兩河口水電站人工骨料加工系統(tǒng)廢水處理工藝淺析

王文學(xué)，曹龍濱，牛有江

(中國水利水電第五工程局有限公司第一分局，四川雙流，610225)

1 工程概況

兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內(nèi)的雅礱江干流上，為雅礱江中下游梯級電站的“龍頭水庫”。壩址位于慶大河河口以下約1.8km河段上，控制流域面積6.57萬km2，壩址處多年平均流量663m3/s，水庫正常蓄水位為2865m，相應(yīng)庫容101.54億m3，調(diào)節(jié)庫容65.6億m3，具有多年調(diào)節(jié)能力。電站總裝機(jī)容量276萬kW，多年平均發(fā)電量110.59億kW·h。

兩河口水電站人工骨料加工系統(tǒng)，建于兩河口水電站壩址下游約3km的左下溝緩坡地。系統(tǒng)設(shè)計生產(chǎn)能力為210t/h，滿足混凝土總量約50萬m3，澆筑高峰期月平均強(qiáng)度約3.2萬m3的要求。系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水主要是凈化骨料所需沖洗用水、除塵所需的霧化用水以及其它輔助生產(chǎn)用水，廢水總量約150～190t/h。

2 廢水處理規(guī)模及水質(zhì)要求

2.1 處理規(guī)模

根據(jù)兩河口水電站人工骨料系統(tǒng)成品骨料的生產(chǎn)能力進(jìn)行分析，每生產(chǎn)1t成品骨料大約消耗0.5～0.8m3水，計入生產(chǎn)過程中水的損耗，系統(tǒng)廢水處理量約為190 m3/h。

2.2 水質(zhì)要求

通過對生產(chǎn)廢水現(xiàn)場取樣分析，生產(chǎn)廢水中懸浮物的濃度約為180000 mg/L，故系統(tǒng)廢水處理的主要目標(biāo)就是降低廢水中的懸浮物濃度。根據(jù)兩河口水電站工程相關(guān)技術(shù)要求，廢水經(jīng)處理后的出水水質(zhì)懸浮物濃度應(yīng)≤200mg/L，回收后的廢水全部回用至骨料系統(tǒng)。

3 廢水處理工藝

因骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水的泥砂含量較高，結(jié)合類似工程實例并綜合考慮場地限制及出水水質(zhì)要求等實際情況，廢水處理主要采取物理化學(xué)處理法——混凝法，然后經(jīng)平流沉淀池、斜管沉淀池二級沉淀后，流至清水池內(nèi)，最后由清水泵將處理后的廢水引至高位水池系統(tǒng)循環(huán)利用。具體工藝流程見圖1。

圖1 人工骨料加工系統(tǒng)廢水處理工藝流程

4 砂回收工藝

兩河口水電站人工骨料加工系統(tǒng)采用半濕法生產(chǎn)，廢水中含砂量較高，造成砂料流失嚴(yán)重。而流失砂料的主要成分為細(xì)粒料和石粉，故回收砂料可最大限度地回收廢水中的細(xì)粒料和石粉，以用于回?fù)郊?xì)骨料，提高成品砂的質(zhì)量，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。同時，可降低下一階段的廢水處理工作量，減少相應(yīng)的投資。

本著經(jīng)濟(jì)、合理、高效的原則，系統(tǒng)選用1臺XLCS2000砂水分離器，該設(shè)備單臺處理水量200L/s;搬運能力6m3/h，功率1.5kW，轉(zhuǎn)速5.5r/min。其工作原理為:砂水混合液從分離器一端頂部輸入水箱，混合液中較大砂粒將沉積于底部，在螺旋的推動下，砂粒沿斜的U型槽底提升，離開液面后繼續(xù)推移一段距離，在砂粒充分脫水后經(jīng)螺旋輸送機(jī)將砂輸送至原系統(tǒng)膠帶輸送機(jī)，并與原系統(tǒng)成品砂混合后進(jìn)入成品料倉。與砂分離后的水則從溢流口流入渠道，進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。

該設(shè)備投入使用后，砂分離率較高，可分離出粒徑較大的顆粒，且采用螺旋輸送方式，設(shè)備便于維護(hù)，取得了理想效果。

5 絮凝工藝

廢水經(jīng)砂水分離器進(jìn)入污水池進(jìn)行二次沉淀之前，采用加藥絮凝法對廢水中的污泥進(jìn)行預(yù)處理。即向廢水中投入絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)，將廢水中各膠體顆粒的穩(wěn)定性破壞，在水力條件下，通過膠粒間相互碰撞和聚焦，形成易于從水中分離的絮狀物質(zhì)。PAC由設(shè)立在污水處理廠的加藥間拌制。加藥間最大投加量30mg/L，投加濃度為8%，內(nèi)設(shè)溶液池2個，每個溶液池各安置攪拌機(jī)1臺，采用計量泵對藥劑量進(jìn)行計量。

6 二次沉淀工藝

受骨料系統(tǒng)料源影響，廢水中含泥量較大，廢水經(jīng)砂水分離器處理后，污泥含量仍然較高，采取何種方法處理廢水污泥，成為廢水處理的一大難題。通過參考近年來國內(nèi)污水處理的成功經(jīng)驗并結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，最終確定采用二級沉淀法。即設(shè)置4座平流沉淀池(分2組，每組2座)、1座斜管沉淀池對廢水進(jìn)行二次沉淀。沉淀池布置見圖2。

圖2 人工骨料加工系統(tǒng)廢水處理廠房結(jié)構(gòu)布置

6.1 平流沉淀池

平流沉淀池是本系統(tǒng)污水處理工藝流程中關(guān)鍵的一個工藝單元。污水處理系統(tǒng)設(shè)置1#、2#、3#、4#共4座平流沉淀池(分2組，每組2座)，單池尺寸13m×7m×4.5m，有效池深4m。池底部設(shè)置儲砂梯形槽，槽內(nèi)設(shè)置穿孔排泥管2根(管徑為DN200，兩管外壁間距為0.3m，末端用盲板封堵)。經(jīng)砂水分離器預(yù)處理的廢水進(jìn)入平流沉淀池，廢水內(nèi)的污泥已凝聚為絮狀懸浮顆粒，因其與水存在密度差，在重力作用下進(jìn)行絮凝沉降，其沉降速度隨水深的增加而加快，且大顆粒逐漸追上小顆粒發(fā)生碰撞，最后凝聚于池底完成沉淀。沉淀后的處理水進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)行二級沉淀，池底污泥通過渣漿泵經(jīng)DN200穿孔排泥管進(jìn)入脫水車間進(jìn)行脫水處理。廢水經(jīng)過平流沉淀池后，近95%的污泥已去除，此時廢水含干泥量約為0.27t/h，容積約為0.15m3/h。

6.2 斜管沉淀池

廢水經(jīng)平流沉淀池處理后，剩余污泥進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)行二次沉淀。斜管沉淀池尺寸13×7×4.5m，斜管內(nèi)徑φ30mm，斜長1m，傾角60°，共75m2，單池處理能力190m3/h。池底布置穿孔集水槽，孔口直徑20mm，單側(cè)開孔21個，均勻布置。出水槽寬度1m，槽高為1.0m。

斜管沉淀池利用淺池理論原理，通過降低池深，增加池內(nèi)水平流速的原理去除水中懸浮顆粒。本系統(tǒng)斜管沉淀池采用設(shè)置在池兩端的XHX－13行走式泵吸吸泥機(jī)，對底泥進(jìn)行抽取。其主要結(jié)構(gòu)由行走工作橋、刮臂、刮泥板、傳動裝置組成。當(dāng)廢水由進(jìn)水口進(jìn)入斜管沉淀池后，廢水內(nèi)的懸浮顆粒仍靠重力作用在池內(nèi)淺層中相互運動并分離，完成沉淀。此時啟動吸泥泵，使吸泥機(jī)沿設(shè)置在沉淀池寬度方向上的軌道向前行走，池底污泥經(jīng)吸泥喇叭口收集排入污泥溝，吸泥機(jī)動行至沉淀池的另一端，當(dāng)機(jī)上的行程開關(guān)碰撞到軌道上的限位板后，吸泥機(jī)反向行駛，繼續(xù)工作，完成池底底泥抽取并將底泥回流至平流沉淀池，如此反復(fù)進(jìn)行。沉淀后的處理水由出水槽進(jìn)入清水池，最后由清水泵抽至回位水池回收利用。

另外，為了運行管理方便和節(jié)約運行成本，在平流沉淀池與清水池之間架設(shè)一條管線，廢水經(jīng)平流沉淀池初級沉淀后，出水若滿足回用水標(biāo)準(zhǔn)，可以直接將其輸送至清水池儲備;出水水質(zhì)較差時，關(guān)閉該管道，使處理水進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)行二次沉淀處理，再進(jìn)入清水池儲備。同時，斜管填料容易堵塞，須定期根據(jù)出水水質(zhì)情況徹底清理池內(nèi)淤泥。斜管沉淀池在徹底清理池內(nèi)淤泥時，利用平流池與清水池相連管線，確保廢水處理廠的連續(xù)運行。

7 污泥脫水工藝

此工藝主要對由渣漿泵吸收的平流沉淀池底泥進(jìn)行脫水處理，其產(chǎn)生的泥餅經(jīng)水平螺旋輸送機(jī)輸送至污泥池，最后裝自卸車運至3#渣場。本系統(tǒng)采用ZNDY型帶式壓濾機(jī)對污泥進(jìn)行脫水處理，共分為泥漿濃縮、脫水兩步施工工藝。具體如下:

7.1 泥漿濃縮

泥漿濃縮仍然采用混凝法。即向泥漿內(nèi)投放稀釋的絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)，使之與污泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并根據(jù)污泥性能調(diào)節(jié)絮凝劑和污泥的混合比，使污泥達(dá)到最佳的凝聚狀態(tài)。絮凝劑PAM加藥裝置根據(jù)所需藥劑濃度在配藥箱內(nèi)配制，經(jīng)過攪拌箱攪拌均勻后投入加藥箱，最后由加藥泵將藥劑投入至凝聚攪拌筒內(nèi)，與泥漿進(jìn)行濃縮。本廢水處理系統(tǒng)聚丙烯胺投加量，每噸干泥0.3kg，調(diào)制濃度為0.2～0.3%。

7.2 泥漿脫水

泥漿濃縮后進(jìn)入ZNDY帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水。其工作原理為:在快速排水機(jī)構(gòu)的作用下，泥漿內(nèi)大量的水快速通過網(wǎng)帶濾除，然后經(jīng)卸污裝置至脫水機(jī)重力脫水段。在重力作用下，泥漿內(nèi)大部分游離水通過網(wǎng)帶濾除，隨著網(wǎng)帶的動行，污泥被夾在兩條濾帶之間的“楔”形擠壓段，污泥在“楔”型擠壓段中一方面得到平整，另一方面受到輕度擠壓開始進(jìn)行預(yù)壓脫水。接著進(jìn)入“S”形壓力脫水段被上、下兩層濾帶中間若干個由大到小的輥筒反復(fù)擠壓、剪切，逐步脫水而形成濾餅，而后濾餅通過卸料裝置從濾帶上剝離，最后用0.6MPa的清水對各濾帶進(jìn)行清洗，以達(dá)到濾帶再生的目的，泥漿脫水工作結(jié)束。ZNDY型帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 ZNDY型帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)

污泥脫水處理系統(tǒng)每天可處理由平流沉淀池產(chǎn)生的污泥漿530m3，處理能力可達(dá)到40m3/h。其出水濃度SS≤200mg/L，完全滿足兩河口水電站人工骨料系統(tǒng)廢水處理水質(zhì)要求。

8 結(jié)語

兩河口水電站在人工骨料廢水處理系統(tǒng)建成投產(chǎn)后，每天運轉(zhuǎn)12h，可處理2280m3生產(chǎn)廢水，處理后的廢水回送至砂石骨料系統(tǒng)重新利用，達(dá)到了施工廢水零排放的目的，得到了業(yè)主、監(jiān)理工程師及環(huán)保局的一致好評。

兩河口水電站在人工骨料廢水處理方面雖取得成功，但系統(tǒng)仍采用較為傳統(tǒng)的污水處理設(shè)計理念。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對環(huán)境保護(hù)的要求已逐步增高，這就要求我們不斷地對污水處理新工藝、新方法進(jìn)行大膽嘗試和探究，總結(jié)出一套投資少、廢水處理效果好的科學(xué)、先進(jìn)的設(shè)計方案，以達(dá)到廢水“零”排放、環(huán)境“零污染”的目的。

〔1〕王良均，吳孟周.污水處理技術(shù)與工程實例.北京:中國石化出版社.2006.