阿爾塔什水利樞紐工程混凝土拌和系統(tǒng)廢水回用措施探討

(新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，烏魯木齊，830000)

前言

隨著我國政治經(jīng)濟不斷發(fā)展，水利工程建設(shè)水平不斷提高。近年來混凝土在水利工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，極大地提高了水利工程的質(zhì)量。現(xiàn)階段，我國混凝土在水利工程中的應(yīng)用仍然存在很多問題[1]。在生產(chǎn)混凝土?xí)r必定會產(chǎn)生大量的廢水，然而大部分水利工程一般都在山區(qū)或河流源頭區(qū)，這些區(qū)域的地表水水質(zhì)多為Ⅰ、Ⅱ類，此類廢水完全靠沉淀池已無法解決根本問題[2]，若廢水不加利用肆意排放到周邊場地或者河流，將造成土壤、地表水系和沿途地下水的污染，帶來環(huán)境污染問題[2]。根據(jù)環(huán)保規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)[3]規(guī)定，Ⅰ、Ⅱ類水域和Ⅲ類水域中劃定的保護區(qū)，禁止新建排污口排污[4]。

目前，建筑商品混凝土已經(jīng)開始研究此類問題，梅曉東等人[5]通過利用分離機裝置，將廢棄的混凝土拌和物進行分離，重新作為原料用于混凝土生產(chǎn)中；馬先偉等人[6]介紹了現(xiàn)階段廢水的性質(zhì)以及處理工藝，探討了廢水摻量和濃度與混凝土性能的關(guān)系；候旭林等人[7]研究了廢水泥漿對C30混凝土強度的影響，發(fā)現(xiàn)一定范圍內(nèi)隨著廢水泥漿摻量的增加會加速混凝土裂縫的發(fā)展；周漢章[8]通過試驗分析廢水濃度控制在10%以內(nèi)，試驗混凝土試件強度有所增加；周戈等人[9]分析了廢水中固體含量對水泥凈漿及混凝土的影響，制定了攪拌站廢水全回收利用方案；張良超[10]將廢水漿液與添加劑一并加入混凝土再生產(chǎn)中，得出滿足強度要求的混凝土；陳顯秋[11]通過試驗得出適量摻廢水對混凝土特性影響不大；李峰[12]介紹了廢水回收的新方法，并詳細地描述了廢水如何重新利用于生成混凝土?？梢姀U水回收利用已經(jīng)在商混拌和系統(tǒng)中逐漸趨于成熟化。

對南疆莎車縣脫貧工作起到積極推進作用的阿爾塔什水利樞紐工程來說，水庫在建設(shè)過程中對周圍生態(tài)影響顯得更加重要。阿爾塔什水利樞紐工程建設(shè)時，廢水排放量也會非常巨大，為了妥善處理廢水以滿足環(huán)保要求，本文提出處理后的廢水再利用于混凝土拌和及路面降塵，實現(xiàn)拌和站廢水再利用，緩解施工現(xiàn)場環(huán)境污染問題。

1 工程概況

阿爾塔什水利樞紐工程是葉爾羌河干流山區(qū)下游河段的控制性工程，承擔(dān)灌溉、防洪、發(fā)電綜合任務(wù)。水庫總庫容為22.40億m3，正常蓄水位1820m，壩高164.8m，裝機總量為690MW，控制灌溉土地面積為27.51萬hm2，工程規(guī)模為大(1)型Ⅰ等工程。該樞紐擋水建筑為面板堆石壩、泄水建筑為左岸1#、2#表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、右岸1#、2#發(fā)電引水洞、深孔泄洪洞、下游的發(fā)電站廠房、壩后的生態(tài)基流引水洞和生態(tài)電站廠房等建筑物組成。壩址區(qū)基本設(shè)計震烈度為Ⅷ度，大壩抗震設(shè)計烈度為Ⅸ度。

2 混凝土拌和系統(tǒng)廢水影響

阿爾塔什水利樞紐工程施工現(xiàn)場共布置4座混凝土拌和系統(tǒng)，由于場地分布范圍較大，現(xiàn)只列出日排放量最大的2#拌和站如圖1所示。在混凝土拌和過程中會產(chǎn)生部分廢水，同時在每班末對混凝土轉(zhuǎn)筒和料罐的沖洗也會產(chǎn)生大量廢水，混凝土拌和廢水排放率約為40%，工程混凝土拌和系統(tǒng)廢水排放情況及廢水監(jiān)測結(jié)果見表1。

圖1 阿爾塔什水利樞紐工程混凝土拌和系統(tǒng)布置

表1工程混凝土拌和系統(tǒng)廢水排放情況及廢水監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場混凝土拌和系統(tǒng)所處位置和地形表明，3#混凝土拌和系統(tǒng)距離河道較遠，拌和廢水直接進入葉爾羌河河道的可能性較小；其它各混凝土拌和系統(tǒng)距離河道均較近，但1#、2#和4#混凝土拌和系統(tǒng)與葉爾羌河河道之間分別有1#、5#和10#道路阻隔，拌和廢水不會直接進入河道污染水質(zhì)。

若混凝土拌和廢水就地排放滲流，地表植被的影響最直接，堿性水長期淹灌植被將會直接影響其正常生長，造成植被衰敗甚至死亡；拌和廢水隨意散排漫流，會使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、肥力下降，物理性質(zhì)也會從松散狀態(tài)變得硬化板結(jié)，土壤逐漸堿化，不適宜植被生長，同時在施工結(jié)束跡地恢復(fù)過程中，也很難恢復(fù)到原有地貌；同時，此堿性水經(jīng)過土壤會緩慢滲入地下，可能會對地下水水質(zhì)造成一定的影響。因此，此類廢水的回收再利用對保護生態(tài)系統(tǒng)不被污染破壞至關(guān)重要。

3 混凝土拌和系統(tǒng)廢水回收措施

本工程共設(shè)4座混凝土拌和系統(tǒng)，根據(jù)表1可知，1#-4#拌和系統(tǒng)高峰日廢水排放量分別為106.4m3/d、123.2m3/d、56m3/d、61.6m3/d。工程區(qū)內(nèi)葉爾羌河地表水水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類，根據(jù)規(guī)范要求禁止向地表及河道排放污水及廢水。故按照環(huán)境保護和節(jié)約水資源的要求，各混凝土拌和站廢水必須進行處理或全部回收再利用?？紤]廢水回收利用已經(jīng)在商混拌和系統(tǒng)中逐漸趨于成熟化，因此，將1#-4#拌和站廢水進行回收利用，重新用于混凝土拌和中。各混凝土拌和站的廢水處理標(biāo)準(zhǔn)按照《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5114-2001)對混凝土拌和養(yǎng)護用水水質(zhì)要求執(zhí)行，廢水處理標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2混凝土拌和養(yǎng)護用水水質(zhì)要求

從表2中可見，不溶物SS濃度<2000mg/L即可滿足混凝土拌和要求，考慮廢水回用與新鮮水混和后使用，也為安全起見，確定混凝土拌和廢水處理目標(biāo)為SS≤800mg/L。

3.1 處理工藝及設(shè)計參數(shù)

混凝土拌和廢水具有瞬時排放量大、懸浮物濃度高的特點，因此選用沉淀+砂濾工藝進行初步處理，廢水先進入調(diào)節(jié)預(yù)沉池，去除大部分懸浮物，再進入砂濾池進一步處理，砂濾池出水進入清水池，處理設(shè)施采用一體化結(jié)構(gòu)，簡稱沉淀砂濾池。砂濾池濾料采用砂石料加工系統(tǒng)的骨料，濾料須及時更換，以免堵塞。預(yù)沉池沉砂與廢濾料一起運至棄渣場填埋處理?；炷涟韬拖到y(tǒng)廢水處理工藝及設(shè)施見圖2、圖3。工藝設(shè)計參數(shù)詳見表3。

圖2 混凝土拌和系統(tǒng)廢水及泥砂處理工藝流程

圖3 阿爾塔什水利樞紐工程混凝土拌和系統(tǒng)廢水回收設(shè)施

表3混凝土拌和廢水處理系統(tǒng)構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

構(gòu)筑物名稱主要工藝參數(shù)調(diào)節(jié)預(yù)沉池設(shè)計去除率80%,停留時間6h,清泥周期15d砂濾池設(shè)計去除效率為90%,濾料更換周期視實際情況確定清水池停留時間6h

3.2 處理設(shè)施尺寸及設(shè)備

根據(jù)處理工藝，在各混凝土拌和站修建調(diào)節(jié)預(yù)沉池、砂濾池、清水池各1座，內(nèi)壁襯砌C25混凝土25cm，每套處理系統(tǒng)配50QW-10-10-0.75型潛污泵，1用1備。各混凝土拌和站廢水處理措施工程量見表4。

表4混凝土拌和系統(tǒng)廢水處理措施工程量

注：水池超高均為0.3m。

4 結(jié)論

(1)阿爾塔什水利樞紐工程中所使用的混凝土標(biāo)號從C10-C50，廢水離子濃度、懸浮物、pH值等一些參數(shù)不能完全做到及時監(jiān)測，為了確保工程正常使用年限，所以，廢水回收利用重新拌和的混凝土多應(yīng)用于本工程臨時建筑物中。通過現(xiàn)場廢水回收利用生產(chǎn)的混凝土抽檢結(jié)果表明，此類混凝土強度受廢水離子濃度、懸浮物、pH值有一定影響，這與專門研究商混廢水回收再利用的試驗成果基本一致，待此類研究更加成熟、監(jiān)測儀器可實時采集廢水中離子濃度、懸浮物、pH值后，生產(chǎn)的混凝土強度能滿足設(shè)計要求，到時一些大型的主要建筑物就可以采用此類混凝土。

(2)由于混凝土拌和廢水處理設(shè)施簡單，在運行過程中主要注意定時清理調(diào)節(jié)預(yù)沉池和砂濾池中的泥沙，及時更換砂濾池中的濾料。將管理和維護工作納入混凝土拌和系統(tǒng)統(tǒng)一安排，不另設(shè)機構(gòu)和人員。整個水利工程建設(shè)周期較長，攪拌站每日多余的廢水經(jīng)過沉淀處理后，還可以用于灑水降塵。

(3)水利工程建設(shè)中會使用大量的混凝土，勢必會產(chǎn)生不少廢水，此類廢水排入水體或地表，都會對生態(tài)環(huán)境造成不可挽回的損失，拌和站廢水回收再利用既滿足生態(tài)需求，又可以節(jié)省大量的水資源。阿爾塔什水利樞紐工程混凝土拌和系統(tǒng)廢水回用的方案、措施及實踐經(jīng)驗，可供水利工程建設(shè)過程中的廢水回收利用參考借鑒。