水电站砂石加工系统废水处理探讨

**水电站**村砂石加工系统废水处理探讨**（浙江**工程咨询有限公司官地水电站工程建设监理中心，**）摘要：本文针对**水电站**村砂石加工系统生产废水处理设计、设备选型情况，结合其他电站人工砂石料生产废水处理的经验和存在的问题，对人工砂石料生产废水处理进行了研究和探讨。**村砂石加工系统废水处理采用新工艺、新设备和“环境保护、废水回收利用、细砂回收”工艺，使生产废水达到了“零排放”标准，为今后的水电工程人工砂石料加工系统的废水处理提供了一定的经验和借鉴。关键词：人工砂石加工系统；废水处理；工艺流程；1概述**水电站**村人工砂石加工系统位于坝址右岸下游4km处，主要担负**水电站Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、平Ⅴ标以及临建工程约160万m3混凝土所需骨料的生产任务。按混凝土浇筑强度3万m3/月计算，砂石系统生产处理能力为300t/h。根据混凝土使用骨料级配要求，砂石系统设计以生产二级配骨料为主，同时也能生产三级配骨料。根据砂石料质量要求，采用加水冲洗的方法控制砂石料中的泥及石粉含量。砂石加工系统基本工艺过程为砂石料开采、破碎、筛分。其中料场开采和破碎工艺需喷水降尘，筛分工艺需加水冲洗等，加入的水量绝大部分将作为废水处理。生产废水若不作任何处理直接排放，对河流中悬浮物浓度影响较大，将会污染河流水质，因此需对废水进行处理，使其达标后排放或回收利用。废水处理工艺采用沉淀池→细砂回收→废水沉淀浓缩→压滤机→废水回收→弃碴汽车运输→弃碴场的方案，使生产废水达到“零排放”标准，彻底解决了**村砂石加工生产废水对红水河的污染问题，满足“环境保护、废水回收利用、细砂回收利用”三项功能要求。2废水处理工艺和排放标准**水电站**村砂石加工生产废水处理系统布置在电站右岸进场四级公路——**塘公路边，位于**村沟汇入红水河的出口处。根据砂石加工生产工艺情况测算，确定废水处理能力为500m3/h。**村砂石系统料源岩性为二迭层厚系灰岩夹白云质灰岩，系统按两班制生产，生产废水含泥砂量约80kg/m3。在砂石系统运行期间（从系统投产到工程结束，排放期长达7年之久），排放废水总量约600万m3，对这种泥砂含量高，总量大的生产废水，直接排入地面水体---红水河，对下游水域环境及红水河沿岸居民的生活等都将会造成很大影响。随着人类社会的不断进步和发展，环境保护也越受到人们的高度重视，我国有关环境保护的法律法规明文规定，新建项目必须要求配套作好环境保护工程，防止污染。**水电开发有限公司也提出了创建“绿色**”理念。因此，**村砂石加工系统生产废水处理工艺按满足“环境保护、废水回收利用、细砂回收”3项功能要求进行设计。**村砂石加工废水处理系统由细砂回收站、废水处理厂、加药间、控制室、排水渡槽及输水干管等组成。由于受地形条件的限制，各水处理构筑物难以集中布置，只能因地制宜的采取相对分散的布置方案，并充分利用砂石系统成品堆场开阔地进行布置，以减少废水处理系统占地；在高程布置上尽量采用重力自流，减少中间提升环节，以方便运行管理。根据我国环境保护的有关规定，借鉴我国目前水电站砂石加工生产废水处理和矿山行业废水处理成功的实践经验，拟定砂石加工生产废水的排放标准为400度。参照废水浑液面沉降模拟试验结果，采取自然沉淀可达到400度排放标准，如果能够使废水处理后的出水浊度进一步降低至100度以下则可将废水回收利用。为达到环境保护对废水排放的要求，实现细砂回收及废水回收利用和“零排放”标准，废水经处理后被循环用于骨料的筛分冲洗。其工艺为砂石加工生产废水从筛分楼流入水力漩流器单元调节水池，由砂浆泵将高悬浮物废水提升后供给细砂回收处理器；或废水从筛分楼流入平流沉砂池沉淀，再通过链板式刮砂机将细砂刮出池外脱水。回收细砂后的废水经排水槽加絮凝剂混合后流入废水处理厂辐流式沉淀池，经絮凝沉淀，周边溢流清水及压滤机滤清水均自流进入调节水池，再由回水泵站提升至高程340.00m生产水池回收利用。沉淀池泥浆由单周边传动提耙式刮泥机汇集至池中心积泥斗内，然后重力排至泥浆罐由渣桨泵将沉淀泥砂打入压滤机，经压滤机压滤，滤饼运往渣场。细砂回收及废水回收处理工艺流程见图1(图中粗线表示细砂回收工艺,细线表示废水处理工艺,虚线表示改造后的废水排放工艺。)3废水处理的主要环节3.1细砂回收站细砂回收站由平流沉砂池及水力漩流器两个相对独立的单元组成，并紧靠12＃公路及筛分车间布置，场地布置高程283.30m，设计总废水处理能力为500m3/h。平流沉砂池单元：该单元由一个45m2的平流沉砂池、链板式刮砂机和一台ZKR1237的脱水筛等组成。其工艺为筛分车间排放的废水进入平流沉砂池，沉淀下来的细砂由链板式刮砂机刮出池外送入脱水筛脱水，细砂脱水后直接上23#胶带机回收利用；平流沉砂池设计沉砂时间15min，沉砂水平段长15m、宽3m、深1.7迷，可将粒径0.07mm以上的细砂回收利用。水力漩流器单元：该单元由调节水池、加压泵站（2台150/100D-AH型离心式渣桨泵(功率45KW)）、水力漩流器（FX-660型衬胶水力漩流器）及脱水筛（ZKR1237型直线振动脱水筛）等组成。漩流器的工作原理是在离心力和重力场的合力作用下，细颗粒物料在溢流管中心轴线附近做螺旋向上运动，从溢流管上端排出；粗颗粒物料由于离心力的作用被抛向器壁，做圆锥形螺旋向下运动，从排砂管的末端排出，由此达到分级和浓缩脱水的目的。漩流器回收细砂粒径在0.07mm以上。其工艺为筛分车间所排的废水分进入水力漩流器单元的调节水池，再通过加压泵站打入水力漩流器进行浓缩分级，经浓缩分级后的细砂从漩流器底部排砂管排入脱水筛脱水，细砂脱水后直接上23＃胶带机回收利用。3.2废水处理厂废水处理厂由沉淀池、调节水池、泥浆罐、渣桨泵、回水泵站、压滤机车间等组成。处理厂位于筛分车间对面铁塔附件的缓坡地带，分布高程275.00m、270.60m和268.00m三个台阶进行布置。沉淀池沉淀池设计停留时间3h，出水浊度低于100度，达到砂石加工生产用水水质标准。沉淀池布置在高程275.00m平台上，由2个直径均为20m的辐流式沉淀池组成。两个辐流式沉淀池同时运行，设计处理水量500m3/h。沉淀池运行时排泥要及时，当废水来量较小或废水中泥砂含量较低时，利用泥浆罐的中转调节功能进行间断排泥；当废水来量较大和废水中泥砂含量较高时，沉淀池积泥可不经过泥浆罐中转调节，通过切换排泥管道上的控制阀门由渣桨泵直接将积泥打入压滤机脱水。调节水池调节水池共设2个，单池容积为100m3（L×B×H=6.0m×6.0m×3.5m），布置高程268.00m。辐流式沉淀池出水及压滤机滤出的清水均直流进入调节水池，再由回水泵站提升至高程340.00m生产调节水池回收利用。回水泵站回水泵站设计抽水能力为500m3/h，选用3台200s95A型水泵，其中一台备用，泵站布置高程268.00m。泥浆罐泥浆罐共设2个，单个容积为15m3，其尺寸为：D×H＝3.0m×3.3m，布置高程270.60m。渣桨泵站渣桨泵站设计抽水能力为130m3/h，选用2台80Z－90A型渣桨泵，其中一台备用，泵站布置高程268.00m。压滤机车间沉淀池积泥脱水是砂石废水处理的关键环节。按废水量500m3/h，废水泥砂含量80kg/m3和废水中可回收利用细砂占10%～20％计算，需压滤机进行压滤的泥砂量为0.080×500×（80％～90％）＝32～36（t/h）,选用2台XMZ1060型全自动箱式压滤机,单台小时处理泥砂27t,压滤机车间布置高程270.60m。3.3加药间(絮凝剂的选择、投放及混合)加药间布置在距筛分车间往八腊方向60m的12＃公路左侧，高程约295.00m。加药间由操作间和贮药间组成，尺寸为4.5m×9.0m。配制的药液由一根DN25硬聚氯乙烯塑料管靠重力流入高程约283.00m的钢制排水槽中，药液在排水槽中的混合长度约100m。废水絮凝沉降实验比选了三种不同的絮凝剂，分别为聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）及阳离子型聚丙烯酰胺，并配制不同浓度的溶液进行絮凝沉降实验。实验结果表明，PAM沉降效果最佳。由于**村系统废水泥砂含量高，采用3＃絮凝剂（聚丙烯酰胺）混凝沉淀，投药量以原水混凝试验确定。实际运行中可对混合长度进行适当调节以达到最佳混合效果。3.4排水槽从筛分车间至废水处理厂沉淀池间排水槽总长约200m，其中筛分车间和细砂回收站内为桨砌石排水沟，长度约50m，回收站后面为钢制排水槽，长度约150m。排水槽宽深均为0.4m,直线段纵向坡度为2%，转弯段纵向坡度适当加大至2.2%,变道半径不小于3m。排水槽沿砂石系统成品堆场边缘的开挖边坡布设，采用悬臂支撑结构形式。4主要设备配置废水处理系统主要设备有水力漩流器、链板式刮砂机、压滤机、单周边传动提耙式刮泥机等设备见表4-1：表4-1废水处理厂设备表设备名称型号规格台数制造厂家备注衬胶水力漩流器SX-6601西安航天自动化公公司处理能力300--500m33/h链板式刮砂机GQ2000功率5.5KKW1南宁浣新集团公司司箱式压滤机XMZ1060//2000（27t/h）1山东莱芜煤矿机械械厂箱式压滤机XMZ1000//2000--UB1浙江建华集团公司司液压工作压力≤22.8mpaa单周边传动提耙式式刮泥机ZG-20功率5.5kww2江苏一环集团公司司离心式碴浆泵150/100DD-AH445KW、10KW4四川自贡水泵厂细砂与废水回收各各2台脱水筛ZKR12372*55.5KW2南宁浣新集团公司司药液搅拌机JYB-14-00.62宜兴市宜城设备厂厂5废水处理系统运行情况及存在问题与改造细砂回收设备与废水回收设备既相对独立运行又密不可分的结合而形成一个有机统一的整体。废水处理系统投入运行后能满足设计要求，但因设备选型和制造缺陷及砂石加工废水含泥量，泥砂颗粒大小、多寡，出水浊度等不确定因素影响，在实际运行过程中曾出现以下几个问题。（1）链板式刮砂机在运行过程中刮板变形、细砂在振动筛上成团状跳动不出筛难脱水、沉砂和泥浆板结将刮板埋没并粘接导致电机起动过载跳闸等现象，其主要原因是废水的含泥砂量大、沉砂池设计不合理（沉砂池太深且坡度太陡）、系统停机时刮砂机还需延长近两个小时的运行时间（因沉砂和泥浆经沉淀后易板结，使刮砂机的刮板被埋没），否则刮砂机无法起动。由于刮砂机脱水坡度太陡，使刮起的细砂（石粉）又流入沉砂池，且回收的细砂因制砂设备停止生产而无法掺匀，故停止一段时间运行。（2）用衬胶水力漩流器进行细砂回收，石粉含量少、脱水慢且运行成本较高。（3）浙江建华机械厂生产的压滤机工作压力小，压滤时间长，卸板困难，且滤布较薄，既易折皱又难于卸饼且容易损坏，完成一个循环需要3小时以上，不能满足砂石系统生产废水处理要求。废水处理以山东煤矿莱芜机械厂生产的XMZ1060/2000型压滤机生产运行为主。（4）预筛分车间原设计不作水冲洗，40～80mm骨料可进入成品仓使用。粗碎车间不洒水时，破碎粉尘很大，洒水破碎后不加冲洗，含泥量严重超标，不能使用，故需增设水冲洗。为满足环境保护、废水回收利用及细砂回收要求，确保细砂回收质量。并针对链板式刮砂机设计和制造工艺不足及提高砂颗粒级配和人工砂的石粉含量。对链板式刮砂机等工艺进行了改造：（1）预筛分4#振动筛增设水冲洗工序和废水排放管道及细砂回收设备（螺旋洗砂机、直线振动脱水筛）。将小于3.5mm的细骨料和废水经排水管道输入3#螺旋洗砂机进行脱水，使大于0.15mm砂粒沉入槽底由螺旋输送到卸料口排出，经ZKR1237型直线振动筛冲洗脱水后送入22#→23#→24#胶带机（卸料小车）至成品砂堆场。小于0.15mm的细砂随浆水从溢流堰排出。（2）将预筛分生产废水与棒磨机及筛分车间废水排放分开，细砂（石粉）回收经衬胶旋流器回收或经沉砂池链板式刮砂机回收。若预筛分生产废水含泥量偏高时可直接排放至废水处理系统，棒磨机及筛分系统废水（石粉含量较高）经沉砂池链板式刮砂机回收或经衬胶水力旋流器回收装置回收后排放。（3）对平流沉砂池及链板式刮砂机进行改造：a、更换变形刮板，将原L63х8mm的角钢刮板改为L75х10mm的角钢刮板。b、将沉砂池抬高且改缓脱水坡度，以有利于脱水而不致于细砂（石粉）流失为最佳，坡度延长至23#胶带机机尾。C、增加链板长度，拆除原有的直线振动脱水筛。d、将平流沉砂池底部打一排水孔，用管道引入排污水槽至废水处理系统排放。系统开机前将管道闸门关闭，待沉砂池水位到一定位置后，启动刮砂机运行，进行细砂（石粉）回收，回收的细砂直接进入23#胶带机→24#胶带机混合后送至成品砂堆场。系统停机时，将管道闸门打开，把池子内废水排空，有利于刮砂机起动运行。链板式刮砂机经改造后运行良好，运行成本及故障率较低，细砂回收效果好，含水量在20%左右且石粉含量高。废水中的细砂既可利用链板式刮砂机对细砂回收车间的沉淀池的石粉进行回收,也可利用水力旋流器进行回收(两台设备也可同时运行,但使用效果不太理想),而水力漩流器运行效果的好坏，受来水量的大小、水中颗粒的多寡及粒径的大小影响较大，且设备购置费用及运行成本较高。砂石加工系统废水处理细砂回收成功的经验为大法坪砂石系统的细砂（石粉）回收处理提供了借鉴。大法坪砂石系统细砂与石粉回收装置（进口水力漩流器）是为提高人工砂石粉含量而设计选用的。在系统初期运行时，石粉回收装置经常出现2mm以上颗粒及杂物等进入旋流器，造成旋流器堵塞。为改变这一状况，在石粉回收装置前增加1台链板式刮砂机，将筛分、检查筛分及棒磨机排放的废水先进行细砂和石粉回收，剔除大于2mm以上颗粒。再在石粉回收装置前增设特制拦渣网，不让大于2mm颗粒及杂