水利水電工程施工期廢污水處理研究

張義

【摘要】水利水電工程主要包括引調(diào)水工程、水電站工程、供水水庫(kù)等，大多施工周期長(zhǎng)，涉及面廣，尤其是大型水利水電工程，一般歷時(shí)數(shù)年甚至十幾年?？偨Y(jié)了同類(lèi)工程施工期廢污水處理的主要工藝及其發(fā)展過(guò)程，結(jié)合長(zhǎng)期實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)剖析了水利水電工程施工期廢污水處理目前存在的主要問(wèn)題，從系統(tǒng)規(guī)劃，加強(qiáng)設(shè)計(jì)、施工統(tǒng)籌，多措并舉、因地制宜強(qiáng)化施工管理，強(qiáng)化支撐，推進(jìn)施工系統(tǒng)用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究等方面有針對(duì)性地提出了建設(shè)性意見(jiàn)，可為同類(lèi)工程廢污水處理及流域水環(huán)境保護(hù)提供參考。

【關(guān)鍵詞】水利水電工程;廢污水處理? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.34.097

水利水電工程施工期廢污水排放量大，廢污水類(lèi)型多，主要包括砂石料處理系統(tǒng)廢水、混凝土拌和系統(tǒng)廢水、機(jī)械修配保養(yǎng)廢水、生活污水、洞室廢水、混凝土養(yǎng)護(hù)廢水和灌漿廢水等。因水利水電工程施工期長(zhǎng)，污水產(chǎn)生量大，且均為涉水工程，廢污水排入河流后隨著水流向下游擴(kuò)散，污染范圍大，同時(shí)，大中型水利水電工程多建設(shè)在水環(huán)境質(zhì)量較好、水質(zhì)保護(hù)要求較高的水域，施工期廢污水處理不當(dāng)導(dǎo)致的水體污染不可忽視。以往對(duì)于施工期廢污水處理重視不夠，監(jiān)管有限，施工期廢污水不經(jīng)處理直接排放或處理不達(dá)標(biāo)排放的情況普遍存在，一方面造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，另一方面，導(dǎo)致水資源大量浪費(fèi)。隨著十八大、十九大以來(lái)對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及節(jié)水要求的大幅提到，近幾年對(duì)在水環(huán)境保護(hù)要求高的河段建設(shè)的水利水電工程，逐步要求施工期廢污水處理后全部回用，以實(shí)現(xiàn)廢污水的零排放，避免對(duì)水環(huán)境的污染，并達(dá)到節(jié)約水資源的目的。

1、水利水電廢污水處理與回用的重要性

目前，全世界都面臨著污水排放量不斷加大、水資源匱乏的問(wèn)題。如何提升廢污水處理率以及增加污水再利用率，已成為各國(guó)需要面臨的重大考驗(yàn)。目前，我國(guó)水利水電工程污水深度處理、超深度處理和污水再生利用等技術(shù)水平已相對(duì)成熟，但依然存在回用成本較高等問(wèn)題。隨著城市環(huán)境水平的進(jìn)一步提升，城市居民生活質(zhì)量也在不斷提升，而城市污水處理對(duì)改善城市環(huán)境起著不可替代的作用。對(duì)此，要實(shí)現(xiàn)節(jié)省水資源，處理好市政污水并做好回收利用工作就是有效途徑之一，這可以進(jìn)一步促進(jìn)城市節(jié)能減排的生態(tài)化建設(shè)。

2、水利水電廢污水處理

2.1格柵

在處理水利水電廢污水處理時(shí)，第一步所采用的工藝就是格柵。一般情況下，格柵會(huì)直接攔截污水中存在的泡沫制品、樹(shù)枝、塑料或者紙張等懸浮物。一組平行的柵條共同組成格柵，而柵條按照60°～80°的傾斜角放置，以此增大柵條和污水的接觸面積，從而保障更高效地?cái)r截污水中存在的懸浮物和漂浮物。值得注意的是，格柵要及時(shí)、定期清理。水利水電廢污水處理可以利用人工清理;大型的污水廠當(dāng)柵渣積累量超過(guò)0.2m3/d時(shí)，就要選擇用機(jī)械方式進(jìn)行清理，以減少懸浮物、漂浮物累積而產(chǎn)生的異味和污物。

2.2沉淀池

在廢污水處理環(huán)節(jié)中，沉淀是重要的處理工藝之一，其包括利用水體污染物自身重力完成沉淀的平流池和浮流池，以及在混凝劑的作用下完成絮凝沉淀的沉淀池。由于化學(xué)處理效率更高，因此成為目前最常使用的污水處理工藝。絮凝沉淀的原理就是通過(guò)加入無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)陰離子混合的水劑，使有機(jī)和無(wú)機(jī)分子相互作用，不斷碰撞和絮凝，使水中的懸浮物失去穩(wěn)定性，越積越大，當(dāng)膠體達(dá)到一定質(zhì)量后沉淀至水底，再與水體進(jìn)行分離，這不僅有效提高了效率，且可保證在處理后水質(zhì)量的穩(wěn)定性;并且凝劑在聚集下沉的過(guò)程中還可以吸收水中的部分有病微生物，為凈化水質(zhì)提供輔助性消毒作用。

3、施工期廢污水主要來(lái)源及污染物

3.1砂石加工系統(tǒng)處理廢水

水利水電工程在進(jìn)行砂石料開(kāi)采、破碎、篩分的過(guò)程中，沖洗流出的廢水即為砂石料系統(tǒng)處理廢水。砂石加工系統(tǒng)處理廢水是水利水電工程的主要生產(chǎn)廢水，其具有水量大、排放連續(xù)、SS濃度高的特點(diǎn)，ρ（SS）為20000～100000mg/L。該類(lèi)型廢水經(jīng)過(guò)處理后回用需達(dá)到DL/T5098-2010《水電工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》：ρ（SS）≤100mg/L，一般回用于砂石加工系統(tǒng)本身。

3.2機(jī)械修配保養(yǎng)廢水

水利水電工程施工期產(chǎn)生的機(jī)械修配保養(yǎng)廢水含油廢水主要來(lái)自施工機(jī)械、汽車(chē)的修配與沖洗保養(yǎng)。該類(lèi)型廢水水量較小，排放方式為連續(xù)排放，主要污染物為SS和石油類(lèi)，濃度較小。該類(lèi)型廢水處理后一般回用于車(chē)輛清洗，回用的水質(zhì)需滿足GBT18920-2002《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》車(chē)輛用水標(biāo)準(zhǔn)：ρ（溶解性總固體）≤1000mg/L。

4、施工期廢污水主要處理工藝

4.1砂石料處理系統(tǒng)廢水

4.1.1自然沉淀法

砂石加工系統(tǒng)處理廢水傳統(tǒng)的處理工藝為自然沉淀法，是依靠水中微粒雜質(zhì)的自身重量下沉來(lái)達(dá)到分離的目的。用于進(jìn)行自然沉淀的構(gòu)筑物為沉淀池或沉砂池，根據(jù)水流方向可分為平流式、豎流式、輻流式沉淀池。發(fā)展中期出現(xiàn)了豎流式沉淀池，其特點(diǎn)是利用水壓自動(dòng)排泥，且該類(lèi)型沉淀池進(jìn)水由中心管從池底向上流動(dòng)，水流中的顆粒與重力下沉的顆粒發(fā)生碰撞，產(chǎn)生凝聚作用，增大了顆粒的去除機(jī)會(huì)，一定程度上提高了沉淀效率，但由于構(gòu)造深度的限制，所能承受的負(fù)荷壓力較小，施工也較為困難。沉淀池發(fā)展至今，使用最多的是輻流式沉淀池，該類(lèi)型沉淀池池面多為圓形，水流從池中心進(jìn)水管流入池中，沿半徑方向向池周緩緩流動(dòng)，SS在流動(dòng)中沉降至池底，沿池底坡度借重力進(jìn)入污泥斗，澄清水從池周溢流出水渠，輻流式沉淀池能夠承受較大的處理負(fù)荷，并且在沉淀過(guò)程中，對(duì)水體攪動(dòng)較小，能夠取得較好的沉淀效果，采用機(jī)械排泥，設(shè)備較簡(jiǎn)單。

4.1.2混凝沉淀法

混凝沉淀法是在自然沉淀的原理基礎(chǔ)上發(fā)展的處理工藝。混凝沉淀的工藝流程是在沉砂池中進(jìn)行預(yù)處理，去除粗砂之后流入沉淀池，向沉淀池中投加混凝劑、助凝劑，使小粒徑的砂石絮凝成團(tuán)，通過(guò)重力的作用沉降，上清液回用或排放，沉砂進(jìn)入污泥池。該方法處理效率高，上清液能達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，處理技術(shù)成熟且穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單：缺點(diǎn)是污泥濃縮度較低，運(yùn)行管理復(fù)雜，處理過(guò)程不夠穩(wěn)定，需要不斷根據(jù)來(lái)水情況調(diào)整藥劑用量。

4.1.3成套設(shè)備處理法

DH高效污水凈化器是新型的污水處理成套設(shè)備，其工作原理是利用直流混凝、離心分離、壓縮沉淀的原理，將污水凈化中的混凝、離心分離、重力沉降、動(dòng)態(tài)過(guò)濾和污泥濃縮等處理技術(shù)組合在一起，在同一個(gè)罐體內(nèi)以較短的時(shí)間完成凈化。該工藝的處理流程是：廢水導(dǎo)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池廢水通過(guò)泵提升，在提升泵的出口處設(shè)置混合器，混合器的進(jìn)口和出口處添加絮凝藥劑和助凝藥劑，在通往凈化器的管道中完成混凝反應(yīng)，在凈化器中經(jīng)過(guò)離心分離、重力分離和污泥濃縮度的過(guò)程后清水從凈化器頂部排出，污泥從凈化器底部排出。該處理工藝處理后產(chǎn)生的污泥量較小，污泥濃度高，含水度<80%，同時(shí)處理過(guò)程耗時(shí)短，處理效率高;處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、可承受較大的負(fù)荷壓力;處理設(shè)施占地面積小，便于管理;缺點(diǎn)是建設(shè)和運(yùn)行的成本較高。

4.2混凝土拌和系統(tǒng)廢水

混凝土拌和系統(tǒng)廢水早期采用間歇式自然沉淀的方式處理。平行布置1座沉淀池和1座清水池，沖洗廢水排入沉淀池內(nèi)，靜置沉淀6h后，上清液排入清水池，泥渣沉至池底。該處理工藝構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低、管理方便，僅需定期清理沉淀池池底泥渣，但對(duì)于較小砂礫的處理效果難達(dá)標(biāo)。目前采用串聯(lián)多級(jí)沉淀池的水電工程，先采用格柵等物理方式進(jìn)行攔截，去除較大雜物，然后通入多級(jí)沉淀池進(jìn)行生化等過(guò)程處理，出水回用或排放。

4.3洞室廢水

洞室廢水中地下滲水部分所含污染物質(zhì)少，可經(jīng)簡(jiǎn)單處理后排放或回用。早期對(duì)開(kāi)挖廢水的處理多為自然沉降后直接排放，目前的處理方向是“清污分流”。根據(jù)開(kāi)挖的先后分段進(jìn)行收集處理，主要采用混凝沉淀法，具體流程為“集水井-格柵-調(diào)節(jié)池-沉淀池”，向沉淀池內(nèi)投加絮凝劑和助凝劑進(jìn)行沉降處理。一些水利水電工程采用“集水井-格柵-沉砂池-調(diào)節(jié)池-沉淀池-過(guò)濾-活性炭吸附-回用”的處理流程進(jìn)行深入處理，以提高污染物的去除率。

5、水利水電工程施工期廢污水處理思考

統(tǒng)一規(guī)劃，雨污分流。目前，砂石加工系統(tǒng)及混凝土拌和系統(tǒng)廢水、修配系統(tǒng)廢水、生活污水的收集和處理工藝相對(duì)成熟，可實(shí)現(xiàn)全面回用或綜合利用;混凝土溫控用水可循環(huán)使用不外排;倉(cāng)面養(yǎng)護(hù)廢水、灌漿廢水、混凝土沖毛沖洗污水等收集較為困難，易與基坑廢水混合，做到全部零排放有一定難度。建議對(duì)施工場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，形成對(duì)場(chǎng)內(nèi)道路、主要施工場(chǎng)地、邊坡、洞室、大壩及廠房排水網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，盡可能實(shí)現(xiàn)雨污自流分離和集中處理。針對(duì)灌漿廢水，可通過(guò)優(yōu)化灌漿工藝，采用智慧灌漿系統(tǒng)等，從源頭上減少灌漿廢水排放量。結(jié)合施工用地，因地制宜選擇污水處理工藝。在開(kāi)展廢污水處理工藝選擇時(shí)，需加強(qiáng)與施工專(zhuān)業(yè)對(duì)接，預(yù)留污水處理設(shè)施布置場(chǎng)地，開(kāi)展干濕法加工工藝、廢水處理工藝以及集中降塵工藝等技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)工藝布置。在可研和設(shè)計(jì)階段，應(yīng)推行節(jié)水優(yōu)先的方針，加強(qiáng)施工管理，優(yōu)化施工工藝，實(shí)行取水計(jì)量，發(fā)放節(jié)水器具，復(fù)核施工水廠規(guī)模等，通過(guò)節(jié)水的目的達(dá)到減少?gòu)U污水排放量降低廢污水成本的目的。

結(jié)語(yǔ)：

隨著新時(shí)代對(duì)環(huán)境保護(hù)的提高，對(duì)水利水電工程施工期廢污水逐步傾向于達(dá)到“零排放”目標(biāo);對(duì)處理工藝、設(shè)備方面也傾向于處理工藝更優(yōu)化，設(shè)備集成化，在處理效率高的前提下便于管理以及后期維護(hù);在廢水處理運(yùn)行期間的管理，其發(fā)展方向也是逐步智能化、可視化，對(duì)處理流程進(jìn)行全面的監(jiān)控。

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