水電站砂石加工系統(tǒng)廢水處理探討

**水電站**村砂石加工系統(tǒng)廢水處理探討**（浙江**工程咨詢有限公司官地水電站工程建設(shè)監(jiān)理中心，**）摘要：本文針對(duì)**水電站**村砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水處理設(shè)計(jì)、設(shè)備選型情況，結(jié)合其他電站人工砂石料生產(chǎn)廢水處理的經(jīng)驗(yàn)和存在的問(wèn)題，對(duì)人工砂石料生產(chǎn)廢水處理進(jìn)行了研究和探討。**村砂石加工系統(tǒng)廢水處理采用新工藝、新設(shè)備和“環(huán)境保護(hù)、廢水回收利用、細(xì)砂回收”工藝，使生產(chǎn)廢水達(dá)到了“零排放”標(biāo)準(zhǔn)，為今后的水電工程人工砂石料加工系統(tǒng)的廢水處理提供了一定的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。關(guān)鍵詞：人工砂石加工系統(tǒng)；廢水處理；工藝流程；1概述**水電站**村人工砂石加工系統(tǒng)位于壩址右岸下游4km處，主要擔(dān)負(fù)**水電站Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、平Ⅴ標(biāo)以及臨建工程約160萬(wàn)m3混凝土所需骨料的生產(chǎn)任務(wù)。按混凝土澆筑強(qiáng)度3萬(wàn)m3/月計(jì)算，砂石系統(tǒng)生產(chǎn)處理能力為300t/h。根據(jù)混凝土使用骨料級(jí)配要求，砂石系統(tǒng)設(shè)計(jì)以生產(chǎn)二級(jí)配骨料為主，同時(shí)也能生產(chǎn)三級(jí)配骨料。根據(jù)砂石料質(zhì)量要求，采用加水沖洗的方法控制砂石料中的泥及石粉含量。砂石加工系統(tǒng)基本工藝過(guò)程為砂石料開(kāi)采、破碎、篩分。其中料場(chǎng)開(kāi)采和破碎工藝需噴水降塵，篩分工藝需加水沖洗等，加入的水量絕大部分將作為廢水處理。生產(chǎn)廢水若不作任何處理直接排放，對(duì)河流中懸浮物濃度影響較大，將會(huì)污染河流水質(zhì)，因此需對(duì)廢水進(jìn)行處理，使其達(dá)標(biāo)后排放或回收利用。廢水處理工藝采用沉淀池→細(xì)砂回收→廢水沉淀濃縮→壓濾機(jī)→廢水回收→棄碴汽車運(yùn)輸→棄碴場(chǎng)的方案，使生產(chǎn)廢水達(dá)到“零排放”標(biāo)準(zhǔn)，徹底解決了**村砂石加工生產(chǎn)廢水對(duì)紅水河的污染問(wèn)題，滿足“環(huán)境保護(hù)、廢水回收利用、細(xì)砂回收利用”三項(xiàng)功能要求。2廢水處理工藝和排放標(biāo)準(zhǔn)**水電站**村砂石加工生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)布置在電站右岸進(jìn)場(chǎng)四級(jí)公路——**塘公路邊，位于**村溝匯入紅水河的出口處。根據(jù)砂石加工生產(chǎn)工藝情況測(cè)算，確定廢水處理能力為500m3/h。**村砂石系統(tǒng)料源巖性為二迭層厚系灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r，系統(tǒng)按兩班制生產(chǎn)，生產(chǎn)廢水含泥砂量約80kg/m3。在砂石系統(tǒng)運(yùn)行期間（從系統(tǒng)投產(chǎn)到工程結(jié)束，排放期長(zhǎng)達(dá)7年之久），排放廢水總量約600萬(wàn)m3，對(duì)這種泥砂含量高，總量大的生產(chǎn)廢水，直接排入地面水體---紅水河，對(duì)下游水域環(huán)境及紅水河沿岸居民的生活等都將會(huì)造成很大影響。隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，環(huán)境保護(hù)也越受到人們的高度重視，我國(guó)有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)明文規(guī)定，新建項(xiàng)目必須要求配套作好環(huán)境保護(hù)工程，防止污染。**水電開(kāi)發(fā)有限公司也提出了創(chuàng)建“綠色**”理念。因此，**村砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水處理工藝按滿足“環(huán)境保護(hù)、廢水回收利用、細(xì)砂回收”3項(xiàng)功能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。**村砂石加工廢水處理系統(tǒng)由細(xì)砂回收站、廢水處理廠、加藥間、控制室、排水渡槽及輸水干管等組成。由于受地形條件的限制，各水處理構(gòu)筑物難以集中布置，只能因地制宜的采取相對(duì)分散的布置方案，并充分利用砂石系統(tǒng)成品堆場(chǎng)開(kāi)闊地進(jìn)行布置，以減少?gòu)U水處理系統(tǒng)占地；在高程布置上盡量采用重力自流，減少中間提升環(huán)節(jié)，以方便運(yùn)行管理。根據(jù)我國(guó)環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定，借鑒我國(guó)目前水電站砂石加工生產(chǎn)廢水處理和礦山行業(yè)廢水處理成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擬定砂石加工生產(chǎn)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)為400度。參照廢水渾液面沉降模擬試驗(yàn)結(jié)果，采取自然沉淀可達(dá)到400度排放標(biāo)準(zhǔn)，如果能夠使廢水處理后的出水濁度進(jìn)一步降低至100度以下則可將廢水回收利用。為達(dá)到環(huán)境保護(hù)對(duì)廢水排放的要求，實(shí)現(xiàn)細(xì)砂回收及廢水回收利用和“零排放”標(biāo)準(zhǔn)，廢水經(jīng)處理后被循環(huán)用于骨料的篩分沖洗。其工藝為砂石加工生產(chǎn)廢水從篩分樓流入水力漩流器單元調(diào)節(jié)水池，由砂漿泵將高懸浮物廢水提升后供給細(xì)砂回收處理器；或廢水從篩分樓流入平流沉砂池沉淀，再通過(guò)鏈板式刮砂機(jī)將細(xì)砂刮出池外脫水?；厥占?xì)砂后的廢水經(jīng)排水槽加絮凝劑混合后流入廢水處理廠輻流式沉淀池，經(jīng)絮凝沉淀，周邊溢流清水及壓濾機(jī)濾清水均自流進(jìn)入調(diào)節(jié)水池，再由回水泵站提升至高程340.00m生產(chǎn)水池回收利用。沉淀池泥漿由單周邊傳動(dòng)提耙式刮泥機(jī)匯集至池中心積泥斗內(nèi)，然后重力排至泥漿罐由渣槳泵將沉淀泥砂打入壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾機(jī)壓濾，濾餅運(yùn)往渣場(chǎng)。細(xì)砂回收及廢水回收處理工藝流程見(jiàn)圖1(圖中粗線表示細(xì)砂回收工藝,細(xì)線表示廢水處理工藝,虛線表示改造后的廢水排放工藝。)3廢水處理的主要環(huán)節(jié)3.1細(xì)砂回收站細(xì)砂回收站由平流沉砂池及水力漩流器兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元組成，并緊靠12＃公路及篩分車間布置，場(chǎng)地布置高程283.30m，設(shè)計(jì)總廢水處理能力為500m3/h。平流沉砂池單元：該單元由一個(gè)45m2的平流沉砂池、鏈板式刮砂機(jī)和一臺(tái)ZKR1237的脫水篩等組成。其工藝為篩分車間排放的廢水進(jìn)入平流沉砂池，沉淀下來(lái)的細(xì)砂由鏈板式刮砂機(jī)刮出池外送入脫水篩脫水，細(xì)砂脫水后直接上23#膠帶機(jī)回收利用；平流沉砂池設(shè)計(jì)沉砂時(shí)間15min，沉砂水平段長(zhǎng)15m、寬3m、深1.7迷，可將粒徑0.07mm以上的細(xì)砂回收利用。水力漩流器單元：該單元由調(diào)節(jié)水池、加壓泵站（2臺(tái)150/100D-AH型離心式渣槳泵(功率45KW)）、水力漩流器（FX-660型襯膠水力漩流器）及脫水篩（ZKR1237型直線振動(dòng)脫水篩）等組成。漩流器的工作原理是在離心力和重力場(chǎng)的合力作用下，細(xì)顆粒物料在溢流管中心軸線附近做螺旋向上運(yùn)動(dòng)，從溢流管上端排出；粗顆粒物料由于離心力的作用被拋向器壁，做圓錐形螺旋向下運(yùn)動(dòng)，從排砂管的末端排出，由此達(dá)到分級(jí)和濃縮脫水的目的。漩流器回收細(xì)砂粒徑在0.07mm以上。其工藝為篩分車間所排的廢水分進(jìn)入水力漩流器單元的調(diào)節(jié)水池，再通過(guò)加壓泵站打入水力漩流器進(jìn)行濃縮分級(jí)，經(jīng)濃縮分級(jí)后的細(xì)砂從漩流器底部排砂管排入脫水篩脫水，細(xì)砂脫水后直接上23＃膠帶機(jī)回收利用。3.2廢水處理廠廢水處理廠由沉淀池、調(diào)節(jié)水池、泥漿罐、渣槳泵、回水泵站、壓濾機(jī)車間等組成。處理廠位于篩分車間對(duì)面鐵塔附件的緩坡地帶，分布高程275.00m、270.60m和268.00m三個(gè)臺(tái)階進(jìn)行布置。沉淀池沉淀池設(shè)計(jì)停留時(shí)間3h，出水濁度低于100度，達(dá)到砂石加工生產(chǎn)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。沉淀池布置在高程275.00m平臺(tái)上，由2個(gè)直徑均為20m的輻流式沉淀池組成。兩個(gè)輻流式沉淀池同時(shí)運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理水量500m3/h。沉淀池運(yùn)行時(shí)排泥要及時(shí)，當(dāng)廢水來(lái)量較小或廢水中泥砂含量較低時(shí)，利用泥漿罐的中轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)功能進(jìn)行間斷排泥；當(dāng)廢水來(lái)量較大和廢水中泥砂含量較高時(shí)，沉淀池積泥可不經(jīng)過(guò)泥漿罐中轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，通過(guò)切換排泥管道上的控制閥門(mén)由渣槳泵直接將積泥打入壓濾機(jī)脫水。調(diào)節(jié)水池調(diào)節(jié)水池共設(shè)2個(gè)，單池容積為100m3（L×B×H=6.0m×6.0m×3.5m），布置高程268.00m。輻流式沉淀池出水及壓濾機(jī)濾出的清水均直流進(jìn)入調(diào)節(jié)水池，再由回水泵站提升至高程340.00m生產(chǎn)調(diào)節(jié)水池回收利用。回水泵站回水泵站設(shè)計(jì)抽水能力為500m3/h，選用3臺(tái)200s95A型水泵，其中一臺(tái)備用，泵站布置高程268.00m。泥漿罐泥漿罐共設(shè)2個(gè)，單個(gè)容積為15m3，其尺寸為：D×H＝3.0m×3.3m，布置高程270.60m。渣槳泵站渣槳泵站設(shè)計(jì)抽水能力為130m3/h，選用2臺(tái)80Z－90A型渣槳泵，其中一臺(tái)備用，泵站布置高程268.00m。壓濾機(jī)車間沉淀池積泥脫水是砂石廢水處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。按廢水量500m3/h，廢水泥砂含量80kg/m3和廢水中可回收利用細(xì)砂占10%～20％計(jì)算，需壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾的泥砂量為0.080×500×（80％～90％）＝32～36（t/h）,選用2臺(tái)XMZ1060型全自動(dòng)箱式壓濾機(jī),單臺(tái)小時(shí)處理泥砂27t,壓濾機(jī)車間布置高程270.60m。3.3加藥間(絮凝劑的選擇、投放及混合)加藥間布置在距篩分車間往八臘方向60m的12＃公路左側(cè)，高程約295.00m。加藥間由操作間和貯藥間組成，尺寸為4.5m×9.0m。配制的藥液由一根DN25硬聚氯乙烯塑料管靠重力流入高程約283.00m的鋼制排水槽中，藥液在排水槽中的混合長(zhǎng)度約100m。廢水絮凝沉降實(shí)驗(yàn)比選了三種不同的絮凝劑，分別為聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）及陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，并配制不同濃度的溶液進(jìn)行絮凝沉降實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PAM沉降效果最佳。由于**村系統(tǒng)廢水泥砂含量高，采用3＃絮凝劑（聚丙烯酰胺）混凝沉淀，投藥量以原水混凝試驗(yàn)確定。實(shí)際運(yùn)行中可對(duì)混合長(zhǎng)度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)以達(dá)到最佳混合效果。3.4排水槽從篩分車間至廢水處理廠沉淀池間排水槽總長(zhǎng)約200m，其中篩分車間和細(xì)砂回收站內(nèi)為槳砌石排水溝，長(zhǎng)度約50m，回收站后面為鋼制排水槽，長(zhǎng)度約150m。排水槽寬深均為0.4m,直線段縱向坡度為2%，轉(zhuǎn)彎段縱向坡度適當(dāng)加大至2.2%,變道半徑不小于3m。排水槽沿砂石系統(tǒng)成品堆場(chǎng)邊緣的開(kāi)挖邊坡布設(shè)，采用懸臂支撐結(jié)構(gòu)形式。4主要設(shè)備配置廢水處理系統(tǒng)主要設(shè)備有水力漩流器、鏈板式刮砂機(jī)、壓濾機(jī)、單周邊傳動(dòng)提耙式刮泥機(jī)等設(shè)備見(jiàn)表4-1：表4-1廢水處理廠設(shè)備表設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格臺(tái)數(shù)制造廠家備注襯膠水力漩流器SX-6601西安航天自動(dòng)化公公司處理能力300--500m33/h鏈板式刮砂機(jī)GQ2000功率5.5KKW1南寧浣新集團(tuán)公司司箱式壓濾機(jī)XMZ1060//2000（27t/h）1山東萊蕪煤礦機(jī)械械廠箱式壓濾機(jī)XMZ1000//2000--UB1浙江建華集團(tuán)公司司液壓工作壓力≤22.8mpaa單周邊傳動(dòng)提耙式式刮泥機(jī)ZG-20功率5.5kww2江蘇一環(huán)集團(tuán)公司司離心式碴漿泵150/100DD-AH445KW、10KW4四川自貢水泵廠細(xì)砂與廢水回收各各2臺(tái)脫水篩ZKR12372*55.5KW2南寧浣新集團(tuán)公司司藥液攪拌機(jī)JYB-14-00.62宜興市宜城設(shè)備廠廠5廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行情況及存在問(wèn)題與改造細(xì)砂回收設(shè)備與廢水回收設(shè)備既相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行又密不可分的結(jié)合而形成一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體。廢水處理系統(tǒng)投入運(yùn)行后能滿足設(shè)計(jì)要求，但因設(shè)備選型和制造缺陷及砂石加工廢水含泥量，泥砂顆粒大小、多寡，出水濁度等不確定因素影響，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中曾出現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題。（1）鏈板式刮砂機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中刮板變形、細(xì)砂在振動(dòng)篩上成團(tuán)狀跳動(dòng)不出篩難脫水、沉砂和泥漿板結(jié)將刮板埋沒(méi)并粘接導(dǎo)致電機(jī)起動(dòng)過(guò)載跳閘等現(xiàn)象，其主要原因是廢水的含泥砂量大、沉砂池設(shè)計(jì)不合理（沉砂池太深且坡度太陡）、系統(tǒng)停機(jī)時(shí)刮砂機(jī)還需延長(zhǎng)近兩個(gè)小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間（因沉砂和泥漿經(jīng)沉淀后易板結(jié)，使刮砂機(jī)的刮板被埋沒(méi)），否則刮砂機(jī)無(wú)法起動(dòng)。由于刮砂機(jī)脫水坡度太陡，使刮起的細(xì)砂（石粉）又流入沉砂池，且回收的細(xì)砂因制砂設(shè)備停止生產(chǎn)而無(wú)法摻勻，故停止一段時(shí)間運(yùn)行。（2）用襯膠水力漩流器進(jìn)行細(xì)砂回收，石粉含量少、脫水慢且運(yùn)行成本較高。（3）浙江建華機(jī)械廠生產(chǎn)的壓濾機(jī)工作壓力小，壓濾時(shí)間長(zhǎng)，卸板困難，且濾布較薄，既易折皺又難于卸餅且容易損壞，完成一個(gè)循環(huán)需要3小時(shí)以上，不能滿足砂石系統(tǒng)生產(chǎn)廢水處理要求。廢水處理以山東煤礦萊蕪機(jī)械廠生產(chǎn)的XMZ1060/2000型壓濾機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行為主。（4）預(yù)篩分車間原設(shè)計(jì)不作水沖洗，40～80mm骨料可進(jìn)入成品倉(cāng)使用。粗碎車間不灑水時(shí)，破碎粉塵很大，灑水破碎后不加沖洗，含泥量嚴(yán)重超標(biāo)，不能使用，故需增設(shè)水沖洗。為滿足環(huán)境保護(hù)、廢水回收利用及細(xì)砂回收要求，確保細(xì)砂回收質(zhì)量。并針對(duì)鏈板式刮砂機(jī)設(shè)計(jì)和制造工藝不足及提高砂顆粒級(jí)配和人工砂的石粉含量。對(duì)鏈板式刮砂機(jī)等工藝進(jìn)行了改造：（1）預(yù)篩分4#振動(dòng)篩增設(shè)水沖洗工序和廢水排放管道及細(xì)砂回收設(shè)備（螺旋洗砂機(jī)、直線振動(dòng)脫水篩）。將小于3.5mm的細(xì)骨料和廢水經(jīng)排水管道輸入3#螺旋洗砂機(jī)進(jìn)行脫水，使大于0.15mm砂粒沉入槽底由螺旋輸送到卸料口排出，經(jīng)ZKR1237型直線振動(dòng)篩沖洗脫水后送入22#→23#→24#膠帶機(jī)（卸料小車）至成品砂堆場(chǎng)。小于0.15mm的細(xì)砂隨漿水從溢流堰排出。（2）將預(yù)篩分生產(chǎn)廢水與棒磨機(jī)及篩分車間廢水排放分開(kāi)，細(xì)砂（石粉）回收經(jīng)襯膠旋流器回收或經(jīng)沉砂池鏈板式刮砂機(jī)回收。若預(yù)篩分生產(chǎn)廢水含泥量偏高時(shí)可直接排放至廢水處理系統(tǒng)，棒磨機(jī)及篩分系統(tǒng)廢水（石粉含量較高）經(jīng)沉砂池鏈板式刮砂機(jī)回收或經(jīng)襯膠水力旋流器回收裝置回收后排放。（3）對(duì)平流沉砂池及鏈板式刮砂機(jī)進(jìn)行改造：a、更換變形刮板，將原L63х8mm的角鋼刮板改為L(zhǎng)75х10mm的角鋼刮板。b、將沉砂池抬高且改緩脫水坡度，以有利于脫水而不致于細(xì)砂（石粉）流失為最佳，坡度延長(zhǎng)至23#膠帶機(jī)機(jī)尾。C、增加鏈板長(zhǎng)度，拆除原有的直線振動(dòng)脫水篩。d、將平流沉砂池底部打一排水孔，用管道引入排污水槽至廢水處理系統(tǒng)排放。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)前將管道閘門(mén)關(guān)閉，待沉砂池水位到一定位置后，啟動(dòng)刮砂機(jī)運(yùn)行，進(jìn)行細(xì)砂（石粉）回收，回收的細(xì)砂直接進(jìn)入23#膠帶機(jī)→24#膠帶機(jī)混合后送至成品砂堆場(chǎng)。系統(tǒng)停機(jī)時(shí)，將管道閘門(mén)打開(kāi)，把池子內(nèi)廢水排空，有利于刮砂機(jī)起動(dòng)運(yùn)行。鏈板式刮砂機(jī)經(jīng)改造后運(yùn)行良好，運(yùn)行成本及故障率較低，細(xì)砂回收效果好，含水量在20%左右且石粉含量高。廢水中的細(xì)砂既可利用鏈板式刮砂機(jī)對(duì)細(xì)砂回收車間的沉淀池的石粉進(jìn)行回收,也可利用水力旋流器進(jìn)行回收(兩臺(tái)設(shè)備也可同時(shí)運(yùn)行,但使用效果不太理想),而水力漩流器運(yùn)行效果的好壞，受來(lái)水量的大小、水中顆粒的多寡及粒徑的大小影響較大，且設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用及運(yùn)行成本較高。砂石加工系統(tǒng)廢水處理細(xì)砂回收成功的經(jīng)驗(yàn)為大法坪砂石系統(tǒng)的細(xì)砂（石粉）回收處理提供了借鑒。大法坪砂石系統(tǒng)細(xì)砂與石粉回收裝置（進(jìn)口水力漩流器）是為提高人工砂石粉含量而設(shè)計(jì)選用的。在系統(tǒng)初期運(yùn)行時(shí)，石粉回收裝置經(jīng)常出現(xiàn)2mm以上顆粒及雜物等進(jìn)入旋流器，造成旋流器堵塞。為改變這一狀況，在石粉回收裝置前增加1臺(tái)鏈板式刮砂機(jī)，將篩分、檢查篩分及棒磨機(jī)排放的廢水先進(jìn)行細(xì)砂和石粉回收，剔除大于2mm以上顆粒。再在石粉回收裝置前增設(shè)特制攔渣網(wǎng)，不讓大于2mm顆粒及雜