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人工砂石加工系统废水处理工艺和设备选型初探刘 伟 涂明刚（中国水利水电第七工程局六分局 四川 彭山）摘 要：本文以云南火烧寨沟人工砂石加工系统废水处理为工程原型，从废水处理石粉回收、澄清、压滤三个阶段入手，分析了各个阶段处理原理，比较了不一样原理下构筑物和设备间优劣，对废水处理工艺选择和设备选型做了具体介绍。关键词：废水处理 工艺选择 设备选型伴随经济发展，因为对工业高度发达负面影响预料不够、预防不利，环境污染日益突出，保护环境也成了大家义不容辞责任和义务。鉴于人工砂石加工系统生产过程中存在着噪音、废水、粉尘等环境问题，针对处理现有砂石加工系统最大污染问题生产废水。因为污水处理方法选择常取决于污水含砂率和最终处理方法，本文以云南火烧寨沟人工砂石加工系统废水处理为工程原型，分析废水处理三个阶段过程中不一样处理机理，从而在不一样处理机理下对应处理工艺和设备比较和选择方面，提出了部分浅见。1、 工程概况糯扎渡水电站在云南省思茅市翠云区和澜沧县交界处澜沧江下游干流上，是澜沧江中下游河段八个梯级计划第五级。距昆明市公路里程为521km。电站总装机容量5850MW（9650MW）；工程枢纽由直心墙堆石坝、左岸溢洪道、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞和左岸地下式引水发电建筑物等组成。火烧寨沟人工砂石加工系统设置于右岸下游火烧寨沟，部署区域靠近沟口。本工程约220104m3混凝土所需粗细骨料。要求系统按粗碎处理能力大于800 t/h设计。共需制备成品砂石料约450104 t，需加工料源约220104 m3（自然方），料源全部从火烧寨沟存碴场回采主体工程可用开挖料。2、 废水处理工艺火烧寨沟人工砂石加工系统废水处理工艺关键由石粉回收、澄清、压滤三个阶段组成，分别对应石粉回收车间、废水处理车间、压滤车间。系统废水处理处理规模550m3/h，其中380 m3/h为回收利用水，其它为新补充水。火烧寨沟砂石系统生产废水关键是主筛分车间、棒磨机车间冲洗废水，生产废水经螺旋洗砂机、脱水筛分车间后聚集至沉淀池，经渣浆泵抽至石粉回收车间，经石粉回收设备回收70%左右石粉后，经过混凝剂投配装置加药，经管道静态混合器混合后，进入高效快速澄清器，澄清处理后完全达成生产用水标准（SS200mg/L）水排放到系统循环清水池，再反复使用到砂石系统生产用水中。其它浓度较大废水排入到浆液池，经碴浆泵抽到箱式压滤机车间处理，压滤出清水再排入到系统循环清水池，供砂石系统生产用水循环使用或达标排放。具体工艺步骤见下图：火烧寨沟人工砂石加工系统废水处理工艺步骤图3、 石粉回收工艺火烧寨沟人工砂石加工系统采取湿法生产，对应加工过程中就存在着随水流失细颗粒，关键成份为石屑和石粉。石粉回收关键目标是最大程度地回收废水中石屑和石粉，用于回掺细骨料，提升成品砂质量，含有显著经济价值，同时为下一阶段废水处理降低了细颗粒含量，降低了后续处理工程量，对应降低了设备投入。下表是火烧寨沟砂石加工系统生产废水取样试验结果，即使石粉总回收效率依据浆料石粉成份含量发生改变，但从石粉回收步骤上说是含有很关键参考价值。石粉回收处理前后污水颗粒含量对比表序号颗 粒 分 级回收前（%）回收后（%）备 注11mm以上2.21微量0.02mm以下颗粒石粉回收意义不大，故未作统计20.074mm1 mm3.37微量30.045mm0.074 mm5.960.2740.03mm0.045 mm1.590.3350.02mm0.03 mm3.240.93以上数据表明了石粉回收为减轻后续废水处理负担中起着关键作用。石粉回收装置关键由水力旋流器、振动筛、渣浆泵三大部分组成。关键石粉回收装置有美国克瑞博斯（KREBS）强力脱水装置、宜昌黑旋风尾砂回收装置。克瑞博斯VDS系列产品性能优越、石粉回收效率高，但价格昂贵、需要另外配置渣浆泵，渣浆泵适适用于大中型且对石粉回收要求高砂石系统。黑旋风ZX系列产品是针对固液混合物分离设计，含有能有效将砂石料系统湿式生产中随水流流失细粒物料脱水、回收、浆液闭路循环方法及较低碴料含水率、性能靠近国外同类设备，细砂回收0.074mm粒级可达95%以上，.0.03mm-0.045mm粒级可达80%以上，使用寿命长等优点，而且价格适中、不需要另外配置渣浆，适适用于中小型砂石系统。火烧寨沟人工砂石加工系统因为要生产碾压混凝土用砂，所以对石粉回收要求高，故选择一台克瑞博斯VDS-512负责整个系统细砂回收，该设备单台处理量550600 m3/h，细砂回收能力2060 t/h，实际应用取得了理想效果。4、 污泥浓缩工艺污泥浓缩关键目标是降低污泥含水率，使污泥体积大为降低，所以能够大幅度降低后续废水处理规模和费用。通常来说，污泥浓缩处理对象是污泥中70%游离水。砂石系统废水处理常见重力浓缩法。重力浓缩法是依据利用颗粒和水密度之差，浓度较稀、粒状颗粒沉淀属于自由沉淀原理，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉。重力浓缩法关键为斜管沉淀池、高效快速澄清器设备。在实际运行中，通常在污泥浓缩前进行调理强处理。所谓污泥调理是改变污泥粒子物化性质，破坏其胶体结构，降低其和水亲和力，从而改善脱水性能。常见污泥加速浓缩方法是加药法，即在污水中加入絮凝剂。4.1斜管沉淀池斜管沉淀池可自行建造，含有结构简单、沉淀面积大、水深低、废水处理量大、澄清效果好等优点，但基建投资高，占地面积大，适适用于大中型且场地宽广砂石废水处理系统。斜管沉淀池工作原理结构图4.2 高效快速澄清器MGS系列高效快速澄清器设备运行无需机械搅拌，水力条件好，对高浊度水澄清效率高，关键用于高浓度含泥砂水澄清分离处理，能快速有效去除水中高浓度悬浮物和有机物，去除率达成95%以上，排泥浓度为2%4%，而且基建投资低，占地面积小，但设备投资大，适适用于场地狭窄砂石废水处理系统。高效快速澄清器单台设备选择不宜偏大，废水处理量较大时，应改为多台等同处理能力设备组，首先提升了系统处理可靠性，其次单台设备处理量偏大时废水处理效果不好。火烧寨沟人工砂石加工系统场地较狭窄，而且坐落在回填基础上，不宜采取斜管沉淀池，在实际生产中采取是高效快速澄清器结合添加混凝剂方法，即废水经过混凝剂投配装置加药，经管道静态混合器混合后，进入高效快速澄清器浓缩澄清处理。MGS-300高效快速澄清器单台处理能力300350 m3/h，所以火烧寨沟砂石系统选择MGS-300高效快速澄清器2台，配合JY-15混凝剂投配装置1台、GW-450管道静态混合器1台进行废水浓缩澄清处理。5、 污泥脱水和干化污泥脱水和干化目标是除去污泥中大量水分，缩小其体积，减轻其重量；通常经过脱水、干化处理后，污泥含水量能从90%左右下降到4060%，体积减小到仅为原来1/101/5。砂石加工系统废水处理通常采取方法关键有自然干化和机械干化两种形式，自然干化通常采取淤泥干化池；机械干化多采取压滤脱水和离心脱水。压滤脱水关键有板箱压滤机、带压式压滤机、真空过滤机等，离心脱水关键有转筒式离心机。据统计，西欧国家经脱水处理污泥占其污泥总量69.3%，其中机械脱水占51.4%、自然干化16.9%、其它1%；关键脱水机械有：转筒离心机、板箱压滤机、压式压滤机、真空过滤机，分别占21.7%，15.8%，11.4%和2.5%。以上数据对砂石系统污泥脱水干化步骤工艺选择和设备选型有着一定实际指导意义。5.1自然干化自然干化关键采取形式是污泥干化池，其中关键干化机理是自然蒸发和渗透。通常经过自然干化处理后出泥含水率可靠近65%。淤泥干化池有投资小、干化效果好、出水稳定等优点，但淤泥干化池占地面积较大、处理周期长、处理规模小，通常仅适适用于中小规模且废水处理量不大砂石废水处理系统。5.2 机械脱水和干化（1）板箱压滤机板箱压滤机是最早应用于污泥脱水机械，适适用于多种悬浮液固液分离，含有间歇操作、基建投资大，过滤能力低等特点，但其滤饼含固率高、药剂用量少，而且滤液清，可直接被砂石系统生产用水循环利用。（2）带压式压滤机带压式压滤机是合成有机聚合物（高分子絮凝剂）发展结果，含有连续工作、制造轻易、操作管理简单、隶属设备较少等优点，但因为絮凝剂价格较贵，使得其废水处理运行费用较高。（3）转筒式离心机转筒式离心机采取是离心浓缩法。离心浓缩法是利用污泥中固体即污泥和其中液体即水之间密度有很大不一样，所以在高速旋转离心机中含有不一样离心力，从而能够使二者分离。通常离心浓缩机能够连续工作，出泥含固率可达4%以上。利用离心机使污泥中固、液分离时，离心力场可达成重力场1000倍以上，单机处理量大、基建和占地少、操作简单、自动化程度高，而且可不投入或少投入絮凝剂，但动力费用较高。转筒式离心机工作原理结构图火烧寨沟人工砂石加工系统借鉴了以往工程成功经验因为板箱式压滤机诞生早，经过多年运行，设备成熟可靠，运行成本较低，所以选择XMZ630/1500板箱式压滤机，关键负责MGS-300高效快速澄清器处理后高浓度淤泥。该设备压滤面积560-1180 m2，单台污泥脱水能力2030 t/h，故配置2台。实际运行过程中，出水浓度SS200mg/L，完全满足砂石系统生产用水要求，取得了良好效果。 、 结束语本文仅以火烧寨沟人工砂石加工系统废水处理为工程原型，所以在设备选型方面难免有一定不足。比如在污泥浓缩阶段除本文介绍外，还有平流沉砂池、曝气沉砂池、加速澄清池、水力循环澄清池、脉冲澄清池、悬浮澄清池等，其工作原理和结构也不尽相同，所以需要我们不停对新工艺、新方法进行尝试和探究，总结出砂石加工系统废水处理投资少、效果好方案，这才是人工砂石加工系统废水处理工艺和设备选型最终目标。