砂石骨料生产系统废水处理工艺设计及应用.pdf

'第46卷第4期人民长江VoI．46．NO．42015年2月YangtzeRiverFeb．．2O15文章编号：1001—4179(2015)04—0042—03砂石骨料生产系统废水处理工艺设计及应用燕乔，屠丹，李华斌，肖兵，李亚云(三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002)摘要：针对我国传统砂石骨料加工系统废水处理存在环境污染严重和处理费用高等问题，结合四川某水电站砂石系统生产过程中产生废水的水质特征，设计采用“集水沉淀+预处理+人工沉淀+机械脱水相结合”的处理工艺，其中，集水沉淀为自然沉淀，人工沉淀为混凝沉淀，脱水设备采用陶瓷过滤机。废水处理系统自应用以来，运行正常，各项指标满足行业标准要求，成本较低。简要介绍了废水处理系统的工艺设计和实际应用效果，对水电工程砂石系统废水处理具有借鉴意义。关键词：砂石骨料；废水处理；沉淀；混凝；回收利用中图法分类号：TV42文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．20l5．04．0l0水电工程砂石骨料加工系统的生产过程离不开理法。水，骨料的冲洗、制砂、降尘过程也需消耗大量的水，由1．1常用处理方法此产生了废水污染问题，废水中的主要污染物为悬浮(1)自然沉淀法。废水自砂石系统流入预先建好物(ss)。监测资料表明：砂石系统所排废水中悬浮物的沉淀池或尾渣库，不使用凝聚剂，进行自然沉淀，排浓度为45000～61000mg／L，远远超过了《污水综合出上清液。该方案运行操作简单且费用低，但系统附排放标准》(GB8978—1996)中规定的采矿、选矿企业近需要具有一定容积的天然地势以保证足够的净化13寸废水悬浮物最高允许排放浓度标准(一级水域为70问及存储泥渣的能力。mg／L，二级水域为300mg／L)。砂石系统所排废水(2)絮凝沉淀法。一般采用平流二级沉淀池，若不作任何处理就直接排放，将会破坏施工区生态环废水自砂石系统流入平流式沉砂池，待去除粗砂后，境，并造成河道淤积，河床抬高，同时对下游农业、饮水进入二级沉淀池。通过机械或人工出渣，使粒径小于造成不同程度的影响，并破坏水生生物的生存环境。0．038mill的悬浮物在絮凝剂的作用下快速沉淀，最后随着全民环保意识的加强，国家对砂石系统所排废水通过渣浆泵送到干化池自然脱水。该方案在运行过程处理的要求也日益严格，根据《水利水电工程施工组中容易出现泥浆板结和堵管现象，导致水处理系统无织设计规范》DL／T5397—2007的要求，砂石加工过程法正常运行。中产生的废水必须经处理达标后才能循环使用或排1．2泥浆干化处理方法放。因此，砂石加工生产所排废水的处理已成为水电行业不可回避的课题，对砂石系统排废水处理、回收利(1)自然脱水法。自然脱水主要利用重力作用用的工艺研究亟待进一步深化和推广。使泥浆中的水过滤分离，同时利用13晒、风吹加速泥浆脱水干化的过程。该方案不仅占用场地大，时间缓慢，1废水处理传统工艺且存在二次扬尘的环境污染隐患，很难满足中、大型砂传统砂石骨料废水处理方法主要有自然沉淀法和石加工系统废水处理需要。絮凝沉淀法；泥浆干化主要采用自然脱水法和机械处(2)机械处理法。机械脱水主要通过机械设备挤收稿日期：2014—11—25作者简介：燕乔，男，博士，副教授，研究方向为水电工程施工技术与组织管理。E—mail：372979121@qq．c0m通讯作者：屠丹，女，硕士研究生，主要从事水利水电工程施工除尘及水资源保护有关研究。E—mail：tudan66888@163．COIXI 第4期燕乔，等：砂石骨料生产系统废水处理工艺设计及应用43压的方式快速脱水，此方法占地面积小、处理效果好、运输方便、节约运费。2废水处理新工艺设计结合废水的水质特征和现场实际地形情况，四川某水电站对其砂石加工系统所排废水采取“集水沉淀+预处理+人工沉淀+机械脱水相结合”的处理工艺，具体工艺流程见图1。其中，新工艺流程中主要环节“预处理”的工艺流程见图2。图1废水处理工艺流程2．1主要特点200t／h，原料为花岗岩类。生产用水主要为制石系统(1)冲洗细骨料降低石粉的过程中，石粉流失量的洗石用水，制砂系统的棒磨及冲洗除尘用水，用水量较大，导致废水中颗粒含量较高，石粉悬浮在水中不易为3246．49m3／d。按水电建设要求，各生产、生活废沉淀。鉴于此，在废水处理厂前增设集水沉淀池和预水必须集中处理并尽可能回收利用。砂石加工系统生处理环节，主要目的是快速去除废水中粒径较大的颗产高峰时，废水主要为洗石、制砂排水、冲洗除尘排水粒，回收细砂和石粉。可减轻废水处理系统运行负荷，等，每小时产生废水350．7in，考虑到收集处理后的延长压滤机滤布、渣浆泵的使用寿命，降低设备投入和生活用水和水处理设施自用水，废水处理规模按400运行成本。m／h设计。废水中主要污染物为SS，经现场取样检(2)新工艺采用自动化程度较高的加药设备，废测，悬浮物浓度为45000～61000mg／L。各种废水及水经高效絮凝反应沉淀处理，使用排泥设备及时将沉排水统一收集至集水沉淀池，综合处理后作为生产用淀的泥浆集中到沉淀池中心的集泥斗，便于抽取脱水。水回用。从运行情况看，废水悬浮物含量高且动态变化，加药量可根据废水悬浮物的变化情况动态调整。(3)新工艺采取集水沉淀与絮凝沉淀相结合的方式。由于高效絮凝沉淀加药费用的比例占设备运行费用相对较高，而良好的集水沉淀对降低加药量效果显蓦著，在砂石场地允许的情况下，科学设定集水沉淀池的容积对降低成本具有重要意义。2．2新老工艺对比图2人工砂石系统预处理工艺流程新工艺对传统工艺既有继承又有改进，两者都由3．1废水水质水量特性废水调节池、加药、沉淀、泥浆处理设施4部分组成。水处理设施进出水总管上安装有流量计，计量瞬与传统工艺相比，新工艺不但能循环利用处理后的排时和累积流量，记录系统废水流量特性见表1。水，而且还能回收利用石粉，进而调节成品砂的石粉含表1骨料加工系统生产废水水质水量特性量。采用国内较先进的废水加药、沉淀设施，能够缩短泥砂的沉淀时间，解决泥浆沉淀过程中常常出现板结和堵管的难题。借鉴矿山工程废水处理经验，使用陶瓷过滤机，能克服传统工艺中出现的脱水历时长、效果不明显、自动化程度不高、工艺不能连续运行的难题。3．2效果分析3工程应用(1)生产废水预处理(石粉回收器)。对比预处四川某水电站砂石骨料加工系统生产规模为理车间回收的石粉及处理后废水所含固体颗粒分布情 5m加如∞如∞加∞况，可得废水经预处理环节后悬浮物固体颗粒的分布度达到35mg／L，PAM的浓度达到7mg／L时，浊度和情况见表2。吸光度同时达到最小值，此时的沉淀效果最好。继续97拼2m似4●⋯88649吼¨¨”}=宇伽I二加表2骨料加工系统生产废水悬浮物颗粒分布情况增大浓度，絮凝效果不再明显。因此，通过反复试验，累计百分比／固体粒径／m可以确定最佳投加量。现场经过多次运行试验，监测％原废水预处理回收石粉预处理后废水(辐流进水池)PAM反应时间明显快于PAC，相比于单独使用PAC、18．34PAM的沉淀效果，混合使用中，将PAM作为助凝剂，30，96按先加PAC再加PAM顺序搭配，其絮凝效果比单独42．5754．73使用效果更明显。66．O977．3l4结浯8866¨H"如拍鲫99．76砂石加工系统所排废水是水电站施工中主要的废II3．58㈣37●764lO73水伽来源，对==其妥善7朋处理非常重要。该电站采用“集水124．62沉淀+预处理+人工沉淀+机械脱水相结合”的处理135．7l工艺，解决了废水沉淀和泥浆脱水的难题。回收水中l47．6216O．23ss平均含量为56％，满足出水水质优于《污水综合排172．57放标准》(GB8978—1996)规定的一级标准，生产用水l95．68回收利用率为72％，SS去除率达到99．9％。从实际225．64255．31工程费用看，新工艺的建设成本合计为275．3万元，与304．62传统工艺相比较，没备配置数量少、土建费用低、管路399．74投资小；新工艺的运行成本为3．15元／m，单价运行499．4l费用比传统工艺偏高，但年运行成本相当，废水处理效率更高。该综合处理技术，为类似工程的废水处理提表2的数据分布规律表明，固体颗粒在一定程度供了借鉴和参考。}二受取样方法的影响，原废水里集中在排水沟沟底的参考文献：粗颗粒无法提取，导致原废水中固体颗粒的分析结果[1]陈雯，王丽宏，王刚构皮滩水电站砂石加工系统废水处理新工艺不能全面反映含泥砂情况。经过预处理后，废水中粒研究[J]．人民长江，2010，(22)：64—66[2]王启栋．平流沉淀+絮凝沉淀工艺处理水电站砂石加工废水中试径小于0．050mm的颗粒占95％以上，完全达到了预研究[D]．重庆：重庆大学，2011．处理的预期目标；进入辐流沉淀池的废水所含固体物[3]徐岿东，田明明，崔滨滨．阿海水电站砂石系统废水处理设计及实质主要是泥土及石粉等小颗粒，其吸水性、膨胀性和流施[J]．人民长江，2011，(23)：62—64．[4]程里，金玲．鲁地拉水电站人工砂石系统废水处理5-艺[J]．云南动性均有较大改善，从根本上解决了泥浆板结这个长水力发电，2013，(3)：142—144．期困扰砂石加工废水处理的难题。[5]王文学，曹龙滨，牛有江．两河口水电站人工骨料加_T-系统废水处(2)人工沉淀(絮凝沉淀)。在人工沉淀池前方理工艺浅析[J]．四川水利，2012，(4)：52—55．(编辑：徐诗银)的管道中投加PAC和PAM两种絮凝药剂，以加快固体悬浮物沉淀速度。为准确控制絮凝剂投加量，用适当药量达到最佳絮凝效果，配置了专门的加药装置。为试验两种絮凝剂在骨料生产废水中的使用效果，进行了对比试验。试验结果表明，单独使用PAC、PAM时，矾花大且密实，表明混凝沉淀效果好；若絮凝剂投加量过大，矾花增加量、泥水分离程度变化都不明显。测定在不同加药浓度下的吸光度值和浊度值的结果表明，在一定的加药浓度范围内，絮凝剂浓度与吸光度可以近似呈直线关系，相对来说，浊度与絮凝剂的线性关系比吸光度与絮凝剂浓度的线性关系差很多，说明絮(下转第50页)凝剂的浓度对浊度的影响较大。随絮凝剂浓度的增大，上层水质的吸光度、浊度值逐渐减小，当PAC的浓 50人民长江2015芷等渗漏区实施封堵，渗漏不明显区的治理视先期渗漏用膏浆灌浆在心墙前封堵，共有2段，一段位于SZK8处理的效果而定。渗漏处理下限应至基岩全风带以附近，长约9nl，为3-MIqL；另一段位于SZK19孔附近，下。渗漏处理试验段可选在强渗漏区，积累经验后再长约5m，为5排孔。试验过程中出现过几次向坝后向其他区段展开。排水沟漏浆的情况，渗漏高程在一5ITI以卜。灌浆结治理工程实施时应打先导孔，并根据先导孔揭示束后，相同库水位情况下，大坝渗漏量减少了147L／s，的具体情况，进一步确定渗漏区的边界，以指导防渗工且呈逐渐减小趋势，堵漏效果十分明显，说明勘察手段程的施工。根据地质勘探揭示的情况，合理布置帷幕合理，勘察结论准确。灌浆线，结合相应工程情况采取周密的灌浆堵漏措施，参考文献：并在施工过程中注意观测水库渗漏量变化情况，分析[1]邢林生．混凝土坝坝体渗漏危害性分析及其处理[J]．水力发电学报，2001，(3)查明水库渗漏通道的具体位置，对低水位下显露的渗[2]谭界雄，杜国平，高大水，等．声纳探测白云水电站大坝渗漏点的漏通道及时进行处理，以达到彻底防渗堵漏的目应用研究[J]．人民长江，2012，43(1)的。[3]李择卫．地下水示踪试验在水库岩溶渗漏分析中的应用【J1．人民此次勘察检测是以水为介质进行的，即只能反映长江，2O13，44(6)．库水位以下坝体的渗漏情况。因此，并不能排除库水[4]赵瑞，许模．水库岩溶渗漏及防渗研究综述[J]地下水，2011，(3)．位以上部位亦存在渗漏通道，建议对库水位以上坝段[5]莫李生，王之岑岩溶地区水库防渗堵漏设计与施工[J]企业科全部进行防渗治理。技与发展，2010，(18)3．2施工检验(编辑：赵凤超)根据勘察结论进行了试验性的灌浆封堵。试验采Survey——analysisofseepageproblemofadamandanti——seepagetreatmentmeasuresWANGWangsheng，LUOFei，WANGXiaoxin，SH1Cunpeng(ThreeGorgesGeotechnicalConsultantsCo．，Ltd．，Wuhan430074，China)Abstract：Theproblemofreservoirseepageisahotspotanddificultyinwatereonservancyprojects，muchnlanpower，finan—cialandmaterialresourcesneedstobedevotedforseepagetreatment．Basedonanengineeringsurveyexample，thelithology，ge—ologicalstructure，hydrogeology，seepagesystemandsituationinthedamareaareresearchedandthecorrespondentsurveymeth—odandmeansareputforward．Inpracticalsurvey，thedamtopwasemployedasthedrillingplatform，andthesurveymethodsofgroundwaterobservation，tracertest，colorI"Vobservationindrillinghe]eandwaterpressuretestetc．wereadoptedtoanalyzeanddeterminetheseepageposition，andthedamseepagescopeinplaneandverticalplanewasdetermined．AccordingtoStir—veyedresultsandtheseepagedegree，theseepagescopewasdividedintodiferentsub—zonesandthecorrespondenttreatmentmeasuresandsuggestionswereputforward．Theresultsshowthattheseepagesurveymethodsandmeansareefectiveand(’anprovideareferenceforsimilarengineeringsurvey．Keywords：reservoirseepage；groundwater；tracertests；colorTVobservationinhole；seepagesurvey—t～一一一t"～一～一～⋯～⋯】⋯⋯⋯⋯⋯一一‘⋯⋯⋯】⋯～⋯⋯⋯～⋯～一～I，⋯一"～一一Ht一上接第44页)ResearchandapplicationofwastewatertreatmenttechnologyinaggregateproductionsystemYANQiao，TUDan，LIHuabin，XIAOBing，LIYayun(CollegeofHydraulicandEnvironmentEngineering，ThreeGorgesUniversity，Yichang443002，China)Abstract：Inthelightofthedefectsofthetraditionalwastewatertreatmentofaggregateprocessingsystem，suchastheseriousenvironmentalpollutionandhighcost，byconsiderationofthewaterqualitycharacteristicsofthewastewaterfromtheproductionoftheaggregateprocessing，thecomprehensiveprocessingsolutionofcatchingprecipitationpluspretreatmentplusartificialpre—cipitationplusmechanicaldewateringisputforward，inwhich，thecatchingprecipitationprocessisnaturalprecipitation，thear—tifieialprecipitationiscoagulationsedimentation，andtheceramicfilterisappliedfordewatering．Thewastewatertreatmentsys—temhasbeenoperatednormallywithlow(()stsinceitsapplication．whichmeetstheindustrystandardofenvironmentalprotectionandwaterrecycling．Thetechnicaldesignofwastewatertreatmentsystemandthepracticalapplicationefectsareintroduced．Keywords：aggregate；wastewatertreatment；precipitation；coagulation；recycling'