觀(guān)音巖水電站砂石加工系統(tǒng)廢水回收利用設(shè)計(jì)

虎元強(qiáng)

(四川二灘國(guó)際工程咨詢(xún)有限責(zé)任公司，四川成都 610072)

1 砂石生產(chǎn)廢水來(lái)源

根據(jù)我國(guó)關(guān)于工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放的有關(guān)法律法規(guī)及招標(biāo)文件關(guān)于廢水排放和環(huán)境保護(hù)的相關(guān)規(guī)定，觀(guān)音巖水電站砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水必須經(jīng)綜合處理達(dá)標(biāo)后方可排放。結(jié)合該砂石系統(tǒng)各個(gè)用水點(diǎn)的使用情況，水源主要來(lái)自金沙江江水，利用工區(qū)取水泵站直接抽取750m3/h水量用于成品砂石系統(tǒng)砂石生產(chǎn)及運(yùn)行。廢水排放主要來(lái)自第一篩分車(chē)間、大石補(bǔ)充車(chē)間和第三篩分車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程中的沖洗水，共計(jì)1 880m3/h。

(1)第一篩分車(chē)間安裝的主要設(shè)備有4臺(tái)重型圓振篩2YKRH2460、4臺(tái)雙螺旋洗石機(jī)2WCD1118和4臺(tái)直線(xiàn)脫水篩ZKR1445。單臺(tái)圓振篩用水設(shè)計(jì)量為 100m3/h，單臺(tái)洗石機(jī)耗水量為 200～250m3/h。篩面噴淋水量直接進(jìn)入洗石機(jī)。第一篩分車(chē)間總的用水量為洗石機(jī)清洗骨料用水量并留有適當(dāng)富裕量。第一篩分車(chē)間需水量為1 350m3，考慮石料的吸收和損耗，第一篩分車(chē)間的污水量為1 310m3。

(2)大石補(bǔ)充車(chē)間安裝有圓振篩YKR2460 1臺(tái)。主要用水為骨料噴淋用水，按骨料噴淋的實(shí)際用水量并留有適當(dāng)富裕量，大石補(bǔ)充車(chē)間的需水量為200m3/h，考慮石料的吸收和損耗，大石補(bǔ)充車(chē)間的污水量為190m3。

(3)第三篩分車(chē)間安裝有2臺(tái)YKR1845圓振篩，主要用水為骨料的噴淋用水，按骨料噴淋的實(shí)際用水量并留有適當(dāng)富裕量，每臺(tái)振動(dòng)篩按200m3/h考慮用水，因此第三篩分車(chē)間總需水量為400m3/h，考慮石料的吸收和損耗，第三篩分車(chē)間總污水量為380m3/h。

(4)細(xì)碎車(chē)間、超細(xì)碎車(chē)間、第四篩分車(chē)間主要是車(chē)間除塵用水及車(chē)間衛(wèi)生沖洗用水，每個(gè)車(chē)間設(shè)計(jì)用水量為10m3/h，中碎車(chē)間、第二篩分車(chē)間，每個(gè)車(chē)間設(shè)計(jì)用水量為10m3/h，總用水量50m3/h。

2 廢水處理工藝

觀(guān)音巖水電站砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中排放廢水處理工藝:砂水分離→石粉回收→泥水濃縮沉淀→污泥干化→清水回收。對(duì)泥水沉淀濃縮過(guò)程中排放的污泥采用機(jī)械干化脫水工藝原理。

(1)根據(jù)施工布局以及節(jié)約資源，第一篩分車(chē)間和大石補(bǔ)充車(chē)間采用3臺(tái)QC3型鏈板刮砂機(jī)聯(lián)合處理方案。將第一篩分車(chē)間和大石補(bǔ)充車(chē)間共計(jì)1 500m3/h污水集中經(jīng)3臺(tái)QC3型鏈板刮砂機(jī)回收，單臺(tái) QC3型鏈板刮砂機(jī)水處理量為250～500m3/h，刮砂量為10～30t/h，經(jīng)3臺(tái)QC3型鏈板刮砂機(jī)回收后有1 400m3/h溢水進(jìn)入一級(jí)豎流沉淀池處理。通過(guò)后期運(yùn)行實(shí)踐，由于骨料包裹石粉和含泥量較大，鏈板刮砂機(jī)處理能力不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要，經(jīng)進(jìn)一步探討，采取黑旋風(fēng)和鏈板刮砂機(jī)聯(lián)合處理。實(shí)踐證明，黑旋風(fēng)和鏈板刮砂機(jī)聯(lián)合處理方案處理粉和含泥量較大的污水較之單一設(shè)備系統(tǒng)處理在很大程度提高了設(shè)備的處理能力。

(2)第三篩分車(chē)間采用1臺(tái)QC3型鏈板刮砂機(jī)，將車(chē)間的380m3/h污水經(jīng)1臺(tái)QC3型鏈板刮砂機(jī)回收，單臺(tái)QC3型鏈板刮砂機(jī)水處理量為250～500m3/h，刮砂量為10～30t/h，經(jīng)QC3型鏈板刮砂機(jī)回收后有350m3/h溢水進(jìn)入一級(jí)豎流沉淀池處理。

(3)為提高濃縮、沉淀效果，保證出水達(dá)標(biāo)，向豎流沉淀池(一級(jí)沉淀池)和斜管沉淀池(二級(jí)沉淀池)進(jìn)水管投加聚丙烯酰胺，投加量分別為0.5 mg/L。豎流沉淀池底泥自流到污泥干化車(chē)間內(nèi)，經(jīng)4臺(tái)GPS1837高頻振動(dòng)篩處理并回收，脫水后的廢渣落入高頻振動(dòng)篩底部的卸料斗，用自卸汽車(chē)輸送到棄渣堆，再至渣場(chǎng)堆放。處理后的水自流進(jìn)入集水池經(jīng)GMZ150－40－300渣漿泵(2臺(tái))加壓至豎流沉淀池繼續(xù)循環(huán)處理。斜管沉淀池底泥自流到污泥干化車(chē)間內(nèi)，經(jīng)2臺(tái)GP96－8盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)處理并回收，脫水后的廢渣落入盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)的卸料斗，用自卸汽車(chē)輸送到棄渣堆，再運(yùn)至渣場(chǎng)堆放。處理后的水自流進(jìn)入集水池經(jīng)GMZ150－40－300渣漿泵(2臺(tái))加壓至豎流沉淀池繼續(xù)循環(huán)處理。

3 廢水處理系統(tǒng)布置

廢水處理系統(tǒng)包括細(xì)砂回收車(chē)間、豎流沉淀池(一級(jí)沉淀池)、斜管沉淀池(二級(jí)沉淀池)、清水池及清水泵站、高位水池、集水池及渣漿泵站等。

廢水處理回收工藝和效果受廢水含泥量和廢水顆粒級(jí)配的影響較大。石料經(jīng)破碎篩分沖洗后為成品料，開(kāi)挖運(yùn)輸破碎過(guò)程產(chǎn)生的廢料，經(jīng)水沖洗落入水中，廢水中的主要雜質(zhì)為泥渣和石粉。廢水處理系統(tǒng)主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型的主要技術(shù)參數(shù)是依據(jù)廢水量和水中含泥量來(lái)確定。受料源覆蓋層、地質(zhì)結(jié)構(gòu)(如泥化夾層)和沖洗水量不均勻性等因素的影響，廢水中含泥濃度較難確定，而且變化范圍較大。根據(jù)類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)，砂石加工系統(tǒng)篩分車(chē)間和制砂車(chē)間未經(jīng)任何處理的廢水中混合液含泥量約為160kg/m3，含泥濃度高達(dá)16%。為減輕廢水處理系統(tǒng)的除泥(渣)負(fù)荷，節(jié)約投資，要求采取以下措施減少?gòu)U水處理廠(chǎng)廢水中的含泥量:(1)料場(chǎng)開(kāi)采時(shí)嚴(yán)禁將剝離層和無(wú)用層的泥土混入石料進(jìn)入生產(chǎn)車(chē)間;(2)在粗碎車(chē)間將毛料中小于20mm的渣料去除;(3)廢水處理系統(tǒng)排水渠進(jìn)口設(shè)格柵，格柵間隙凈寬2.5mm，防止碎石塊進(jìn)入，影響水處理效果;(4)一篩車(chē)間廢水進(jìn)行預(yù)處理，截留≥1.25mm砂料以減少?gòu)U水處理系統(tǒng)廢水的含泥砂量并減輕粗顆粒對(duì)濾布的磨損。

采取上述措施后，廢水處理系統(tǒng)進(jìn)口含泥砂量按60t/h設(shè)計(jì)，各廢水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)如下:

3.1 豎流沉淀池(一級(jí)沉淀池)

結(jié)合國(guó)內(nèi)礦山及冶金行業(yè)水處理成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，一級(jí)沉淀池采用豎流沉淀池結(jié)構(gòu)，可有效截留規(guī)定粒徑以上的泥砂和石粉，減少后續(xù)工序的處理量，降低處理費(fèi)用，保證系統(tǒng)的水處理回收利用率。一級(jí)沉淀池設(shè)8座平面尺寸為長(zhǎng)×寬×高=10m×10m×10.7m的豎流沉淀池，采用并聯(lián)方式布置，豎流沉淀池布置在1 060m高程平臺(tái)上，處理來(lái)自一篩車(chē)間、大石補(bǔ)充車(chē)間、三篩車(chē)間、污泥干化車(chē)間共2 290m3/h的污水量(其中540m3/h的污水量為循環(huán)水量)，污水在池中的停留時(shí)間為1.5h，污水在豎流沉淀池中的上升速度為0.000 7m/s;設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為2.5m3/(m2·h)，設(shè)計(jì)中心圓管直徑1.5m，中心管喇叭口直徑2m。底泥由自然高差排入污泥干化車(chē)間。

3.2 斜管沉淀池(二級(jí)沉淀池)

經(jīng)過(guò)豎流沉淀池的初沉淀回收水1 640m3/h和來(lái)自金沙江取水泵站的補(bǔ)充用水750m3/h進(jìn)入斜管沉淀池沉淀，二級(jí)沉淀池設(shè)一座平面尺寸為長(zhǎng)×寬×高=25.5m×12.4m×7.98m的斜管沉淀池，斜管沉淀池設(shè)在1 060m高程平臺(tái)上，處理2 000m3/h的污水量，污水在斜管沉淀池的停留時(shí)間為4.76min，水體在斜管沉淀池中的上升速度為3.5mm/s;設(shè)計(jì)液面負(fù)荷為2.5mm/s，斜管采用聚氯乙烯塑料板熱軋成六角形，壁厚0.4mm，內(nèi)切圓直徑25mm，水平斜角60°，斜管斜長(zhǎng)1m;設(shè)計(jì)斜管頂部以上清水區(qū)高度1.5m，斜管底部以下配水區(qū)高度1.5m。底泥由自然高差排入污泥干化車(chē)間。

3.3 細(xì)砂回收車(chē)間

一篩車(chē)間和大石補(bǔ)充車(chē)間、細(xì)砂回收車(chē)間設(shè)3臺(tái)細(xì)砂清洗回收機(jī)(QC3型鏈板式刮砂機(jī))，布置在一篩車(chē)間處，處理一篩車(chē)間和大石補(bǔ)充車(chē)間回收廢水中的泥砂;三篩細(xì)砂回收車(chē)間設(shè)1臺(tái)細(xì)砂清洗回收機(jī)(QC3型鏈板式刮砂機(jī))，布置在三篩車(chē)間處，處理三篩車(chē)間回收廢水中的泥砂?；厥諜C(jī)由鋼制沉淀池、刮板裝置、溢流槽、托輪裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、溜槽、穩(wěn)流喂料器等組成，廢水進(jìn)入細(xì)砂清洗回收機(jī)后在鋼制沉淀池內(nèi)進(jìn)行重力沉降，由驅(qū)動(dòng)裝置牽引鏈帶動(dòng)多塊刮板平緩運(yùn)行，將沉降于池底的石粉和細(xì)砂刮到溜槽和喂料器，喂料器下設(shè)鋼制溜槽將回收石粉送入篩分車(chē)間篩分后由皮帶機(jī)運(yùn)至成品砂倉(cāng)。細(xì)砂清洗回收機(jī)溢流水排放到廢水管至豎流沉淀池。

QC3型細(xì)砂清洗回收機(jī)技術(shù)參數(shù):單臺(tái)水處理量不大于500m3/h，刮砂量不大于50t/h，泥砂粒徑不大于5mm。

3.4 污泥干化車(chē)間

污泥干化車(chē)間主要完成一級(jí)和二級(jí)沉淀池所排放泥砂的脫水干化。廢水中小顆粒的組成分析:(1)毛料中小于20mm的骨料已在粗碎全部去除，由料源帶入廢水中的組分為毛料表面所裹的泥粉。根據(jù)類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，毛料表面所裹的泥粉量約占毛料總量的2%，加工毛料的總量為3 000t/h，泥粉量為60t/h;(2)粗碎破碎機(jī)加工半成品料的最大產(chǎn)量為2 080t/h，按照破碎級(jí)配曲線(xiàn)計(jì)算，產(chǎn)生的砂量為124.8t/h，小于0.16mm的石粉在砂中的比例約占15%，粉量為18.7t/h;小于0.16mm的石粉有部分被鏈板式刮砂機(jī)回收，進(jìn)入二級(jí)沉淀池中的石粉量約占砂量的12%，粉量為15t/h。

綜上，進(jìn)入二級(jí)沉淀池中的泥粉量為218t/h，泥渣干化車(chē)間總處理泥渣量為218t/h，選擇GP96－8盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)2臺(tái)和GPS1837高頻振動(dòng)篩4臺(tái)。GP96－8盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)設(shè)備單臺(tái)技術(shù)參數(shù):過(guò)濾面積96m2，處理能力不小于0.22t/h·m2，濾餅含水率不大于24%。車(chē)間設(shè)置兩層，一層布置卸料斗，二層布置過(guò)濾機(jī)和液壓設(shè)備、控制設(shè)備和空壓設(shè)備。

3.5 清水池及加壓泵房

清水池容積考慮500m3，設(shè)計(jì)有效尺寸為:長(zhǎng)×寬×高 =12m×12m×3.6m。清水泵選用4臺(tái)300S90A S，SH型單級(jí)雙吸離心泵(3用1備);選用水泵參數(shù):流量Q=756m3/h，揚(yáng)程H=78m ，電機(jī)功率為280kW。

3.6 集水池及渣漿泵站

集水池及渣漿泵布置在污泥干化車(chē)間1 035m高程平臺(tái)，回收及加壓污泥干化車(chē)間廢水540m3/h。集水池設(shè)計(jì)容積為150m3，有效斷面尺寸為(長(zhǎng)×高×寬)6.5m×6.5m×3.6m，渣漿泵選用 2臺(tái)GMZ150－40－300，在豎流沉淀池運(yùn)行1.5h后運(yùn)行，抽取污泥干化車(chē)間的廢水540m3/h至豎流沉淀池濃縮。

3.7 高位水池

設(shè)計(jì)高位水池能滿(mǎn)足砂石系統(tǒng)1h的用水量，考慮為2 000m3，設(shè)計(jì)2座1 000m3的水池，單個(gè)水池設(shè)計(jì)有效尺寸為:長(zhǎng)×寬×高=16m×16m×4m。

廢水處理系統(tǒng)主要設(shè)備配置見(jiàn)表1。

表1 廢水處理系統(tǒng)主要設(shè)備配置

4 砂石加工系統(tǒng)廢水排放指標(biāo)(見(jiàn)表2)

表2 廢水處理系統(tǒng)生產(chǎn)廢水調(diào)試成果對(duì)比

5 砂石系統(tǒng)廢水處理運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題及處理辦法

砂石系統(tǒng)廢水處理過(guò)程中最常見(jiàn)的是廢水懸浮物含量極高，在廢水處理過(guò)程中，普遍出現(xiàn)絮凝反應(yīng)池、沉淀池淤塞，泥渣清理困難等問(wèn)題。觀(guān)音巖水電站砂石系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案針對(duì)上述問(wèn)題做了大量的調(diào)查和研究，盡量采用新工藝、新設(shè)備，同時(shí)采用細(xì)砂回收車(chē)間進(jìn)行廢水預(yù)處理，不但大大降低了廢水中泥砂含量，而且回收的細(xì)砂可回用于工程中;絮凝劑在管式靜態(tài)混合器管道內(nèi)混合，混合效果好，便于維護(hù)管理。

6 結(jié)束語(yǔ)

廢水回收利用是廢水處理最合理的出路，既可以有效地節(jié)約和利用有限的寶貴淡水資源，又可減少污水的排放量，減輕對(duì)水環(huán)境的污染。廢水回收既可以被砂石骨料生產(chǎn)循環(huán)利用，也可以回用于生活雜用，如景觀(guān)用水、園林綠化用水、澆灑道路、沖廁所等，使砂石生產(chǎn)廢水達(dá)到“零排放”標(biāo)準(zhǔn)，徹底解決了觀(guān)音巖水電站砂石加工系統(tǒng)砂石加工生產(chǎn)廢水對(duì)金沙江水質(zhì)污染的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了砂石加工系統(tǒng)“綠色砂石，環(huán)保砂石”的建設(shè)目標(biāo)。