狭小场地中小型砂石加工系统废水循环回用技术.pdf

100000000000狭小场地中小型砂石加工系统废水循环回用技术郭廷凯/中国水利水电第十二工程局有限公司【摘要】结合安徽某抽水蓄能电站砂石加工系统废水处理实例，解决砂石系统场地布置狭小及系统产生的废水处理难题，采用三级布置的“集水沉淀+细砂回收十高密度沉淀十机械脱水”多种技术相结合综合动态废水循环回用技术，使废水既能循环回用，又能实现“零排放”。该技术具有高效处理、循环回用、绿色环保、节约用水用地等特点，对类似抽水蓄能电站工程砂石加工系统废水处理具有借鉴意义。【关键词】废水循环回用砂石加工系统抽水蓄能“零排放”1概述在抽水蓄能电站建设期间，砂石加工系统产生高浊度废水处理一直是施工现场管理的难点和施工环保关注的重点，尤其是对大多数砂石加工系统难以提供一整块场地进行布置，从而进一步增加了废水处理的难度。因此，本文以安徽某抽水蓄能电站为例，对狭小场地条件下的砂石加工系统废水处理进行研究，以解决上述问题并推广应用。安徽某抽水蓄能电站位于皖南山区，是安徽省“十二五”规划重点工程和在建最大抽水蓄能电站，电站总装机容量18 0 0 MW（6 X 30 0 M W）。电站投产以后，将主要服务于华东电网，承担电力系统调峰、填谷及紧急事故备用等任务。某抽水蓄能电站的砂石料加工系统规模按混凝土浇筑高峰强度3.0 万m/月设计（含垫层料、反滤料、公路路面碎石料等加工），砂石加工系统成品砂石料生产能力为18 8 t/h，其中人工砂生产能力约70t/h，毛料设计处理能力2 45 t/h，属于中小型人工砂石加工系统工程。2矿砂石加工系统废水处理存在问题与研究现状某抽水蓄能电站中小型人工砂石加工系统废水来源主要是筛洗车间对40 mm以下的混合料进行筛分冲洗分级送人各成品料仓过程中产生的，主要为细砂、石粉悬浮物。该废水具有浊度高、粗颗粒含量高、排放量大的特点。另外砂石加工系统布置场地狭小，仅沿山坡分345m、36 0 m 和37 5 m三个高程平台可以利用，无法在同一高程平面布置废水处理系统。在抽水蓄能电站中常用的废水处理方法有自然沉淀法、加药沉淀法和污水净化器处理法。（1）自然沉淀法运行操作简单且费用较低，但修建场地规模较大。（2）加药沉淀法主要用沉淀池种类有平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池、斜板（管）式沉淀池。1）平流式沉淀池适用于大、中、小型污水处理，构造简单且费用较低，沉淀效果好，工作性能稳定，但修建场地规模较大。2）竖流式沉淀池适用于小型污水处理，沉淀效果较好，占地面积小，排泥容易，但需水池深度大，施工困难，造价高。3）辐流式沉淀池适用于大型污水处理，沉淀效果好，采用机械排泥，运行较好，管理较简单，但修建场地规模较大。4）斜板（管）式沉淀池适用于中、小型污水处理，运用浅池原理，沉淀面积增大、沉淀效率高、产水量大，加药量低、投资省、占地少，但维护管理较难，排泥效果差，使用一段时间后需更换斜板（管）。（3）污水净化器处理法处理效果好且运行操作简单，但污水净化器对进水浓度要求必须小于6 0 0 0 0 mg/L，若进水超过此限制浓度，则出水的水质会受到影响。一般情况下，砂石加工系统废水浓度都会超过6 0 0 0 0 mg/L，因此，需要在进人污水净化器前进行废水机械预处理及加11狭小场地中小型砂石加工系统废水循环回用技术人大量的药物，运营及设备整体费用较高。3废水循环回用技术针对工程废水处理规模、废水来源、场地布置、排放要求等特点，经过多种方案对比分析，研究出“级联式砂石加工系统废水处理技术集成创新”一一三级布置的“集水沉淀十细砂回收十高密度沉淀十板框式压滤机”多种技术相结合的综合动态处理中小型人工砂石加工系统废水系统，达到废水循环回用的效果。该技术主要包括细砂回收技术、高密度沉淀废水处理技术、板框式压滤机机械脱水技术及高程差反冲洗技术。3.1技术原理细砂回收主要采用渣浆泵（配套电机）、旋流器、ZJS型直线振动脱水筛、清洗槽、返料箱等组成的细砂回收装置。细砂回收装置的渣浆泵将清洗槽内的砂水混合物输送至旋流器，离心分级浓缩的细砂经旋流器的沉砂嘴提供给振动筛，经振动筛脱水后，细砂与水有效分离，并经振动筛排料口送至胶带机并输送至成品砂仓，少量细砂、泥等经返料箱再回到清洗槽。高密度沉淀废水处理主要分为混凝区、絮凝区、预沉淀区、斜板沉淀区和浓缩区五个部分。其主要过程为：原水先投加混凝剂，通过搅拌器的搅拌作用，保证一定的速度梯度，使混凝剂与原水快速混合；进人絮凝池，再先后投加絮凝剂（PAM、PA C），在池内搅拌机的搅拌下，对水中悬浮固体进行剪切，重新形成更大的易于沉降的絮凝体；进人沉淀池，沉淀池分为预沉区及斜管沉淀区，在预沉区中，易于沉淀的絮体快速沉降，未来得及沉淀以及不易沉淀的微小絮体被斜管捕获，最终高质量的出水通过池顶集水槽收集排出。高密度沉淀池适用于大、中、小型污水处理，应用范围广。板框式压滤机机械脱水技术主要是依靠压紧装置将滤板压紧，再将悬浮液用泵压入滤室，通过滤布来达到将固体颗粒和液体颗粒分离的目的。高程差反冲洗技术主要是利用废水处理的主要工序设施布置的高程差，通过水流反向通过过滤层，使过滤层扩张和浮悬，过滤层通过水流的剪切力和颗粒物的撞击摩擦除掉污渍，使其从过滤层上剥离并和反冲洗水一起排出来。3.2工艺方法与流程该系统主要包括废水集中池、细砂回收装置、高密度沉淀池、板框式压滤机、清水池等。整个工艺流程为：将砂石骨料加工系统施工生产的废水及周边经排水（暗）沟的汇集水引排至废水集中池，集中池废水沉淀后经螺旋洗砂机将生产废水与人工砂分离，施工废水经过高密度沉淀池，清水部分流至清水池，污泥部分抽至板框式压滤机，进行机械脱水。通过板框式压滤机挤压及滤布过滤后，一部分清水流至清水池，一部分废水经泥浆泵抽至浓缩池循环过滤；板框式压滤机挤压后底部产生一部分浓缩的、脱水的污泥泥饼直接排人泥饼池中，后续运至当地砖厂用作制砖的原材料，对于弃料起到回收利用、节能环保的效果；另一部分弃渣采用装载机、自卸车运送至指定弃渣场。最后通过抽水泵将清水池的水抽至中小型人工砂石加工系统，实现废水循环回用。另外，在细砂回收装置将废水输送至高密度沉淀池时，管道底部安装反冲洗设备进行废水污泥的冲洗，避免发生输送管道的污泥固结、堵塞问题。3.3工艺特点（1）采用细砂回收装置对废水进行预处理，不仅能有效处理大颗粒泥沙，而且还能对废水中石粉、细砂等进行回收利用，调整了人工砂的细度模数和石粉含量，显著增加经济效益。（2）采用高密度沉淀池废水处理技术，集良好的机械混合、絮凝、澄清和高效混合于一体，充分利用了动态混凝、加速絮凝原理和浅池理论，与传统沉淀池相比，具有处理效率高、占地面积小、出水浊度低的特点。（3）采用板框式压滤机机械脱水技术使排出的污水过滤成污泥饼，通过装载机装至自卸车一部分运送至指定弃渣场，另一部分运送至附近的砖厂，这既能够缓解弃渣场的用地紧张问题，又能废物利用，显著增加经济效益和社会效益。（4）通过选用适宜场地及处理设备，合理布置在三个高程平台上，既有效解决场地布置小、场地分散的难题，又能利用平台的高程差进行反冲洗污泥输送管道和沉淀池解决污泥固结、堵塞的难题。（5）废水经过处理后形成清水可供利用，不仅能够节约水资源，又能满足废水零排放的要求，保护了周边环境。4工程应用及运行效果废水循环回用技术已在安徽某抽水蓄能电站中小型人工砂石废水系统中应用，系统布置主要规划为：将废水集中池、细砂回收装置布置在37 5 m平台，高密度沉沙池及板框式压滤机布置在36 0 m平台，清水池布置在345m平台。该工程中细砂回收主要选用HS-04-350型细砂回收装置，其最大可回收排放总量中8 5%的细颗粒物料，单机处理能力为16 2 m/h，现场实测每小时回收的细砂约8 t，根据砂石加工系统每天生产10 h、每年生产30 0 d计算，每年能够回收2.4万t细砂，人工砂单价为5 2.3元/t，每年可以获得的12 5 万元的收益。由于细砂回收12土石方与导截流工程装置回收的细砂可均匀地掺入水洗后的粗砂中，有效地降低了人工砂细度模数，使成品砂的细度模数达到了合同要求，同时降低了细砂流失量而减少环境污染。板框式压滤机主要选用XY-450-1500-30u型进行机械脱水，根据回收的细砂可知，每年可以减少2.4万t的泥饼通过自卸车运送到弃渣场。板框式压滤机车间泥饼池至弃渣场的运距约3km，按1元/（tkm）计算，可减少泥饼运输成本的7.2 万元；同时通过板框式压滤机挤压后污泥饼直接排人泥饼池中，后运至当地砖厂用作制砖的原材料，弃料起到回收利用、节能环保的效果。这不仅解决了弃渣场用地紧张的问题，而且获得了良好的经济效益和社会效益。该工程采用高密度沉淀池技术，其中污水循环部分使污泥和水之间的接触时间较长，从而使耗药量（PAM和PAC）低于其他沉淀装置的30%，降低了施工成本；同时高密度沉淀池为公认的最紧凑型沉淀池，大大减少了占地面积及施工造价，具有良好的经济效益。该工程采用废水循环回用技术，水质经过处理后，经宇驰检测公司现场检测SS达到6 mg/L，远远满足污水综合排放标准的要求，其检测结果见表1。废水处理效果良好，达到了循环使用、零排放的目标。表1废水检测结果表检测结果序号检测项目单位砂石料生产废水处理后废水1pH值9.777无量纲2浊度8X1031X103度3化学需氧量3810mg/L4悬浮物1.61056mg/L5氨氮0.4850.24mg/L经现场监测该技术的废水处理效率高达90%，中小型人工加工砂石料加工高峰期用水量为90 m/h，每小时可生成清水8 1m/h，每天砂石加工生产大约10 h，循环使用的废水大约8 10 m，砂石料加工生产除系统检修、保养、节假日外或其他不可抗拒原因导致的停工外，砂石料加工系统每年大约工作30 0 d，每年大约节省24.3万m的施工用水，按当地的工业用水单价1.5 元/m计，每年大约可节省36.45 万元，既解决了水源短缺问题，又获得了良好的经济效益。该工程在运行期间未发生一件由水资源污染造成的投诉案件，不仅满足绿色环保施工的要求，而且还得到业主和监理的一致好评。5结语安徽某抽水蓄能电站通过采用“级联式砂石加工系统废水处理技术集成创新”一三级布置的“集水沉淀十细砂回收十高密度沉淀十板框式压滤机”多种技术相结合的综合动态处理废水系统，达到废水循环回用的效果。处理后的出水不仅满足排放要求（SS含量不大于70mg/L），甚至可以达到6 mg/L，废水回收利用率高达90%，占地面积小且满足场地规划要求，解决了砂石系统高浊度废水处理、布置场地狭小、污泥管固结与堵塞结、弃渣场用地紧张等难题，取得废水循环回用、细砂回收利用、泥饼回收利用等经济效益，实现废水“零排放”、节约用水、节俭用地、施工环保的目标。该技术已陆续在两河口水电站、宁海抽水蓄能电站等多个工程中成功应用，取得了良好的经济效益和社会效益，可为今后类似抽水蓄能电站砂石加工系统废水处理提供参考。