人工砂石加工系統(tǒng)廢水處理工藝與設(shè)備選型初探

1、 人工砂石加工系統(tǒng)廢水處理工藝與設(shè)備選型初探劉 偉 涂明剛（中國水利水電第七工程局六分局 四川 彭山）摘 要：本文以云南火燒寨溝人工砂石加工系統(tǒng)的廢水處理為工程原型，從廢水處理的石粉回收、澄清、壓濾三個階段入手，分析了各個階段處理的原理，比較了不同原理下構(gòu)筑物與設(shè)備間的優(yōu)劣，對廢水處理的工藝選擇和設(shè)備選型做了詳細介紹。關(guān)鍵詞：廢水處理 工藝選擇 設(shè)備選型隨著經(jīng)濟的發(fā)展，由于對工業(yè)高度發(fā)達的負面影響預(yù)料不夠、預(yù)防不利，環(huán)境污染日益突出，保護環(huán)境也成了大家的義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。鑒于人工砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)過程中存在著噪音、廢水、粉塵等環(huán)境問題，針對解決現(xiàn)有砂石加工系統(tǒng)最大的污染問題生產(chǎn)廢水。由于污水

2、處理方法的選擇常取決于污水的含砂率和最終處理的方式，本文以云南火燒寨溝人工砂石加工系統(tǒng)的廢水處理為工程原型，分析廢水處理三個階段過程中的不同處理機理，從而在不同處理機理下對應(yīng)的處理工藝與設(shè)備的比較與選擇方面，提出了一些淺見。1、 工程概況糯扎渡水電站位于云南省思茅市翠云區(qū)和瀾滄縣交界處的瀾滄江下游干流上，是瀾滄江中下游河段八個梯級規(guī)劃的第五級。距昆明市公路里程為521km。電站總裝機容量5850MW（9×650MW）；工程樞紐由直心墻堆石壩、左岸溢洪道、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞以及左岸地下式引水發(fā)電建筑物等組成?；馃瘻先斯ど笆庸は到y(tǒng)設(shè)置于右岸下游火燒寨溝，布置區(qū)域靠近溝口。本工

3、程約220×104m3混凝土所需的粗細骨料。要求系統(tǒng)按粗碎處理能力不小于800 t/h設(shè)計。共需制備成品砂石料約450×104 t，需加工料源約220×104 m3（自然方），料源全部從火燒寨溝存碴場回采主體工程可用開挖料。2、 廢水處理工藝火燒寨溝人工砂石加工系統(tǒng)廢水處理工藝主要由石粉回收、澄清、壓濾三個階段組成，分別對應(yīng)石粉回收車間、廢水處理車間、壓濾車間。系統(tǒng)廢水處理處理規(guī)模550m3/h，其中380 m3/h為回收利用水，其余為新補充水?；馃瘻仙笆到y(tǒng)生產(chǎn)廢水主要是主篩分車間、棒磨機車間的沖洗廢水，生產(chǎn)廢水經(jīng)螺旋洗砂機、脫水篩分車間后匯集至沉淀池，經(jīng)渣漿

4、泵抽至石粉回收車間，經(jīng)石粉回收設(shè)備回收70%左右的石粉后，通過混凝劑投配裝置加藥，經(jīng)管道靜態(tài)混合器混合后，進入高效快速澄清器，澄清處理后完全達到生產(chǎn)用水標準（SS200mg/L）的水排放到系統(tǒng)循環(huán)清水池，再重復(fù)使用到砂石系統(tǒng)生產(chǎn)用水中。其余濃度較大的廢水排入到漿液池，經(jīng)碴漿泵抽到箱式壓濾機車間處理，壓濾出的清水再排入到系統(tǒng)循環(huán)清水池，供砂石系統(tǒng)生產(chǎn)用水循環(huán)使用或達標排放。具體工藝流程見下圖：火燒寨溝人工砂石加工系統(tǒng)廢水處理工藝流程圖3、 石粉回收工藝火燒寨溝人工砂石加工系統(tǒng)采用濕法生產(chǎn)，相應(yīng)的加工過程中就存在著隨水流失的細顆粒，主要成分為石屑和石粉。石粉回收的主要目的是最大限度地回收廢水中的石

5、屑和石粉，用于回摻細骨料，提高成品砂的質(zhì)量，具有顯著的經(jīng)濟價值，同時為下一階段廢水處理降低了細顆粒含量，減少了后續(xù)處理工程量，相應(yīng)的減少了設(shè)備投入。下表是火燒寨溝砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水取樣試驗結(jié)果，雖然石粉總回收效率根據(jù)漿料石粉成份含量發(fā)生變化，但從石粉回收環(huán)節(jié)上說是具有非常重要參考價值。石粉回收處理前后污水顆粒含量對比表序號顆 粒 分 級回收前（%）回收后（%）備 注11mm以上2.21微量0.02mm以下顆粒石粉回收意義不大，故未作統(tǒng)計20.074mm1 mm3.37微量30.045mm0.074 mm5.960.2740.03mm0.045 mm1.590.3350.02mm0.03 mm

6、3.240.93以上數(shù)據(jù)表明了石粉回收為減輕后續(xù)廢水處理負擔(dān)中起著重要作用。石粉回收裝置主要由水力旋流器、振動篩、渣漿泵三大部分組成。主要石粉回收裝置有美國克瑞博斯（KREBS）強力脫水裝置、宜昌黑旋風(fēng)尾砂回收裝置?？巳鸩┧筕DS系列產(chǎn)品性能優(yōu)越、石粉回收效率高，但價格昂貴、需要另外配置渣漿泵，渣漿泵適用于大中型且對石粉回收要求高的砂石系統(tǒng)。黑旋風(fēng)ZX系列產(chǎn)品是針對固液混合物分離設(shè)計，具有能有效將砂石料系統(tǒng)濕式生產(chǎn)中隨水流流失的細粒物料脫水、回收、漿液的閉路循環(huán)方式及較低的碴料含水率、性能接近國外同類設(shè)備，細砂回收0.074mm粒級可達95%以上，.0.03mm-0.045mm粒級可達80%以

7、上，使用壽命長等優(yōu)點，而且價格適中、不需要另外配置渣漿，適用于中小型砂石系統(tǒng)?；馃瘻先斯ど笆庸は到y(tǒng)由于要生產(chǎn)碾壓混凝土用砂，因此對石粉回收要求高，故選用一臺克瑞博斯VDS-512負責(zé)整個系統(tǒng)的細砂回收，該設(shè)備單臺處理量550600 m3/h，細砂回收能力2060 t/h，實際應(yīng)用取得了理想的效果。4、 污泥濃縮工藝污泥濃縮的主要目的是降低污泥的含水率，使污泥體積大為降低，因此可以大幅度降低后續(xù)廢水處理的規(guī)模和費用。一般來說，污泥濃縮處理的對象是污泥中70%的游離水。砂石系統(tǒng)廢水處理常用重力濃縮法。重力濃縮法是根據(jù)利用顆粒與水的密度之差，濃度較稀的、粒狀顆粒的沉淀屬于自由沉淀的原理，其特點是

8、靜沉過程中顆?；ゲ桓蓴_、等速下沉。重力濃縮法主要為斜管沉淀池、高效快速澄清器設(shè)備。在實際運行中，通常在污泥濃縮前進行調(diào)理強處理。所謂污泥的調(diào)理是改變污泥粒子的物化性質(zhì)，破壞其膠體結(jié)構(gòu)，減少其與水的親和力，從而改善脫水性能。常見的污泥的加速濃縮方法是加藥法，即在污水中加入絮凝劑。4.1斜管沉淀池斜管沉淀池可自行建造，具有結(jié)構(gòu)簡單、沉淀面積大、水深低、廢水處理量大、澄清效果好等優(yōu)點，但基建投資高，占地面積大，適用于大中型且場地寬廣的砂石廢水處理系統(tǒng)。斜管沉淀池工作原理結(jié)構(gòu)圖4.2 高效快速澄清器MGS系列高效快速澄清器設(shè)備運行無需機械攪拌，水力條件好，對高濁度水澄清效率高，主要用于高濃度含泥砂水的

9、澄清分離處理，能快速有效去除水中高濃度懸浮物和有機物，去除率達到95%以上，排泥濃度為2%4%，而且基建投資低，占地面積小，但設(shè)備投資大，適用于場地狹窄的砂石廢水處理系統(tǒng)。高效快速澄清器單臺設(shè)備選擇不宜偏大，廢水處理量較大時，應(yīng)改為多臺等同處理能力的設(shè)備組，一方面提高了系統(tǒng)處理的可靠性，另一方面單臺設(shè)備處理量偏大時廢水處理效果不好?；馃瘻先斯ど笆庸は到y(tǒng)場地較狹窄，而且坐落在回填基礎(chǔ)上，不適宜采用斜管沉淀池，在實際生產(chǎn)中采用的是高效快速澄清器結(jié)合添加混凝劑的方式，即廢水通過混凝劑投配裝置加藥，經(jīng)管道靜態(tài)混合器混合后，進入高效快速澄清器濃縮澄清處理。MGS-300高效快速澄清器單臺處理能力30

10、0350 m3/h，因此火燒寨溝砂石系統(tǒng)選用MGS-300高效快速澄清器2臺，配合JY-15混凝劑投配裝置1臺、GW-450管道靜態(tài)混合器1臺進行廢水的濃縮澄清處理。5、 污泥的脫水與干化污泥脫水和干化的目的是除去污泥中的大量水分，縮小其體積，減輕其重量；一般經(jīng)過脫水、干化處理后，污泥含水量能從90%左右下降到4060%，體積減小到僅為原來的1/101/5。砂石加工系統(tǒng)廢水處理通常采用的方式主要有自然干化和機械干化兩種形式，自然干化一般采用淤泥干化池；機械干化多采用壓濾脫水和離心脫水。壓濾脫水主要有板箱壓濾機、帶壓式壓濾機、真空過濾機等，離心脫水主要有轉(zhuǎn)筒式離心機。據(jù)統(tǒng)計，西歐國家經(jīng)脫水處理的

11、污泥占其污泥總量的69.3%，其中機械脫水占51.4%、自然干化16.9%、其它1%；主要的脫水機械有：轉(zhuǎn)筒離心機、板箱壓濾機、壓式壓濾機、真空過濾機，分別占21.7%，15.8%，11.4%和2.5%。以上數(shù)據(jù)對砂石系統(tǒng)污泥的脫水干化環(huán)節(jié)的工藝選擇和設(shè)備選型有著一定的實際指導(dǎo)意義。5.1自然干化自然干化主要采用形式的是污泥干化池，其中主要的干化機理是自然蒸發(fā)與滲透。一般經(jīng)過自然干化處理后的出泥的含水率可接近65%。淤泥干化池有投資小、干化效果好、出水穩(wěn)定等優(yōu)點，但淤泥干化池的占地面積較大、處理周期長、處理規(guī)模小，一般僅適用于中小規(guī)模且廢水處理量不大的砂石廢水處理系統(tǒng)。5.2 機械脫水與干化（

12、1）板箱壓濾機板箱壓濾機是最早應(yīng)用于污泥脫水的機械，適用于各種懸浮液的固液分離，具有間歇操作、基建投資大，過濾能力低等特點，但其濾餅的含固率高、藥劑用量少，而且濾液清，可直接被砂石系統(tǒng)生產(chǎn)用水循環(huán)利用。（2）帶壓式壓濾機帶壓式壓濾機是合成有機聚合物（高分子絮凝劑）發(fā)展的結(jié)果，具有連續(xù)工作、制造容易、操作管理簡單、附屬設(shè)備較少等優(yōu)點，但由于絮凝劑價格較貴，使得其廢水處理運行費用較高。（3）轉(zhuǎn)筒式離心機轉(zhuǎn)筒式離心機采用的是離心濃縮法。離心濃縮法是利用污泥中的固體即污泥與其中的液體即水之間的密度有很大的不同，因此在高速旋轉(zhuǎn)的離心機中具有不同的離心力，從而可以使二者分離。一般離心濃縮機可以連續(xù)工作，出

13、泥的含固率可達4%以上。利用離心機使污泥中的固、液分離時，離心力場可達到重力場的1000倍以上，單機處理量大、基建和占地少、操作簡單、自動化程度高，而且可不投入或少投入絮凝劑，但動力費用較高。轉(zhuǎn)筒式離心機工作原理結(jié)構(gòu)圖火燒寨溝人工砂石加工系統(tǒng)借鑒了以往工程的成功經(jīng)驗由于板箱式壓濾機誕生早，經(jīng)過多年的運行，設(shè)備成熟可靠，運行成本較低，因此選用XMZ630/2000×1500板箱式壓濾機，主要負責(zé)MGS-300高效快速澄清器處理后的高濃度淤泥。該設(shè)備壓濾面積560-1180 m2，單臺污泥脫水能力2030 t/h，故配置2臺。實際運行過程中，出水濃度SS200mg/L，完全滿足砂石系統(tǒng)生產(chǎn)用水要求，取得了