水电站砂石加工系统生产废水处理设计初探

水电站砂石加工系统生产废水处理设计初探

何月萍

(国家电力公司成都勘测设计研究院，四川成都610072)

摘要：水电站砂石骨料生产会产生悬浮物含量极高的冲洗、筛分废水，如不进行处理直接排放将在施工期污染河流水质。本文针对汉呷木砂石加工系统生产废水处理的设计，结合其他电站废水处理的经验和存在的问题，对水电站砂石废水处理设计做了初步探讨。

关键词：砂石料加工系统；工艺；设计；设备选型；废水；处理

1前言

水电站施工需要大量的砂石骨料，通常由施工企业在料场开采后，运输至砂石加工厂加工生产。其基本工艺过程为砂石料开采、破碎、筛分。其中筛分工艺需加水冲洗和降尘等，加入的水量除部分消耗于生产过程外，大部分将作为废水间接排放。废水中的主要污染物为SS。经对四川省内一些已建和在建电站现场采样实测，砂石料加工废水中悬浮物浓度为40000～75 000mg/L，远远超过《污水综合排放标准》(GB8978-1996)第二类污染物最高允许排放浓度标准。砂石骨料加工厂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，将会污染施工期河流水质，影响水生生物的生存环境，因此需对废水处理，使其达标排放或回收利用。

本文针对汉呷木砂石加工系统生产废水处理的设计，结合其他电站废水处理的经

验和存在的问题，对砂石废水处理工艺及设备的选用进行初步探讨。

2废水处理工艺设计;

汉呷木砂石加工系统布置在勒丫河左岸汉呷木天然砂砾石料场下游，承担电站大坝混凝土骨料、大坝过渡料、反滤料的加工。砂石骨料的加工分天然砂石加工和人工砂石加工。天然砂石料加工流程为预筛、筛分、棒磨、洗沙、脱水，主要设备为重型圆振动筛、圆振动筛、棒磨机、洗沙机、脱水筛、胶带机。人工砂石料

加工工艺流程采用三段破碎二闭路循环，主要设备如下：粗碎PEJ0912颚式破碎机一台；中碎PF-A-1010反击式破碎机一台；细碎及制砂PF-H-1007反击式破碎机一台。

砂石加工系统生产高峰时，废水排放量约为150m3/h，废水中主要污染物为SS，经现场取样检测，悬浮物浓度为45000～50000mg/Ｌ。

电站所处河段为Ⅱ类水域，禁止生产废水排入河道。为达到环境保护对废水排放的要求，废水经处理后被循环用于粗骨料的筛分，实现废水回用零排放。

砂石加工厂废水从筛分楼流入泵池，由砂浆泵将高悬浮物废水提升后供给细砂回收处理器，去除大于0.035mm的悬浮物，筛滤水加絮凝剂混合后流入平流式沉淀池，经絮凝沉淀后上清液流入蓄水池，回用于筛分楼。共有两组沉淀池轮流使用，以利于维修清理。沉淀池泥浆用扫描式泵吸泥机吸出，经压滤机压滤，滤饼运往渣场。处理流程见图1。

3废水处理的主要环节

3.1泵池及砂浆泵

泵池为矩形池，其容积以停留3min的水量计。据对其他已建电站砂石废水处理系统的调查，泵池容积不宜太大，否则泥渣会在泵池中沉积，使砂浆泵无法将废水均匀地提升供给细砂回收处理器。

砂浆泵选用潜水排污泵。

3.2预处理——细砂回收器

砂石料生产废水中悬浮物浓度极高，采用沉淀池处理很容易淤塞，泥渣量大，难于清除。本处理系统采用细砂回收处理器进行预处理，去除废水中粗颗粒泥沙。细砂回收处理器选用美国德瑞克(DERRICK)公司HI-G细粒物料脱水回收装置。该装置由强力直线震动筛和放射状水力旋流器（直径100mm）组组成，可将砂石废水中大于0.035mm的细粒去除。最多可回收现有向沉淀池设施排放细颗粒物料的

80％，大大减少沉淀池的清理成本，且回收的细砂可用于工程中。

3.3絮凝剂的选择、投放及混合

砂石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，PAC沉降效果最佳，经一次絮凝沉降后，上层清水浊度为0.7。因此，本处理系统选用PAC为絮凝剂。

絮凝剂的投放选用JY型加药成套设备。该设备具有溶药、投加两种功能，由玻璃钢溶药罐、不锈钢叶片推进式搅拌器、加药计量及相应的附件（液位计、Y型过滤器、压力计、阀门等）组成。该投药设备占地小，运行管理方便，且费用不高。

絮凝剂混合采用JT型管式静态混合器。静态混合器设3节混合元件，混合器距沉淀池10m，进药口设在混合器前端距混合器0.3m。采用静态混合器，无需动力，混合效果好。

根据水力学公式计算静态混合器的直径和水头损失。静态混合器参数的计算结果及选型见表1。

3.4平流式沉淀池

汉呷木砂石加工厂废水处理构筑物分别由二个平流式沉淀池组成，其中一个为检修备用。沉淀池采用半地下式。入口采用淹没孔口入流，池内设置配水穿孔墙，出流采用矩形三角堰溢流式集水槽。沉淀池内沿长度方向设置导流墙以改善池内流态。排泥采取吸泥机机械排泥。

3.4.1沉淀池

根据砂石废水絮凝沉降实验，废水表面负荷取1.0m<;sup>3/m2·h，沉淀时间取2h。

池平面积Ｆ：Ｆ＝Ｑ／μ（m2）

式中Q——设计流量，m3/h；

μ——表面负荷，m3/m2·h。

池长L：L＝3.6VT（m)

式中V——水平流速，mm/s；

T——沉淀时间，h。

池宽b：ｂ＝F／L(m)

沉淀池设计参数见表2、3、4。

3.4.2配水穿孔墙

根据孔口入流公式进行配水穿孔墙计算，孔眼过水面积及孔眼个数见表3。

3.4.3出水矩形三角堰

根据矩形三角堰过流公式计算堰上水头、过水流量等，结果见表4。

3.5吸泥机

选用BXM型扫描式泵吸泥机。该机为行车式，以无堵塞液下泵为吸泥动力，泵安装在滑车上，滑车可同时沿池长及池宽方向移动，达到吸泥目的。

3.6压滤机

从沉淀池吸出的泥浆，送入压滤机经压滤后，滤饼运往渣场，滤液回流入沉淀池。本处理系统选用SXY型板框式压滤机。过滤总面积及台数，按以下公式计算：

过滤总面积Ａ：Ａ＝Ｇ／Ｖ

式中A——过滤总面积，m2；

G——污泥负荷（干重)，kg/h；

V——过滤能力，根据污泥特性及设备性能实验确定，kg/m2·h。

压滤机数量Ｎ：Ｎ＝Ａ／ａ

式中Ｎ——压滤机台数，台；

a——单台过滤面积，m2。

该型压滤机为橡胶板框，压滤效果较好。据厂家实验结果，滤饼含固率可达50％，无需再处理可直接运往渣场。

3.7蓄水池

蓄水池为矩形池，采用地下式。沉淀池上清液通过管道自流进入蓄水池，再回用于粗骨料的筛分。

蓄水池容积按4h存水量设计。

4结语

砂石加工系统生产废水是水电站施工中主要的废水来源，妥善处理对电站施工期环境保护非常重要。砂石骨料生产废水悬浮物含量极高，在目前一些电站的废水处理措施中，普遍出现絮凝反应池、沉淀池淤塞，泥渣清理困难等问题。本设计针对上述问题做了大量的调查和研究，尽量采用新工艺、新设备，如采用细砂回收处理器进行废水预处理，不但大大降低了废水中泥沙含量，而且回收的细砂可回用于工程中；絮凝剂在管式静态混合器管道内混合，混合效果好，便于维护管理。虽然本处理系统的运行效果还有待于工程实践的检验，但积累的资料和数据，可为其他水电工程的废水处理提供参考。