基于寶漢高速公路環(huán)境保護及資源循環(huán)利用的關鍵技術研究.pdf

1、公路交通行業(yè)是我國的基礎行業(yè)之一,公路交通的發(fā)展極大地推動了國民經(jīng)濟的快速增長,人們也越加意識到公路交通的重要性。但是,在我國這樣一個以陸路運輸為主的大國,隨著環(huán)境保護問題的逐漸升溫,公路交通面臨的環(huán)境問題也日益突出,這樣制約了公路交通的可持續(xù)發(fā)展。
　　基于高速公路環(huán)境問題研究的熱點(雨水收集處理處置、污水資源化利用、固體廢棄物資源化利用、高速公路隧道生態(tài)問題等),作者初步研究了跨越我國最重要的特殊區(qū)域之一秦嶺的寶漢高速公路,該

2、區(qū)域具有特殊的秦嶺地質結構、眾多的自然保護區(qū)及水環(huán)境敏感的水源地-水庫。這樣,給寶漢高速公路帶來前所未有的環(huán)境問題,同時也給項目的環(huán)境問題研究及示范提供了機遇。寶漢高速公路環(huán)境問題主要表現(xiàn)在:高速公路路面橋面徑流污染及其收集處理處置,服務區(qū)的污水污染、固體廢棄物污染以及隧道空氣污染防治等環(huán)境問題,本文主要就此進行技術探討。
　　本文研究內(nèi)容主要體現(xiàn)在:
　　1、利用暴雨強度公式核算方法進行了路面橋面雨水蒸發(fā)池的容積核算,使核

3、算方法更為科學。同時針對路面環(huán)境問題,首次提出路面橋面雨水收集處理處置全程管理體系,即“蒸濾池”方案:雨量大時采用“蒸濾池”工藝對路面橋面雨水收集處理處置,此時初期雨水進入清淤式蒸發(fā)池進行蒸發(fā)處理,余水則自動進入混凝濾池進行處理后,達標排入水體。而雨量小時,則由清淤式蒸發(fā)池進行蒸發(fā)處理。整個體系全程自動化管理,操作簡便,可實現(xiàn)無人值守。針對高速公路路面徑流污染問題,提出了混凝沉淀+PACT工藝的處理方法,并對混凝劑進行了比選研究(聚合硫

4、酸鋁+聚丙烯酰胺)。
　　通過路面橋面雨水收集處理處置全程管理體系研究,利用暴雨強度公式對蒸發(fā)池容積進行核算,得到適合秦嶺地區(qū)的蒸發(fā)池容積計算公式。同時以寶漢高速漢中石門水庫特大橋為例,采用暴雨強度核算、容積核算等方法對跨越路橋雨水收集的蒸發(fā)池容積優(yōu)化,結果表明:蒸發(fā)池的容積應為180m3。由于蒸發(fā)池聚集的沉淀物會對水源地水體威脅、造成蒸發(fā)池容積減少,擁堵、隨著水量的增加流入河道及水源地,造成危害。因此蒸發(fā)池內(nèi)的沉淀物因及時清理。

5、
　　通過混凝劑的混凝效果比選,對跨越路橋雨水收集的處理工藝優(yōu)化,結果表明:由于初期雨水具有污染物種類多、濃度高、濃度變化范圍大、初期徑流污染嚴重等問題,應采用混凝沉淀+PACT工藝對雨水進行處理,混凝沉淀優(yōu)化后的藥劑為聚合硫酸鋁+聚丙烯酰胺,藥劑投加量為150 mg/L,PAM為5 ml/L,pH值取原水pH值不變。經(jīng)本工藝處理后的水,水質可以達到地表水環(huán)境質量標準(GB3838-2002)的2級標準,SS,COD,BOD5,氨

6、氮,濁度總去除率分別為100％,98.0%,99.0%,98.0%,99.8%。處理后水可以直接排放入水源地的水體或河流。根據(jù)石門水庫特大橋的坡向(從石門隧道坡向牛頭山隧道),以及石門及牛頭山隧道的實際情況,采用沉淀池→集水池→混凝池→光催化池→生物活性碳池→出水,經(jīng)處理后的水質可以達到地表水環(huán)境質量標準(GB3838-2002)的2級標準。
　　2、首次采用先進污水處理組合工藝(膜生物反應器+人工濕地組合)對高速公路服務區(qū)污水進

7、行回用處理。實現(xiàn)了污水的資源化利用,使得高速公路服務區(qū)此類的遠離城市水管網(wǎng)的區(qū)域節(jié)水問題。
　　通過污水處理先進技術組合工藝(膜生物反應器與人工濕地組合工藝),對高速公路服務區(qū)廢水回用處理進行研究,結果表明:服務區(qū)廢水基本上以 COD、BOD污染為主,SS的來源主要是洗車的廢水產(chǎn)生,石油類污染主要以洗車廢水為主。氨氮含量較高,這是因為生活污水,尤其是沖廁廢水較多造成的。
　　對膜生物反應器處理高速公路服務區(qū)污水進行了實驗室小

8、試的反應器優(yōu)化,運行結果顯示:COD去除可達90%以上,BOD去除可達93%以上,氨氮去除可達99%以上,總氮去除可達80%以上,具有良好的處理效果。盡管MBR反應器的處理效果很好,但是有時其出水 BOD5及總氮不能滿足回用標準。因此人工濕地的運行可作為對MBR出水的有效保障。人工濕地的出水無論在COD、BOD及氮素去除中都有很好的水平。通過膜生物反應器+人工濕地組合工藝處理服務區(qū)廢水實驗室小試運行,結果顯示:COD去除可達96%以上,

9、BOD去除可達98%以上,氨氮去除可達99%以上,總氮去除可達96%以上,具有良好的處理效果。出水可達到城市污水再生利用-景觀環(huán)境用水回用標準。
　　根據(jù)實驗研究,在充分論證的情況下,認為:留壩服務區(qū)和石門服務區(qū)的水資源循采用膜生物反應器+人工濕地組合工藝是完全可行的,出水可以達到滿足GB/T18921-2002,城市污水再生利用-景觀環(huán)境用水水質標準。服務區(qū)水循環(huán)回用處理工藝:污水→化糞池→調節(jié)池→水解酸化池→MBR→人工濕地→

10、消毒→回用。
　　3、首次對服務區(qū)的剩余活性污泥和生活垃圾進行混合堆肥處理,處理后肥料可用于花圃、苗圃等非食用類植物生長基地使用。實現(xiàn)了固體廢棄物的資源化利用,又可使污水處理的剩余污泥得以資源化解決,一舉兩得。
　　通過服務區(qū)污水站剩余污泥和服務區(qū)生活垃圾進行混合堆肥,進行固體廢棄物處理及資源化研究,結果表明:將高速公路服務區(qū)產(chǎn)生的固體廢棄物和污水處理站產(chǎn)生的剩余污泥進行混合堆肥,基本能夠達到廢物的生態(tài)化利用。在小試試驗堆肥

11、過程中,堆體的溫度發(fā)生了明顯的變化。50℃以上的高溫維持了12天,其中55℃以上高溫6天,可以達到無害化的標準。在堆肥過程中,pH值首先快速上升到堿性范圍,在第9天左右達到最高值,然后呈下降趨勢,直至中性范圍內(nèi)。全碳的含量在前12天下降明顯,表明在高溫階段,微生物的活性較強,所以對有機物的降解比較迅速。氮在前12天也有明顯下降,減少了33%,表明高溫階段微生物分解代謝旺盛,產(chǎn)生氨類物質較多,高溫造成大量氮的損失。小試試驗整個高溫階段,腐

12、殖質含量的增加顯著。富里酸和胡敏酸含量的增加說明堆肥使得有機物向腐殖質的方向轉化。種子發(fā)芽指率的變化說明了高溫堆肥階段是有機物降解的主要階段,經(jīng)過堆肥后,樣品達到腐熟。經(jīng)過小試試驗認為,留壩服務區(qū)和石門服務區(qū)的水資源循采用污水處理站污泥及固體廢棄物混合堆肥基本可行,腐熟后肥料可供花圃、苗圃等非食用類植物生長基地使用。服務區(qū)混合堆肥工藝:污水污泥及生活垃圾→收集→混合堆肥→清運。
　　4、基于京昆高速公路西安—漢中段生態(tài)修復工程研究

13、和實踐的基礎,主要針對寶漢高速公路寶雞~漢中段沿線穿越秦嶺段潛在的生態(tài)問題開展環(huán)境保護技術的研究,這些技術主要涉及珍稀動物通道、邊坡水土保持功能恢復、水源涵養(yǎng)地保護、棄碴場生態(tài)修復、退化植被的再植恢復以及其他需要生態(tài)改造的點位等,即以點位復合修復的方式進行針對性的修復,達到以點帶線的作用。
　　總結了高速公路隧道豎井排氣的控制措施,首次提出以大氣污染物吸附型材料,吸收材料以及催化轉化材料等,并在工程措施、生態(tài)措施、植物吸收結合,提