一体化隧道施工废水处理设备的动态化应用与实践

优浦一体化隧道施工废水处理设备的动态化应用与实践

摘要：

隧道施工废水具有水质水量波动剧烈、悬浮物浓度高、成分复杂及空间处理条件受限等突出特征，是一项典型的高负荷工业水处理难题。

本文以优浦水务科技公司实际工程应用为基础，污水处理设备应对此类废水的动态化解决方案。

该方案核心在于集成“调节-混凝-沉淀-过滤-污泥脱水"的物理化学组合工艺，通过动态调整工艺参数与药剂投加，成功解决了高浊度、pH波动及含油等关键问题。

多个高速公路项目的应用实例表明，该一体化系统运行稳定，出水水质可稳定满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的排放要求或施工回用标准，为类似工程提供了高效、紧凑且适应性强的技术参考。

关键词：隧道施工废水；一体化污水处理设备；混凝沉淀；

1. 引言

随着我国交通基础设施建设的快速发展，长大隧道工程日益增多。隧道施工过程中产生的废水，因其来源复杂（包括掌子面渗水、施工机械排水、混凝土养护废水等），普遍具有悬浮物（SS）含量高、浊度与色度深、pH值波动范围大、并可能含有油脂及微量重金属等特征（李等，2022）。这种水质水量随工程进度与地质条件动态变化的特性，对废水处理系统的适应性、处理效率及场地适用性提出了严峻挑战。

传统的分散式处理设施往往存在占地面积大、抗冲击负荷能力弱、管理复杂等问题。因此，开发与应用集成化、模块化、可快速部署的一体化处理设备，并实施动态化运行管理，成为隧道施工废水处理领域的重要发展方向。

本文旨在结合具体工程案例，探讨一体化设备在此类复杂废水处理中的工艺设计、动态运行策略与实际应用效果。

2. 隧道施工废水特征与处理挑战

施工隧道污水处理是一个多变量、动态、高负荷的工业水处理过程。其核心特征可概括为：以应对高悬浮物和复杂化学成分的物化处理为主，在极其受限的施工空间内，处理剧烈波动的水质水量。具体表现为：
（1）水质成分复杂多变：废水中含有大量岩粉、泥沙、水泥颗粒及各类化学添加剂（如盾构润滑剂、混凝土外加剂），导致SS与COD浓度高，且浊度、色度极深。
（2）水量与水质波动剧烈：水量受掘进进度、地质水文条件（如突发涌水）及施工工序影响显著；pH值可能因地质条件（酸性岩层）或施工材料（碱性混凝土废水）而在较大范围内波动。
（3）处理场地条件苛刻：隧道洞口或洞内施工平台空间狭窄，要求处理设备必须紧凑、模块化、便于运输与安装。

成功的处理方案依赖于详尽的工程前期勘察、合理的工艺设计、高效的固液分离技术以及灵活的运营管理。

3. 隧道废水处理动态解决方案与核心工艺

针对上述挑战，优浦水务科技一体化解决方案，强调 “动态化设计与管理" ，即根据实时掘进里程、地层变化及在线水质监测数据，动态调整药剂投加量、工艺运行参数乃至短时工艺路线。其核心处理工艺围绕物理化学方法展开，主要单元包括：

3.1 工艺流程
典型的集成化工艺流程如下：

隧道排水 → 集水调节池（均质均量，缓冲冲击负荷）→ pH调节池（自动投加酸/碱，中和至pH 6-9）→ 混凝反应池（投加PAC/PAM，进行微涡絮凝）→ 高效沉淀/分离设备（如斜板沉淀池或专用混凝沉淀器）→ 深度过滤系统（可选）→ 清水池（达标监测）→ 排放或回用
↓（污泥流向）
沉淀污泥 → 污泥浓缩池 → 脱水设备（如板框压滤机）→ 泥饼外运处置

3.2 关键单元工艺简介

多级沉淀与高效固液分离：系统集成初级沉淀与高效混凝沉淀。混凝-絮凝单元作为核心，通过投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），使细微悬浮物及胶体脱稳凝聚，形成易于沉降的絮体。后续通过斜板沉淀等强化分离手段，确保出水清澈。

pH动态调节：配备自动pH监测与加药系统，应对碱性（混凝土养护水）或酸性（硫化地层涌水）废水冲击，保障后续处理单元稳定运行。

针对性污染物去除：针对含油废水，可集成气浮或隔油单元；针对含重金属酸性水，采用中和沉淀法（如投加石灰）作为主体工艺进行去除。

4. 工程应用实例

该一体化动态处理方案已在国内多个重大交通基础设施项目中成功应用。

4.1 项目概况
应用项目包括：泸石高速、沿江高速、汉广高速扩容、乐西高速、广绵高速扩容等多条高速公路隧道工程，以及海螺沟灾后重建等相关项目。

4.2 工艺与运行参数

采用工艺：“三级沉淀预处理 + 微涡絮凝/混凝反应器 + 高效沉淀系统 + 过滤系统（依需要）" 的组合式一体化设备。

处理规模：设计处理能力覆盖 5 - 300 吨/小时 的宽范围，可根据项目需求进行模块化拼装与扩容。

排放与回用标准：系统出水水质可稳定达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准要求。经处理后清水也可回用于施工场地洒水降尘、混凝土养护等，满足施工回用水质标准，实现了水资源循环利用。

4.3 效果与优势
实际运行表明，该一体化设备具有以下突出优势：
（1）抗冲击负荷能力强：调节池与动态加药系统有效平抑了水质水量波动。
（2）处理效率高：强化混凝与高效沉淀组合工艺，对SS去除率可达95%以上，出水浊度低。
（3）占地面积小，部署灵活：模块化设计适应隧道施工区狭窄场地，安装快捷。
（4）自动化程度高：可实现PLC自动控制，降低了对现场操作人员的技术依赖，运行管理简便。

面对隧道施工废水处理的技术难题，采用基于动态化设计理念的一体化、模块化处理设备是一条行之有效的途径。本文所述的集成化物理化学组合工艺，通过“调节-混凝-沉淀-过滤-污泥脱水"的全流程设计，并融合实时监测与参数动态调控，能够有效应对隧道废水成分复杂、波动剧烈的挑战。

多个高速公路项目的成功应用证明，该解决方案出水稳定达标，在紧凑空间内实现了高效、可靠的处理效果，对推动绿色施工与环境保护具有积极的实践意义，具备广泛的推广价值。

项目现场图片：