（环境工程专业论文）水电站砂石加工废水沉渣的性能和脱水试验研究.pdf

中文摘要 摘要 为满足经济发展对能源的需求，我国正大力开发利用水能资源。水电是清洁 能源，可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用 率和经济社会的综合效益。但是水电站工程特别是大型水电站，水电站施工历时 长，对工程区域地表水造成明显污染，尤为明显的是施工期砂石加工系统废水。 该废水中主要污染物成分为悬浮物，虽然污染物组分单一，但浓度极高，其s s 可 高达4 0 0 0 0 - - 7 5 0 0 0 m g l ，甚至1 0 0 0 0 0m g l 以上。施工废水若不经处理直接排放可 能对工程区下游水环境造成明显的不利影响，同时还会造成河道淤塞，河床抬高， 降低防洪标准。因此，砂石加工冲洗废水的处置是经济建设中不可回避的问题。 近年来，随着外界及环保行政主管部门对水电工程环保工作的日益关注，水电站 施工期砂石加工生产废水的达标处理已成为水电工程环保工作的一个敏感问题。 然而，目前国内尚没有该类废水处理成熟运行的工程实例，很多针对该类废水处 理的工艺都简单套用市政工程中的构筑物形式和参数，没有对该类废水悬浮物的 沉降性能和脱水特性进行深入研究，使得处理过程不仅投药量大、能耗高，成本 高，并且由于s s 浓度高，构筑物固体负荷大，造成构筑物很快淤积堵塞，清理困 难，运行管理十分不便。 论文通过现场调研并提取水样分析砂石加工废水的性质，废水所含悬浮物不 仅浓度高，而且颗粒细小，1 0 0 p m 以下的颗粒占到了7 0 9 0 。在沉降试验中发 现沉淀下来的沉渣中有粗细颗粒分层现象，且下层较粗颗粒的脱水性能较好，在 此基础上研究提出了分级沉淀处理砂石加工废水的工艺。并通过分析各级沉渣的 脱水性能，研究影响沉渣脱水性能的主要因素。 试验结果表明：平流式两级沉淀池最终确定的停留时间是1 2 和2 4 r a i n ，旋流式 沉淀池确定出最佳工况后分析沉渣的性质，与平流式是接近的，试验重点研究平 流式沉淀池沉渣的脱水干化。 废水级沉淀池去除总悬浮物的4 3 6 8 ，沉渣粒径大，含水率是4 1 0 6 ，脱 水性能好，采用自然干化处理。在滤布上沉渣铺设厚度2 5 c m 左右，干化l 小时含 水率可以降为2 5 - 2 8 。 废水二级沉淀池去除总悬浮物的1 9 4 8 。沉渣含水率为7 4 4 8 ，比阻是 3 4 5 x 1 0 1 0 c m g 。粒径小于2 0 肛l 的颗粒占8 2 3 3 ，自然干化无法形成泥饼状，采用 真空脱水加强沉渣的干化。对真空脱水的影响大小的因素依次是，脱水时的泥饼 厚度、真空度和絮凝剂的使用。结合真空脱水过程中的泥水分离现象分析，确定 沉渣脱水后的千泥渣厚度在1 1 e r a 左右的效果是较好的，4 9 分钟内就可以完全脱 重庆大学硕士学位论文 水。 絮凝剂有助于改善反应沉淀油沉渣的脱水性能。经过比选，聚丙烯酰胺p a m 的效果最好，最佳投药量为0 0 3 。 反应沉淀池沉渣含水率是7 6 0 5 ，比阻是5 1 3 6 x 1 0 1 0 c m g 。真空脱水的影响因 素大小依次是，脱水时的泥饼厚度、絮凝剂的使用和真空度。投加絮凝剂后，脱 水效率最高可提高5 0 。脱水效果较好的是在泥量9 0 0 m l 以内，脱水后的干泥渣厚 度在1 1c i t 庄右，加入聚丙烯酰胺p a m 后，沉渣真空脱水干化5 - 12 m i n - 。 试验通过对各级沉渣的脱水方式和相关影响因素进行探讨，为分级处理工艺 的进_ 步扩大规模应用和沉渣简易脱水设备的开发提供了依据。 关键词：砂石加工废水，沉渣，脱水干化 i l a b s t r a c t i no r d e rt om a k et h ee n e r g ym e e te c o n o m i cd e v e l o p m e n td e m a n d ，o u rc o u n t r yi s m a k i n gg r e a te f f o r t st ot h ed e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fw a t e rr e s o u r c e s h y ( 1 r o p o w e r 化s o u r c e1 sc l e a n , r e n e w a b l e ，n o n p o l l u t i n g , a n dl o w o p e r a t i n gc o s t se n e r g y i tw i l lh e l p 1 m p r o v er e s o u r c eu t i l i z a t i o na n dc o m p r e h e n s i v eb e n e f i t so ft h ee c o n o m ya n ds o c i e t y h o w e v e r , t h el o n gc o n s t r u c t i o np e r i o do ft h eh y d r o p o w e rs t a t i o ne s p e c i a l l y1 a r g e s e a l e n y d r o p o w 盯p r 0 3 e c t s ，p a r t i c u l a r l yt h ew a s t e w a t e rf r o mt h ea g g r e g a t ep r o c e s s i n gs y s t e m ， c a u s e da s i g n i f i c a n tp o l l u t i o no fs u r f a c ew a t e ri nt h ee n g i n e e r i n gd i s t r i c t t h es u s p e n d e d s o l i d sl st h em a i np o l l u t a n tc o m p o s i t i o ni n t h ea g g r e g a t ep r o c e s s i n gw a s t e w a t e r a l t h o u g ht h ec o m p o n e n ti sas i n g l ep o l l u t a n t , t h ec o n c e n t r a t i o ni s h i g h t h es s c o n c e n t r a t i o nc a l lb ea sh i g ha s4 0 0 0 0 7 5 0 0 0 m g l ，e v e nm o r et h a n10 0 0 0 0 m g l 1n e 、a s t e w a t e rw i t h o u t a n yt r e a t m e n tw a sd i s c h a r g e di n t ot h ef i v e rd i r e c t l ym a yc a u s e w a t e re n v i r o n m e n to fd o w n s t r e a mm u c h a d v e r s ee f f e c t s a tt h es a m et i m e , i tm a y r e s u l t mr i v e rs i l t i n gu p , r i v e rb e de l e v a t i o n , r e d u c i n gt h ef l o o dc o n t r o ls t a n d a r d s ，n l e r e f - o r e t h ed i s p o s a lo ft h ea g g r e g a t ep r o c e s s i n gw a s t e w a t e ri s a ni n e v i t a b l ep r o b l 锄i nt h e c o d n o m l cd e v e l o p m e n t i nr e c e n t y e a r s ，w i t ht h ec o n c e r no ft h es o c i e t ya n dt h e a d m i m s t r a t i v ed e p a r t m e n t so fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na b o u te n v i r o n m e n to ft h e n y d r o p o w e rp r o j e c t , t h ea g g r e g a t ep r o c e s s i n gw a s t e w a t e rd i s c h a r g e dm e e t 也es t a n d a r d h a sb e c o m eas e n s i t i v ei s s u ef o re n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o no ft h e h y d r o p o w e rp r o j e c ti n t h eh y d r o p o w e rs t a t i o nc o n s t r u c t i o np e r i o d h o w e v e r , t h e r ei s n os u c he x a m p l eo f s u c c e s s f u lo p e r a t i o no ft h i sk i n do fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s w e j u s ts i m p 】y a p p l i e dt h ef o r ma n dp a r a m e t e r so ft h es t r u c t u r e su s e di nm u n i c i p a le n g i n e e r i n g , a n dd o n o ts t u d yi nd e p t ht h es e d i m e n t a t i o nc h a r a c t e r i s t i co f s u s p e n d e ds o l i d sa n dd e h y d f a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so ft h es l u d g e t h ed o s a g e , e n e r g yc o n s u m p t i o na n dc o s ti s h i g h t h e s t r u c t u r e sq u i c k l ys i l t e du pb e c a u s eo ft h e h i g hc o n c e n t r a t i o no fs s ，l a r g es o l i d sl o a do f s t r u c t u r e s t h eo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n ti sv e r yi n c o n v e n i e n t t h i sp a p e r i n v e s t i g a t e df o u rh y d r o p o w e rs t a t i o n sa n da n a l y s e dt h ew a t e r8 a m p l e s g e tf r o mt h ea g g r e g a t ep r o c e s s i n gs y s t e m t h es u s p e n d e ds o l i d so fm ew a s t e w a t e ra m a n ya n ds m a l l ，7 0 - 9 0 p a r t i c l es i z ei ss m a l l e rt h a n10 0 1 t m t h es m a l lp a r t i c i e s c o v e rt h eb i g g e ro n e si nt h es e d i m e n t a t i o nt e s ta n dt h ed e h y d r a t i o np e r f o r m a n c eo f c o a r 8 ep a r t i c l e si sb e t t e r o nt h eb a s i so f t h e s e , c l a s s i f ya n dd e a l i n gw i t ht h es u s p e n d c d s o l i d so ft h ea g g r e g a t ep r o c e s s i n gw a s t e w a t e ri sp r o p o s e d 。a n d s t u d yt h em a i nf a c t o r s i i i 重庆大学硕士学位论文 a f f e c t e dt h es l u d g ed e w a t e r i n ga c c o r d i n gt ot h ed e h y d r a t i o np r o p e r t i e so ft h ed i f f e r e n t t y p e so fs l u d g e t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t ：t h ec h a r a c t e r i s t i co ft h es l u d g ef r o mt h e h o r i z o n t a lf l o ws e t t l i n gt a n kw h e nh r ti s12a n d2 4 m i ni ss i m i l a rt ot h es l u d g eo f h y d r o c y c l o n e s e t t l i n gt a n ku n d e rt h eb e s tc o n d i t i o n t h et e s tf o c u s e do nt h es l u d g e d e w a t e r i n go fh o r i z o n t a lf l o ws e t t l i n gt a n k t h er e m o v a lr a t eo ft o t a ls u s p e n d e ds o l i d si s4 3 6 8 i nt h ef i r s ts e d i m e n t a t i o nt a n k t h ep a r t i c l e ss e t t l e da r el a r g e r , m o i s t u r ec o n t e n ti s41 0 6 ，a n dt h ed e h y d r a t i o n p r o p e r t yi sg o o d t h ef i r s ts l u d g ec a l lb en a t u r a ld e w a t e r e d t h em o i s t u r ec o n t e n to f s l u d g ew i t ht h i c k n e s so fa b o u t2 5 c mo nt h ef i l t e rc l o t h 咖b er e d u c e dt o2 5 一2 8 a f t e ro n eh o u rd r y i n g t h er e m o v a lr a t eo ft o t a ls u s p e n d e ds o l i d si s19 4 8 i nt h e s e c o n d a r y s e d i m e n t a t i o nt a n k t h es l u d g em o i s t u r ec o n t e n ti s7 4 4 8 ，s l u d g es p e c i f i cr e s i s t a n c e ( s s r ) i s3 4 5 10 1 0 t i n ，g t 1 1 ep a r t i c l es m a l l e rt h a n2 0 p ma c c o u n tf o r8 2 3 3 t o e n h a n c ed e h y d r a t i o no ft h es l u d g e ，v a c u u md e h y d r a t i o nm u s tb eu s e db e c a u s et h e s l u d g ec a nn o tb ef o r m e dt oc a k e sb yn a t u r a ld e w a t e r i n g t h ef a c t o r sa f f e c tv a c u u m d e h y d r a t i o na r et h em u d c a k et h i c k n e s s ，t h ev a c u u ma n dt h eu s eo ff l o c c u l a n t s t h e s l u d g ec a l lb ed e w a t e r e dw i t h i n4 9m i n u t e sa n dt h i c k n e s si s 1 1e n a t h ee f f e c ti s b e t t e rb a s e do nt h es e p a r a t i o no ft h es l u d g ef r o mw a t e r f l o c c u l a n ti su s e f u l lt oi m p r o v et h ed e h y d r a t i o np e r f o r m a n c eo fs l u d g e a f t e r s e l e c t i o n ，t h ee f f e c to f 删i st h eb e s ta n dt h ed o s a g ei s0 0 3 ，n l em o i s t u r ec o n t e n to fs l u d g ef r o mt h e 衄r ds e d i m e n t a t i o nt a n kw a s7 6 0 5 ，a n d t h es s ri s5 13 6 1 0 1 0 c 1 i l g t h ef a c t o r sa f f e c tv a c u u md e h y d r a t i o na r et h em u d c a k e t h i c k n e s s ，u s eo ff l o c c u l a n ta n dt h ev a c u u m d e h y d r a t i o ne f f i c i e n c yc a l lb ei n c r e a s e da m a x i m u mo f5 0 a f t e ru s i n gf l o c c u l a n t s l u d g ec a nb ed e w a t e r e dw i t h i n5 12 m i n u t e sw h e nt h ev o l u m eo fs l u d g ei sl e s st h a n9 0 0 m la f t e ra d d i n gp a m ，a n dt h i c k n e s s i s1 1 e m t h i sp a p e rd i s c u s s e dd i f f e r e n tm e t h o d so fd e h y d r a t i o na n df a c t o r sr e l a t e dt o d e w a t e r i n g i ti st h eb a s i sf o rf u r t h e re x p a n d i n gt h es c a l eo ft h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n t p r o c e s sa p p l i e d t ot h e a g g r e g a t ep r o c e s s i n gs y s t e m a n d e x p l o i t i n gd e w a t e r i n g e q u i p m e n t k e y w o r d s ：a g g r e g a t ep r o c e s s i n gw a s t e w a t e r , s l u d g e ，d e h y d r a t i o n i v 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的且士学位论文丞电站壁互左g 王废丞沉渣的：眭能塑脱丞 达坠硒塞是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知， 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：易许玲 签字日期：汐步f 导师姥1 衙 签字嘲7 。j 学位论文使用授权书 本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意中 国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程( 以 下简称“章程”) ，愿意将本人的且士学位论文盔鱼塑壁虿加工廑丕近渣的：睦 能塑避丞达验硒究提交中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社( c n k i ) 在中国 博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库以及重庆大 学博硕学位论文全文数据库中全文发表。中国博士学位论文全文数据库、中 国优秀硕士学位论文全文数据库可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出 版，并同意编入c n k i 中国知识资源总库，在中国博硕士学位论文评价数据 库中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益和承担相应义 务。本人授权重庆大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公开 论文的全部或部分内容。 作者签名：& 叠途导师签名：2 绔 川厂年j 月叫日 备注：审核通过的涉密论文不得签署“授权书一，须填写以下内容： 该论文属于涉密论文，其密级是j 塑王，涉密期限至年一月一日。 说明：本声明及授权书生坯装订在提交的学位论文最后一页。 学位论文使用授权书 本人完全同意中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全 文数据库出版章程( 以下简称“章程) ，愿意将本人的学历硕士学位论文水 电站砂石加工废水沉渣的性能和脱水试验研究提交中国学术期刊( 光盘版) 电 子杂志社( c n k i ) 在中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文 全文数据库以及重庆大学博硕学位论文全文数据库中全文发表。中国博 士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库可以以电子、网 络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入c n k i 中国知识资源总库，在中 国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联网上传播，同意按“章程规定 享受相关权益和承担相应义务。 作者签名：易垂翅垒 一 导师签名：一毯 2 0 0 9 年0 5 月 2 1 日 论文题目：水电站砂石加工废水沉渣的性能和脱水试验研究 论文级别：博士口硕士彳 毕业院校：重庆大学 作者联系电话： 13 8 8 3 9 5 8 5 3 7 所属学院：城市建设与环境工程学院 毕业年月： 2 0 0 9年0 5 月 作者通信地址( 邮编) ： 重庆大学b 区建工新村5 8 - 2 0 ( 4 0 0 0 4 5 ) 作者e m a i l ： ! i 旦星y i = ! q q 堡! 鱼苎：鱼q 里 研究生学号：2 0 0 6 1 7 0 2 11 7 备注：本人承诺该学位论文不涉密，否则后果自负。 说明：本授权书堕匾一式三份，由学校研究生管理部门、中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社和作者本人各保存一份。 c n k i 联系电话：0 1 0 6 2 7 9 1 9 5 1 、6 2 7 9 3 1 7 6 、6 2 7 9 4 9 9 4 传真：0 1 0 6 2 7 9 1 8 1 4 网址：w w w 。c r l k i ：堡鲢，w w w c h i n a j o u r n a l n e t c n 通信地址：北京清华大学邮局8 4 4 8 信箱采编中心 邮编：1 0 0 0 8 4 1 项目概况及背景 1 项目概况及背景 1 1 水电建设项目施工期砂石加工废水处理现状 随着经济的迅猛发展，对能源的需求迅速增长，在地球传统能源日益紧张的 情况下，世界各国普遍优先开发水电大力利用水能资源。我国丰富的水电资源成 为能源开发的热点之一。我国不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源， 都居世界第一位。截至2 0 0 8 年中国水电集团总装机容量已经超过一亿千瓦【1 1 。 水电是清洁能源，可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利 于提高资源利用率和经济社会的综合效益，对改善我国能源结构、减少温室气体 排放作用巨大。水电工程有利于防洪减灾、供水灌溉，缓解人口和资源的矛盾， 保障区域和城乡经济、社会发展，促进人和自然和谐共处，其综合效益显著。但 工程建设也会对生态与环境带来一些不利影响。为促进水电开发与环境的协调和 可持续发展，应提高对水电开发环境保护的认识，加强对施工期的环境保护。 水电工程，特别是大型水电站，建设工程量巨大、施工内容复杂、工期长达 数年，施工废水排放量大、强度高，施工期间对工程区域地表水多造成明显污染。 水电建设施工期的主要环境问题有：水电站施工开挖同其他工程施工一样会产生 大量粉尘，给周围环境空气质量和人群健康带来不利影响：施工废水排放量大， 悬浮物含量较高，如果不经过处理直接排入江河，将造成下游水质下降，影响城 镇和居民用水质量；施工弃渣和料场开采占用大量土地，对地貌景观和植被损坏 较大；如果随意弃渣，极易造成局部水土流失、淤塞河道、抬高下游河道水位等。 其中尤为明显的是施工期砂石加工系统废水的污染。 水电站施工需要大量的砂石骨料，通常由施工企业在料场开采后，运输至砂 石加工厂加工生产。其基本工艺过程为砂石料开采、破碎、筛分。其中筛分工艺 需加水冲洗和降尘等，加入的水量除部分消耗于生产过程外，大部分将作为废水 间接排放。在我国上个世纪八十年代以前的水利工程建没中，认为人工砂石骨料 系统属于临时性附属工程，且对其所排生产废水造成的危害认识不足，所以当时 的人工砂石系统排放的废水未经有效处理就直接或间接排入了水体。废水中的主 要污染物为s s ，是施工期最主要的水质污染源。经对四川省内一些已建和在建电 站现场采样实测，砂石料加工废水中悬浮物浓度为4 00 0 0 - 7 50 0 0 m g l ，甚至高达 1 0 00 0 0m l 以上，远远超过污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 第二类污染物 最高允许排放浓度标准。砂石骨料加工厂废水若不作任何处理直接排放，将会污 染施工期河流水质，可能对工程区下游水环境造成不利影响，同时还会造成河道 淤塞，河床抬高，降低防洪标准，影响水生生物的生存环境，因此需对废水处理， 重庆大学硕士学位论文 使其达标排放或回收利用，是经济建设中不可回避的现实问题。于是，随着人们 的环保意识不断加强，国家的有关环境保护法律、法规的也在逐步健全，并对工 矿企业排放废水的污染物指标制定了严格的标准。一些陆续开工建设的大中型水 利水电工程，其中的人工砂石系统均设置了废水处理设施，如二滩、隔河岩、高 坝洲等大中型水利水电工程，生产废水经处理后约有4 0 6 0 成为洁净的生产 水再次供给人工砂石系统生产所需，使废水排放量大幅度降低。但当时的废水处 理的目的主要是回收部分澄清水再利用，大量泥砂排入水体的问题仍未得到根本 解决【2 ，3 1 。水体受到污染的问题依然存在。因此必须针对水电站砂石加工系统产生 的废水悬浮物高的特点，设计出一套简洁、高效、占地少的处理系统。 1 2 国内研究的现状与趋势 1 2 1 国内水电建设项目施工期砂石加工系统废水处理的一般措施 由于水利水电工程施工废水处理具有临时性、流动性的特点，故从节约投资 的角度出发，常选用小型成套污水处理设备或临时性处理设施。在实际工程项目 中，一般我们将成熟的给水处理工艺应用于砂石废水处理系统中，但是往往最终 均因系统堵塞或淤死而报废。其原因是砂石废水中的泥砂含量太高，各种构筑物 的集泥容积有限，排泥设施易堵塞损坏，沉渣又不能及时清运造成的。虽然砂石 废水中大量粗颗粒考虑在预处理中去除，而常规的预处理设施不能有效地解决高 浓度情况下的这一问题。目前我们常用的施工废水处理方法主要有：自然沉淀法、 絮凝沉淀法、自然干化法、机械脱水法以及成套污水处理设备处理法等【3 】。 废水处理方案 自然沉淀法是废水在沉淀池中自然沉淀，处理流程简单，基建技术要求不高， 运行操作简单且运行费用低，但是要达到较好的处理效果，就必须要修建规模很 大的沉淀池。絮凝沉淀法是废水经沉砂池把粗砂去除后进入沉淀池，并在沉淀池 中投加絮凝剂，由于絮凝剂的投加，使粒径小于0 0 3 5 m m 的悬浮物得以快速而有效 的去除。此种方法占地小，整个处理工艺效果好，但是相对运行费用增加。 沉渣处理方案 沉渣处理主要有自然干化方式和机械脱水方式。 沉渣自然干化的主要构筑物是干化场。干化场分为自然滤层干化场和人工滤 层干化场【4 1 ，前者适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区。人工滤层干化 场的滤层是人工铺设的。由不透水底层、排水系统、滤水层、输泥管、隔墙及围 堤等组成。近年来在干燥、蒸发量大的地区，采用由沥青或混凝土铺成的不透水 层而无滤水层的干化场，依靠蒸发脱水。这种干化场的优点是泥饼容易铲除。干 化场脱水主要是依靠渗透、蒸发与撤除。渗透过程在泥渣排入干化场前几天时间 2 1 项目概况及背景 内降低到一定程度后再依靠蒸发脱水。 影响干化场脱水的因素主要有气候条件、泥渣性质。比阻大的泥渣，水分不 易从稠密的沉渣层中渗透出去，往往会形成沉淀，分离出上清液，所以这类沉渣 主要依靠蒸发脱水，可以撇除上清液，加速脱水过程【4 5 1 。 利用自然脱水干化的方法，占地面积较大，并且受天气影响大，有扬尘等环 境影响隐患。 在机械脱水之前，在沉渣中加入絮凝剂，使沉渣颗粒絮凝，比阻降低，改善 脱水性能 6 ，7 ，8 一。机械脱水的方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。机械脱水是 以过滤介质两面的压力差为推动力，使沉渣水分被强制通过过滤介质，形成滤液； 而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼，从而达到脱水的目的。造成这种压力差 推动力的方法有几种：在过滤介质的一面造成负压如真空吸滤脱水；加压沉渣把 水分压过介质如压滤脱水；造成离心力如离心脱水。 1 2 2 国内水电建设项目施工期砂石加工系统废水处理实例与设计 龙滩水电站砂石加工废水处理工艺 龙滩水电站砂石加工系统的废水处理工艺有两种【lo 】。麻村系统采用的是：细 砂回收叶沉淀浓缩_ 压滤机干化_ 汽车运输呻弃渣场。龙滩大法坪砂石加工系统 的废水处理工艺以辅流沉淀和压滤机脱水为主。采用的废水处理工艺是：细砂回 收一沉淀池浓缩叶环保型劲马处理系统_ 管道输送_ 尾矿库。对采用类似废水处 理工艺的广西苹果铝厂及柳钢等企业废水处理厂进行考察，发现压滤机的脱水效 果是明显的，但大部分厂家因其设备价格昂贵、运行费用高，已弃之不用，而改 用泥库进行污泥处理。两种处理工艺的不同主要是在泥渣的干化脱水方面，麻村 采用的机械脱水方式，而大法坪利用场地条件用自然干化的方式脱水。 龙滩砂石加工系统工程运用了细砂回收及废水处理设备。使用了水力旋流器、 链板刮砂机、沉淀池清污机、厢式压滤机、环保型劲马清淤系统等设备。水力旋 流器有国产和进口两种，麻村采用国内生产的水力旋流器1 套，所回收石粉中细 颗粒含量相对较少。还采用了2 台瓶式压滤机，用于处理沉淀浓缩后浓度为3 0 左 右的废水，滤饼用自卸汽车运至碴场，水可以全部回收利用。大法坪运用进口的 水力旋流器，在其前面采用了链板刮砂机处理粗颗粒，避免被粗颗粒堵塞，使之 能回收较细的颗粒，效果也得到改善。 本方案的主要设计要点为：利用现场施工自然形成的一块凹地修建一座容积 为1 8 万1 1 1 3 的沉淀池，砂石加工系统各车间废水经明渠汇集到该池，经自然沉淀， 上清液流入调节水池回收再利用，沉积在池底的泥沙经劲马泵( 从德国引进的泥浆 泵) 排出，通过管道重力输送到弃渣场天然干化脱水( 废水处理厂距渣场约l k m ， 高差约l o o m ) ，且不污染水体。但是目前由于沉淀物板结严重，影响了清淤效果， 重庆大学硕士学位论文 正在研究破板结设备以恢复正常运行。 龙滩渣场的渣料来自大法坪料场剥离的顶部无用料及开采过程中的弃料，其 中含有大量强化风化的石灰岩类片岩，在料场极易形成天然的过滤层，而且渣场 下已做好排水盲沟【l0 1 。更有利于渗透水的排放。因此我们认为该渣场是一个难得 的天然滤床，将泥渣输送至此，让其自然渗透、蒸发脱水干化，可减免大量脱水 设备的购置和运行费用。并且这种工艺不需要投加絮凝剂，又不需购置昂贵的压 滤设备，运行工作大大简化，不仅降低了工程造价，节约了大量的运行费用，也 达到了保护环境的目的。 三峡古树岭废水综合处置改造实例 1 9 9 6 年至1 9 9 8 年间，在三峡古树岭人工砂石加工现场，清华大学水利系泥沙 研究室共同作了大量的试验研究工作，对三峡古树岭人工砂石料系统废水处理厂 进行了试验性改造，取得了较好的效果，在对人工砂石料系统废水处理方面取得 了较大的突破【l 。主要有以下方面： 采用预沉浓缩池，取代常规的沉砂池和浓缩干化池，从而改善了废水的预沉 条件。预沉浓缩池结合了沉砂池、平流沉淀池和泥渣浓缩干化池的作用，相应的 水处理工艺流程见图1 1 。 排泥 补充水 图1 1 改造后的古树岭二期工程废水处理工艺流程 f i g u r e1 1 w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s st r a n s f o r m e do ft h es e c o n ds t a g et h eg u s h u l i n gp r o j e c t 预沉浓缩池的应用使废水得以很好的预沉淀。在池中积泥低于设计高度时， 经过2 h 的自然沉淀，出水清澈透明，经取样分析，在预沉浓缩池中粒径大于0 1 m m 的颗粒基本上可去除1 0 0 ，粒径小于0 1 m m 的固体颗粒去除率也为7 0 以上。因 此，后续构筑物的超负荷现象得以解决。同时也大大减少了水处理系统机械设备 的磨损，减轻了工人的劳动强度，彻底解决了人工砂石料系统废水处理不达标的 问题。若有足够的池子交替使用，或确保池中积泥不超过设计高度，其出水水质 完全可保证悬浮物在2 0 0 m g l 以下，这样可省去后续反应沉淀池，直接回收利用。 改善预沉浓缩池结构构造，使沉淀后的泥渣得以有效处理。在水处理过程中， 4 1 项目概况及背景 预沉浓缩池起到预沉淀泥沙的作用，待泥沙淤积到设计高度后，停止进水，该池 起到泥沙浓缩干化池的作用，并增加了泥渣干化措施，主要有：在预沉浓缩池底 部增设排水盲沟【l ”，沟顶安装钢格栅和级配滤料，增加底部滤水，池子每次清挖 完毕进水前将池底盲沟的反滤料冲清干净，以保障渗水通道的畅通：增加空压设 备，向预沉浓缩池底部排水盲沟内输送压缩空气，迫使泥渣振动，从而加速渗流 排水( 即振动排水) ，同时还使排水滤料层得到较好的清洗疏通【1 2 1 。 改变弃渣手段。在三峡古树岭砂石废水处理系统中，先后共建有四组预沉浓 缩池，其中两组采用装载机下池挖运的方法，另两组则采用抓斗除渣的方法。在 前一种方法中，因泥渣脱水不够，造成进池坡道泥泞路滑，自卸车下池后爬不上 来，而由装载机运上岸后装车，出渣效率较低。而且还需停止进水并干化到定 程度后才能下池挖泥，使池子的利用率降低，而后一种除泥法是将抓斗安装在预 沉浓缩池的行车上，其弃渣效率虽然较装载机除渣有所提高，但仍达不到理想效 果【l l 】。 上述措施在三峡古树岭人工砂石料系统废水处理厂改造工程试验成功的基础 上，相继在三峡工程的其他人工砂石料系统、混凝土拌和系统以及清江水布垭水 电工程中进行了应用，均取得了理想的效果。不足之处是池子后端细质泥渣的干 化脱水困难。达到挖运的时间较长( 一个周期需l o d 左右) ，需要同时修建5 6 组相 同规格的池子才能保证正常运行，因此占地面积很大。 汉呷木砂石加工系统生产废水处理 汉呷木砂石加工系统布置在勒丫河左岸汉呷木天然砂砾石料场下游，承担电 站大坝混凝土骨料、大坝过渡料、反滤料的加工。处理工艺流程如图1 2 所示 1 4 j 。 采用细砂回收处理器进行废水预处理，不但大大降低了废水中泥沙含量，而且回 收的细砂可回用于工程中；絮凝剂在管式静态混合器管道内混合，混合效果好， 便于维护管理。 砂石料生产废水中悬浮物浓度极高，采用沉淀池处理很容易淤塞，泥渣量大， 难于清除。本处理系统采用细砂回收处理器进行预处理，去除废水中粗颗粒泥沙。 预处理环节的细砂回收器采用强力直线震动筛和放射状水力旋流器组成，可将砂 石废水中大于0 0 3 5 r a m 的细粒去除。最多可回收现有沉淀池设施排放细颗粒物料的 8 0 ，大大减少沉淀池的清理成本，且回收的细砂可用于工程中。筛滤水加絮凝剂 混合后流入平流式沉淀池，经絮凝沉淀后上清液流入蓄水池，回用于筛分楼。共 有两组沉淀池轮流使用，以利于维修清理。沉淀池排泥采取吸泥机机械排泥，经 压滤机压滤，滤饼运往渣场，滤液回流入沉淀池。 本处理系统选用s x y 型板框式压滤机。该型压滤机为橡胶板框，压滤效果较 好。据厂家实验结果，滤饼含固率可达5 0 ，无需再处理可直接运往渣场。 5 重庆大学硕士学位论文 图1 2 汉呷木砂石加工系统废水处理工艺流程 f i g 1 2 w a s t e w a t e r 白r e a t m e n tp r o c e s so f h a n x i a m ua g g r e g a t ep r o c e s s i n gs y s t e m 加药 ；沉渣 ；沉渣 排水沟 水污泥外运 一一一- 一一 渣场 图1 3 溪洛渡工程废水处理工艺流程 f i g 1 3 w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s so f x i l u o d ua g g r e g a t ep r o c e s s i n gs y s t e m 溪洛渡工程 该工程废水处理工艺流程如图1 3 所裂15 】：从筛分楼出来的冲洗废水，自流入 平流式预沉池。预沉池采用机械排砂，沉渣经泥渣泵抽送到螺旋砂水分离器进行 6 1 项目概况及背景 机械脱水，脱水后的干渣外运至就近渣场。预沉池出水自流入混合池与投加的絮 凝剂充分混合后流人栅条絮凝反应池，斜板沉淀池与絮凝池合建为一体，中间用 导流墙分隔。沉淀池出水排放入金沙江。 中泥渣有泥渣泵抽升到重力连续浓缩池， 过滤脱水后运至附近渣场。 1 2 3 沉渣脱水干化的措施 絮凝池底泥自流入泥渣调节池。泥渣池 浓缩后的泥沼自流入泥渣处理池，重力 沉渣采用机械脱水的效果是不错，但是往往因其设备价格昂贵、运行费用高 而弃之不用。如果沉渣能够自然干化，就能较好的解决这一问题。 在泥水干化时，粗颗粒沉渣固结后，内聚力增加，造成水力排泥困难，废水 处理系统进水间隙中，细颗粒大量下沉，形成弱透水层，覆盖在颗粒沉积层，以 致泥渣成为千层饼式的夹心饼干造成脱水困难【1 2 】。此时的泥渣含水率仍较高，要 在短时间内将含水率降到3 0 以下、便于运于运输，采用自然干化的方法是无法实 现的，因此必须采取有效措施加快泥渣脱水干化的速度。常用的措施有以下几种 0 6 1 ： 清除上清液 干化池停止进水后，留在池内的泥渣水( 或生产废水) 通过一段时间的静置沉 淀，即可分离出上清液，这部分水必须及时清除以加速脱水过程。通常选用人力 可以移动的小型潜水泵放置在池子末端抽排上清液。 图1 4 人工滤水槽示意图 f i g 1 4 s k e t c hm a po f a r t i f i c i a lf i l t e rt a n k 池底设置人工滤水槽 参照人工滤层干化场的设计方法，在于化池底部设置滤水槽，槽间距一般为 3 - 5 m 。如图1 4 所示：滤水槽由两部分组成【l l 1 6 】，上部分反滤层从下至上依次为砾 7 重庆大学硕士学位论文 石层、碎石层、粗砂层，底部为一定坡度的排水方沟。当干化池内的上清液排完 后，打开排水管上的阀门，排放池内泥渣的渗透水。这种措施脱水效果较好，但 需经常更换粗砂，砾石和碎石层也需经常冲洗，劳动强度较大。 池壁设滤水板 干化池运行期间池子进水是间歇式的。在两次进水间隔期间，停留在池内的 泥渣水也处于静沉状态，由于粗大颗粒首先沉到下部、细颗粒成层沉降铺盖其上， 于是就交替形成如图1 5 所示的弱透水层，增加了水向下渗透的难度。为此，可在 干化池两侧池壁上设置滤水板以加强水的侧向渗透。滤水板一般采用u p v c ( 或钢 板) 穿孔板，外包无纺织物。这种措施可获得较好的脱水效果。 ， f ?夕 z 弱黼 多 黝嫖 。 ， ， 一7 7 ， z