青海瑪爾擋水電站砂石加工系統(tǒng)污水處理工藝設(shè)計(jì)

李 俊

中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,四川 成都 610091

0 引言

青?，敔枔跛娬疚挥谌磭?guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心腹地,生態(tài)地位十分重要,是青藏高原重要的生態(tài)屏障。青?，敔枔跛娬旧笆橇霞庸は到y(tǒng)距黃河直線距離約0.6 km,產(chǎn)生的污水會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。為保護(hù)周邊環(huán)境不受污染,結(jié)合青?，敔枔醯貐^(qū)氣候,根據(jù)砂石骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)用水規(guī)模,設(shè)置一套450 m3/h污水處理系統(tǒng)。

因砂石骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)區(qū)域距黃河較近,若不妥善處理,會(huì)導(dǎo)致污水流入黃河,對(duì)水資源造成影響。該砂石骨料加工系統(tǒng)存在問(wèn)題主要是料源為二長(zhǎng)巖,屬于洞挖開(kāi)采料,此巖性硬度較大,本系統(tǒng)采取四段式破碎(粗碎+中碎+細(xì)碎+超細(xì)碎)和三段篩分[1]。根據(jù)巖性情況,此原料易成粉、不易成砂,洞渣料含泥較高。該系統(tǒng)在生產(chǎn)成品骨料過(guò)程中,需要加大水量進(jìn)行沖洗,以保骨料質(zhì)量,導(dǎo)致產(chǎn)生較多污水。為了保護(hù)環(huán)境,應(yīng)采用機(jī)械壓濾脫水方式,將清水和污泥分離出來(lái),處理后的清水循環(huán)使用,可徹底解決污水對(duì)環(huán)境造成影響等問(wèn)題,保障混凝土原材料的質(zhì)量。

1 工程概況

青?，敔枔跛娬臼驱堁驆{以上黃河干流湖口-羊曲河段規(guī)劃實(shí)施的第12個(gè)梯級(jí)水電站。電站初擬正常蓄水位3 275 m,相應(yīng)庫(kù)容14.82億m3,調(diào)節(jié)庫(kù)容2.415億m3,具有季調(diào)節(jié)能力,電站初擬裝機(jī)容量2 200 MW,多年平均發(fā)電量72.394億kW·h。工程規(guī)模為一等大(1)型工程,樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、右岸一條泄洪放空洞、右岸三孔溢洪道及右岸引水地下廠房等組成,樞紐主要建筑物級(jí)別為1級(jí),次要建筑物級(jí)別為3級(jí)。

砂石加工系統(tǒng)主要提供該工程施工所需的成品砂石骨料,在實(shí)施期間,砂石加工系統(tǒng)需要生產(chǎn)成品砂石骨料大約167.09萬(wàn)t。砂石加工系統(tǒng)的生產(chǎn)能力必須滿足該工程高峰時(shí)段對(duì)成品砂石骨料的需求,工程混凝土高峰時(shí)段為2022年9—11月,平均月高峰澆筑強(qiáng)度為4.89萬(wàn)m3,考慮1.15倍不均衡系數(shù),計(jì)算結(jié)果為5.62萬(wàn)m3,混凝土高峰月澆筑強(qiáng)度按照5.7萬(wàn)m3來(lái)進(jìn)行砂石加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因此,砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)毛料處理能力為450 t/h,成品骨料生產(chǎn)能力為360 t/h,系統(tǒng)采用開(kāi)路、閉路相結(jié)合,濕法生產(chǎn)工藝。砂石加工系統(tǒng)布置在旗上溝的右岸,占地面積大約為2.06萬(wàn)m2。砂石加工系統(tǒng)的料源來(lái)自本工程開(kāi)挖的洞挖料,毛料巖性為變質(zhì)砂巖與二長(zhǎng)巖。

根據(jù)青?，敔枔跛娬旧笆庸は到y(tǒng)設(shè)計(jì)概況,污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力450 m3/h,系統(tǒng)由1#集水池、細(xì)砂回收車間、2#集水池、混合器、加藥間、預(yù)沉器、污泥處理車間、凈水器和清水池等相關(guān)構(gòu)筑物及設(shè)備組成。污水處理過(guò)程包括初始預(yù)處理、二度處理及清水回收。細(xì)砂回收裝置為污水初始預(yù)處理裝置,主要為去除污水中的粗顆粒,選用設(shè)備為1臺(tái)WXH-450細(xì)砂回收機(jī)。污水二度處理采用“特高濁預(yù)沉器+機(jī)械壓濾脫水”的工藝流程,污水中產(chǎn)生的清水從預(yù)沉器頂部進(jìn)入清水池,通過(guò)水泵提升至生產(chǎn)高位水池,回收后循環(huán)利用,實(shí)現(xiàn)“零排放”;產(chǎn)生的濃縮污泥從預(yù)沉器底部自動(dòng)流入真空壓濾機(jī)(配套“真空泵+儲(chǔ)氣罐泵”)進(jìn)行脫水,脫水后的污泥經(jīng)過(guò)膠帶機(jī)和自卸車運(yùn)輸至棄渣場(chǎng)[2]。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

該工程項(xiàng)目水環(huán)境保護(hù)目標(biāo):施工期施工生產(chǎn)污水進(jìn)行處理循環(huán)使用,禁止排入主道河流。

根據(jù)工程區(qū)域環(huán)境功能要求,該工程砂石加工系統(tǒng)項(xiàng)目污水處理后不排放,回水循環(huán)利用。污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1,生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表1 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)

表2 生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) 單位:%

3 設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算

3.1 水量

1)損耗水量。根據(jù)砂石破碎系統(tǒng)處理量和各成品級(jí)配比例,結(jié)合砂石破碎系統(tǒng)工藝流程以及各粒徑砂石用水量,計(jì)算得出系統(tǒng)用水量475 t/h,同時(shí)考慮噴淋降塵用水等因素,取500 t/h作為用水量設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2)污水處理規(guī)模。系統(tǒng)考慮骨料含水、泄漏、蒸發(fā)損失及其他損失,損耗系數(shù)為10%。工程污水處理系統(tǒng)按500×90%=450 m3/h考慮。根據(jù)環(huán)保要求處理后的污水不得直接排放,做到零排放的要求,且處理后的污水全部回用,不能用于生活水?？紤]成品細(xì)骨料及棄渣料預(yù)脫水后仍存在較大含水量,污水回收率初擬按85%可循環(huán)利用,則450×85%=382.5 m3/h。從而需要從外部補(bǔ)充生產(chǎn)用水不小于117.5 m3/h。綜上所述,污水處理系統(tǒng)水量按450 m3/h進(jìn)行處理,系統(tǒng)補(bǔ)充水岸117.5 m3/h進(jìn)行補(bǔ)給。處理后的清水通過(guò)水泵提升進(jìn)入供水系統(tǒng)循環(huán)利用,做到零排放[3]。

3.2 泥渣處理能力

根據(jù)砂石加工系統(tǒng)流程計(jì)算可知,該450 t/h砂石加工系統(tǒng)產(chǎn)生石粉57.9 t/h。450 t/h毛料原料含泥量3.8%,約為17.1 t/h,需處理的泥渣約75 t/h。經(jīng)過(guò)機(jī)械預(yù)處理單元后,回收34.74 t/h的石粉與斗輪洗砂機(jī)選出的機(jī)制砂混合后通過(guò)膠帶機(jī)送至機(jī)制砂堆場(chǎng),剩余的40.26 t/h石粉和泥全部進(jìn)入機(jī)械壓濾脫水車間進(jìn)行處理。

4 污水處理工藝

污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力450 m3/h,主要處理來(lái)自砂石加工系統(tǒng)的沖洗污水,處理后的回收利用水通過(guò)加壓水泵提升進(jìn)入清水池回收利用。

生產(chǎn)污水首先經(jīng)管道及溝渠自流進(jìn)入1#集水池,通過(guò)1#設(shè)備間的渣漿泵提升至細(xì)砂回收裝置分離大顆粒泥沙,篩上物用膠帶機(jī)運(yùn)輸至砂堆場(chǎng),初步處理后的污水進(jìn)入2#集水池;2#集水池污水經(jīng)2#設(shè)備間的渣漿泵提升至預(yù)沉器中,在預(yù)沉器的進(jìn)口前加上管式混合器,使助凝劑與混凝劑與污水高效混合,從而達(dá)到更有效的提高設(shè)備的除濁效率的目的。在預(yù)沉器中經(jīng)離心分離、重力分離及污泥濃縮等過(guò)程從預(yù)沉器頂部排出清水,經(jīng)一體化凈水器二次處理后進(jìn)入清水池,通過(guò)水泵提升至生產(chǎn)高位水池回用;從預(yù)沉器底部排出的濃縮污泥經(jīng)過(guò)氣動(dòng)蝶閥和高差控制自動(dòng)流入真空壓濾機(jī)(配套“真空泵+儲(chǔ)氣罐泵”)進(jìn)行脫水,脫水后的污泥通過(guò)膠帶機(jī)運(yùn)輸進(jìn)入污泥堆場(chǎng)進(jìn)行堆存,達(dá)到一定量后使用自卸汽車運(yùn)輸至棄渣場(chǎng)。

根據(jù)以上原則,確定的污水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

生產(chǎn)污水通過(guò)細(xì)砂回收裝置處理,將0.16 mm以上的顆粒大部分分離;污水二級(jí)濃縮采用預(yù)沉器,確保出水水質(zhì)(懸浮物、顆粒物)不大于2 000 mg/L,再經(jīng)過(guò)凈水器深度過(guò)濾,確保出水水質(zhì)(懸浮物、顆粒物)不大于100 mg/L,滿足回用生產(chǎn)水的要求,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)污水零排放;污泥干化采用國(guó)內(nèi)比較成熟的真空壓濾機(jī),能有效控制泥餅的含水率,保證了泥渣堆存和運(yùn)輸不再形成二次污染;污水處理系統(tǒng)場(chǎng)內(nèi)干凈、清潔、無(wú)污染,真正實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。

5 主要設(shè)備

5.1 細(xì)砂回收裝置

砂石加工系統(tǒng)的污水主要來(lái)源于洗砂分級(jí)車間和沖洗車間,污水中的石粉細(xì)砂首先由石粉回收與一體化立式旋流沉砂器進(jìn)行預(yù)處理,剔除污水中的一部分石粉、細(xì)砂,細(xì)砂和石粉由旋流器濃縮后,再由強(qiáng)力高效高頻脫水裝置脫水,經(jīng)脫水處理后的石粉、細(xì)砂,排入石粉細(xì)砂膠帶機(jī),經(jīng)膠帶機(jī)送入砂堆場(chǎng)。

石粉、細(xì)砂回收工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 石粉細(xì)砂回收工藝流程

細(xì)砂回收裝置主要用于污水的預(yù)處理,污水來(lái)水SS濃度設(shè)計(jì)值為50 000 mg/L,細(xì)砂回收裝置用于分離出粒徑在0.16mm以上的泥沙顆粒。細(xì)砂回收裝置設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表3。

5.2 2#集水池?cái)嚢杵?/h3>

集水池?cái)嚢枧涮自O(shè)備見(jiàn)表4。

表3 細(xì)砂回收裝置參數(shù)

表4 集水池?cái)嚢枧涮自O(shè)備

5.3 渣漿泵

根據(jù)砂石加工系統(tǒng)污水的特點(diǎn),選擇耐磨性能好的渣漿泵作為污水提升泵。配套渣漿泵各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 渣漿泵參數(shù)

5.4 加藥裝置

加藥裝置用于絮凝劑和助凝劑的溶解和投加,包括絮凝劑加藥裝置和助凝劑加藥裝置各1套,各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)表6。

表6 自動(dòng)加藥裝置技術(shù)參數(shù)

5.5 預(yù)沉器

利用離心分離和重力沉降來(lái)實(shí)現(xiàn)固液分離的水處理設(shè)備。預(yù)沉器由旋流除砂、整流柵、斜管沉淀、污泥濃縮4個(gè)部分組成。根據(jù)離心沉降和密度差的原理,當(dāng)水流在一定的壓力、向心浮力、流體拽力的作用下,因受力不同,從而使密度低的清水上升,由設(shè)備出口流出,密度大的砂由底部排砂口排出,從而達(dá)到除砂、降濁、固液分離的目的。設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)表7。

表7 預(yù)沉器技術(shù)參數(shù)

5.6 混凝混合器

混凝混合器與預(yù)沉器配套使用,主要用于加強(qiáng)絮凝反應(yīng),降低藥劑使用成本?；炷旌掀鞲黜?xiàng)參數(shù)見(jiàn)表8。

5.7 凈水器

將預(yù)沉器初步過(guò)濾的清水進(jìn)行二次處理,以達(dá)到回用的要求。配套各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)表9。

表9 配套參數(shù)

5.8 真空壓濾機(jī)

設(shè)計(jì)處理污泥量約45 t/h,脫水后污泥含水率小于15%。根據(jù)同類工程的污泥脫水經(jīng)驗(yàn),選擇真空壓濾機(jī),設(shè)備參數(shù)見(jiàn)表10。

表10 真空壓濾機(jī)機(jī)配套設(shè)備參數(shù)

5.9 技術(shù)參數(shù)表及工程量表

污水處理系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表11。

表11 污水處理系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

6 結(jié)束語(yǔ)

青海瑪爾擋水電站砂石加工系統(tǒng)污水處理系統(tǒng)在工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選用上充分考慮長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性、安全性及經(jīng)濟(jì)性,確保污水處理系統(tǒng)滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)1年多運(yùn)行實(shí)踐證明,該系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果良好,處理后的清水通過(guò)水泵提升進(jìn)入供水系統(tǒng)循環(huán)利用,達(dá)到零排放要求。