生体对As(V)的去除率大于As(III)，对s(V)去除率超过70%，但对As(III)的去除率也在50%以上，在除砷过程中同时出现砷的解吸现象。在无营养源条件下，对As(III)、As(V)混合废水的除砷率超过80%。
经过上述处理工艺的比较，针对污水拟建场地位置污水特性，本项目生物处理可选用化学沉淀法+湿地过滤工艺。
根据工程建设的需求，选用“调节池+格栅+一沉池+二沉池+湿地吸附（接触氧化+沉淀+消毒+过滤）”的处理工艺，该工艺系统运行稳定可靠、抗冲击负荷能力强、出水水质好、等优点，可以去除水中的有机污染物，经该工艺处理后出水水质达到或优于《城镇污水处理厂污水排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，具体工艺流程见下图：
3-6工艺流程图
四、处理单元功能及设计参数
4.1格栅池
污水在进入调节池前，先通过人工粗、细格栅，以拦截污水中较大颗粒的悬浮物及漂浮物，然后通过机械细格栅拦截污水中较细颗粒的悬浮物及漂浮物，保证后续处理设施的正常运行，栅渣定期清除；栅渣按危险废物外运处置。
4.2调节池
考虑污水水量水质都有不均匀性，特设置调节池调节污水水量、水峰和均衡水质，削减高峰负荷，利于下一步后续处理。设计尺寸：100003500032500，停留时间：≥8h。
4.3一沉淀池
沉淀池是利用水流中悬浮杂质颗粒向下沉淀速度大于水流向卜流动速度、或向下沉淀时间小于水流流出沉淀池的时间时能与水流分离的原理实现水的净化。理想沉淀池的处理效率只与表面负荷有关，即与沉淀池的表面积有关，而与沉淀池的深度无关，池深只与污泥贮存的时间和数量及防止污泥受到冲刷等因素有关。而在实际连续运行的沉淀池中，由于水流从出水堰顶溢流会带来水流的上升流速，因此沉淀速度小于上升流速的颗粒会随水流走，沉淀速度等于-升流速的颗粒会悬浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的颗粒才会在池中沉淀下去。而沉淀颗粒在沉淀池中沉淀到池底的时间与水流在沉淀池的水力停留时间有关，即与池体的深度有关。理论上讲，池体越浅，颗粒越容易到达池底，这正是斜管或斜板沉淀池等浅层沉淀池的理论依据所在。为了使沉淀池中略大于上升流速的颗粒沉淀下去和防止已沉淀下去的污泥受到进水水流的扰动而重新浮起，因而在沉淀区和污泥贮存区之间留有缓冲区，使这些沉淀池中略大于上升流速的颗粒或重新浮起的颗粒之间相互接触后，再次沉淀下去
一沉淀池采用了竖流式沉淀池，利用了浅层原理，提高了沉淀池的处理能力，缩短了沉淀时间，处理效率高，还有占地面积小的优点。沉淀池的污泥通过提升泵提升至格栅池，格栅池沉积物由危险废物处置单位定期统一外运处置。设计尺寸：50003500032500cm,表面负荷：㎡/0.8t
4.4二沉淀池
二沉池采用了斜管沉淀法，在重力沉淀的原则上，利用污泥重力自然快速下沉，在一沉池的基础上更进一步处理污水。设计尺寸：50003500032500cm，表面负荷：㎡/0.8t。
4.5湿地池
人工湿地的净化机理：人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。过滤池通过活性炭及石英砂的过滤吸附更进一步的保证出水水质的色度及臭味吸附,活性炭有细小的空隙,截留水中大颗粒的污染物.使水体更清澈,这样就降低了水中的污染物和色度.设计尺寸：100003300032500cm，表面负荷：㎡/0.8t。
五、污水处理投药措施
污水处理投放的药剂主要为聚合氯化铝、聚丙烯酰胺。掺入量根据污水浑浊度进行确定。
5.1聚合氯化铝(PAC)
聚合氯化铝絮凝效果好，絮凝体形成快，沉降速度快。掺入量根据污水浑浊度、污水悬浮物指标进行确定。废水中悬浮物平均按2000mg／L计算，氯化铝投药量按：50～100mg／L计算。
5.2聚丙烯酰胺(PAM)
聚丙烯酰胺在水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂。掺入量根据污水浑浊度、污水悬浮物指标进行确定。将药剂加入到搅拌桶内搅拌均匀后经过计量泵流到设备加药区。废水中悬浮物平均按1000mg／L计算，助凝剂为聚丙稀铣胺(PAM)，投药量为：1mg／L。
六、其它注意事项
6.1平面布置
总体布局以满足各处理工艺要求为前提，同时根据现场实际情况，合理布置管道和污水处理人工湿地。便道布置根据工艺特点将站内道路沿各功能分区布置，使站内各部分相互联系方便；既便于人流、物流的组织，同时也利于工程技术管理。合理利用现有地形，根据现场的高程差，尽量减少挖填方量，并便于污水回收利用站污水的收集、处理和外排。
6.2清淤工作
对沉淀池、调节池及投药池需及时清淤。当施强度较高时，尤其掘进进度快时废水中所携带的渣滓较多，沉淀池内的淤积很快，因此，为避免池底积泥过度、水顺淤泥面直接流走、影响沉淀效果，应成立专门清淤小组，负责污水处理池的清淤工作，要求每周至少对污水处理池清理一次。清淤工具可采用专用清淤泵，从池内将淤泥抽吸外运，工程量较大时采用人工配合机械清淤，由专用装渣车运至弃碴场堆放，同时，派专人对池子问通道格栅钢筋网外侧包裹的无纺布进行检查，发现塞满淤泥时及时进行清理、更换。
6.3投药工作
洞内污水主要来源于基岩裂隙水、打钻用水及其他施工用水等，洞内出水量变化较大，产生的废水亦变化较大，浑浊度时常变换。为此，现场应安排专人每周至少对排污口处的水质进行1次检测，根据检测结果，对污水处理措施提出改进意见；现场加强油料、减水剂、速凝剂等化学物品的运输、存放和保管，防止泄漏；严格按照规定的检测频率，进行污水排放的检测，真实、准确地记录数据，及时反映污水处理效果，保证达标排放；根据水质浑浊度、悬浮物指标情况，适时调整用药量。
七结语
本工程通过采用调节池+格栅+一沉池+二沉池+湿地吸附工艺流程对污水进行处理，取得了良好效果，未对该地区农田灌溉用水、村民日常其他用水及该流域水质造成污染。但在污水处理过程中还存在一些问题，在投放药量的控制上虽然参考污水悬浮物的含量，但含量判断并非采用仪器测定，而是通过絮凝后的效果判断；污泥没有采用机械压缩，凉晒需大量场地，未能实现污泥的利用。
参考文献
[1]祝捷引汉济渭工程输水隧道施工废水处理工艺研究铁道工程学报2014
[2]丁远见隧道施工废水处理技术研究[J]．东南大学，2010