（环境工程专业论文）水电站施工期砂石加工系统废水处理工艺研究.pdf

中文摘要 摘要 四川省水电资源车富，水能技术可开发容量约1 0 3 0 0 0 m w ，占全国的2 7 2 。 随着国家对能源的需求迅速增长，丰富的水电资源成为能源开发的热点之一。 在水电工程施工过程中，需要大量高质量的砂石骨料，骨料多采用人工制取 的方式获得。在这一过程中，会产生大量的砂石加工废水。砂石废水虽然成分较 为单一( 主要为无机砂石颗粒) ，但由于其悬浮物浓度极高( 可达3 0 0 0 0 m g l - 1 0 0 0 0 0 m g l ) ，泥渣量极大，若不经处理而直接排放会对工程区下游水环境造成 明显的不利影响( 如河道淤塞，河床抬高等) 。 然而，目前国内对该废水的处理并没有较成熟的工艺，已建成的诸多工程大 多都是简单套用市政给排水中的构筑物形式和参数，而没有对该类废水的水质特 性及泥渣特性进行更深入的研究，这导致工艺运行过程中泥渣排放周期、排放方 式与泥渣处理方式、处理时间之间严重脱节( 例如在排泥过程中，排泥间歇过长 则极易导致构筑物及排泥系统的堵塞，排泥间歇过短泥则导致产生大量泥渣，来 不及处理) ，并且在脱水过程中，泥渣中的粗颗粒物极易造成脱水设备的损坏。 本文针对现有砂石废水处理工艺当中的问题，在大量的资料调研及现场实际 调研的基础上，提出了砂石加工废水分级处理工艺的设计思想，在结合初步试验 结果的基础上，进一步提出了两级平流沉淀和两级旋流沉淀的砂石加工废水的分 级处理工艺，并对工艺进行了现场小试试验。最终结果表明： 将砂石废水中粗、细颗粒进行分级沉淀，并对泥渣做分别处理的做法可取， 文中所提出的砂石加工废水的分级处理工艺可行。 两级平流沉淀工艺的主要影响因素是水力停留时间h r t l h r t 2 ，通过对试验 结果的分析，得到满足废水处理与泥渣脱水相匹配的最适工况是h r t l h r t 2 = 1 2 m i n 2 4 m i n ，在此工况下，一二级总的悬浮物去除率为6 2 1 7 ，一级泥渣比阻为 3 0 7 x1 0 s c m g ，二级泥渣比阻为3 4 5 x1 0 m c n f g 。 两级旋流沉淀工艺的主要影响因素是一、二级沉淀池的搅拌速度1 1 l 、n 2 ，通过 对试验结果的分析，得到满足废水处理与泥渣脱水相匹配的最适工况是 h r t l h r t 2 = 5 m i n 2 5 r n i n ，1 1 1 = 1 0 5r r a i n ，1 1 2 - - 5 0r r a i n ，在此工况下，一二级总的悬 浮物去除率为6 8 5 5 ，一级泥渣比阻为2 9 9 x 1 0 8 c m g ，二级泥渣比阻为 3 6 0 x1 0 1 0 c r n g 。 絮凝反应池的水力停留时间6 r a i n ，絮凝沉淀池的水力停留时间3 0 r a i n 。保证出 水达标的f e c l 3 ( 1 ) 投加量平流和旋流工艺分别为5 0 m g l 和4 5 m g l 。 关键词：砂石废水，废水特性，分级处理工艺 a b s t r a c t s i c h u a np r o v i n c eh a sal a r g en u m b e ro fw a t e rr e s o u r c e s ，t h ea v a i l a b l ec a p a c i t yi s a b o u t10 3 0 0 0 m w ，w h i c hi s2 7 2 o ft h ew h o l ec o u n t r y t h ep l e n t i f u lw a t e rr e s o l t c e s h a v eb e c o m eah o tp o i n to ft h ee n e r g ye x p l o i t a t i o nw i t ht h ec o u n t r y f a s ti n c r e a s e d e m a n dt o w a r de n e r g y t h e r en e e d sal o to fa g g r e g a t ew i t hh i 曲q u a l i t yd u r i n gt h ec o n s t r u c t i o no f h y d r o p o w e rs t a t i o n ，a n d t h e s ea g g r e g a t ea r em o s t l ya r t i f i c i a l l a r g en u m b e ro f w a s t e w a t e rw i l lb ee m e r g e dd u r i n g t h i sm a n m a d ep r o c e s s t h ew a s t e w a t e r s c o m p o s i t i o ni ss i n g l e ，b u ti tc a ns t i l lc a u s en e g a t i v ei m p a c t ( r i v e rs i l t i n gu p ，r i v e r b e d e l e v a t i o n ) o nw a t e re n v i r o n m e n to fd o w ns t r e a mw h e nd i s c h a r g e di n t ot h er i v e r w i t h o u t a n y t r e a t m e n tb e c a u s eo fh i g hc o n c e n t r a t i o no fs u s p e n d e ds o l i d ( 3 0 0 0 m g l “ 10 0 0 0 0 m g l ) h o w e v e r ，t h e r e i sn os u c he x a m p l eo fs u c c e s s f u lo p e r a t i o no ft h i sk i n d o f w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s w ej u s ts i m p l ya p p l i e dt h ef o r ma n dp a r a m e t e r so ft h e s 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 on o ts t u d yi nd e p t ht h es e d i m e n t a t i o n c h a r a c t e r i s t i co fs u s p e n d e ds o l i d sa n dd e h y d r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so ft h es l u d g e ，t h i s c a u s eas e r i o u ss e p a r a t i o na m o n gt h ed i s c h a r g ep e r i o d ，d i s c h a r g es t y l ea n d t h et r e a t m e n t s t y l eo ft h es l u d g ed u r i n gt h et e c h n i co p e r a t i o n ( f o re x a m p l e ，d u r i n gt h ep r o c e s so f s l u d g ed i s c h a r g e ，l o n gs l u d g ed i s c h a r g ei n t e r i mm a yc a u s es t r u c t u r e a n dd i s c h a r g e s y s t e ms i l t e du p ，w h i l es h o r ts l u d g ed i s c h a r g ei n t e r i mm a y c a u s el a r g en u m b e ro fs l u d g e h a v en ot i m et ob et r e a t e d ) ，a n dt h ed e h y d r a t i o ne q u i p m e n tc a nb ee a s i l yd a m a g e db y t h eb i gg r a i ni ns l u d g ed u r i n gt h ep r o c e s so fd e h y d r a t i o n a c c o r d i n gt ot h ee x i s t i n gi s s u ei nt h et r e a t m e n to fa g g r e g a t ew a s t e w a t e r ，c l a s s i f y a n dd e a l i n gw i t ht 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 db a s e do nt h e i n v e s t i g a t i o nd a t aa n dl o c a lr e s e a r c ha n dt h e nam o r ed e t a i l e dt h e o r ya b o u t h o r i z o n t a l f l o ws e t t l i n gt a n ka n dh y d r o c y c l o n e s e a l i n gt a n ko fa g g r e g a t ep r o c e s s m gw a s t e w a t e r t r e a t m e n ti sp r o p o s e db a s e do nt h ee x p e r i m e n tr e s u l t ，a tl a s t ，al o c a le x p e r i m e n ti s c a r r i e do nt h et e c h n i c s ，t h er e s u l ts h o w st h a t ： i ti sa d v i s a b l et om a k et h eg r a n u l ei nt h ew a s t e w a t e rd e p o s i ta tt h i c ka n d t h i nl e v e l a n dt ot r e a tt h e ms e p a r a t e l ya n df e a s i b l et ou s et h ec l a s s i f ym e t h o dt od e a lw i t ht h e 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 t h em a i nf a c t o ro fh o r i z o n t a lf l o ws e t t l i n gt a n ki sh y d r o d y n a m i cr e m a i nt i m e ( h r t l h r t 2 ) ，a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so nt h ee x p e r i m e n tr e s u l t ，t h em o s ts u i t a b l e s i t u a t i o na b o u tw a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n ds l u d g ed e h y d r a t i o ni s h r t1 h r t 2 512 m i n 2 4 m i n u n d e rt h i ss i t u a t i o n ，t h et o t a lr e m o v a lr a t eo fs u s p e n d e ds o l i d si s 6 2 71i nt h e f i r s t 锄ds e c o n ds e d i m e n t a t i o nt a n k , t h es l u d g es p e c i f i cr e s i s t a n c ea r e3 0 7 x1 0 5 c r n ga n d 3 4 5 1 0 t o c m gi nt h ef i r s ta n ds e c o n ds e d i m e n t a t i o n t a n kr e s p e c t i v e l y t h em a i nf a c t o ro fh y d r o c y c l o n e s e t t l i n gt a n ki st h em i xr o u n dv e l o c i t yo f t h ef i r s t a n ds e c o n ds e d i m e n t a t i o nt a n k ( nl a n dn 2 ) ，a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so nt h ee x p e r i m e n t r e s u i t t h em o s ts u i t a b l es i t u a t i o na b o u tw a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n ds l u d g ed e h y d r a t i o ni s h r t l i - i r t 2 = 5 m i n 2 5 r a i n ，n l = 1 0 5 r m i n ，n 2 = 5 0 r m i n ，u n d e r t h i ss i t u a t i o n ，t h et o t a l r e m o v a lr a t eo fs u s p e n d e ds o l i d si s6 8 5 5 i nt h ef i r s ta n ds e c o n ds e d i m e n t a t i o nt a n k ， t h es l u d g es p e c i f i cr e s i s t a n c ea r e2 9 9 1 0 8 c m ga n d3 6 0 1 0 1 0 c m g i nt h ef i r s ta n d s e c o n ds e d i m e n t a t i o nt a n kr e s p e c t i v e l y t h eh r to ft h ef l o c c u l a t i o nr e a c t i o nt a n ki s6 r a i n ，t h en u m b e ri s3 0 m i ni nt h e f l o c c u l a t i o ns e d i m e n t a t i o nt a n k ，t h em a g n i t u d eo ff e c l 3 w h i c hi sa d d e dt ot h e w a s t e w a t e rt om a k ei tm e e tt h es t a n d a r di s5 0m g la n d4 5 m g li nt h eh o r i z o n t a lf l o w a n dh y d r o c y c l o n er e s p e c t i v e l y k e yw 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 ，c h a r a c t e r i s t i co f w a s t e w a t e r ， c l a s s i f yt r e a t m e n t 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盔电塑旌王翅婴互加王丕统废查熊垄王 苎婴蕴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：参焰鉴 导师签名：乙纡 签字日期：2 岬夕乞i 签字日期砰，彳 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丞电塑旌王翅婴互垄目三丕筮 废水处理工艺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。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：查皓签 新签三一 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，涉密期限至年一月一日。 说明：本声明及授权书! 逝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l ：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建设 工程项目监理人员绩效考核体系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 i 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： 奎逝墼 论文题目：水电站施工期砂石加工系统废水处理工艺研究 论文级别：博士口硕士囱所属学院：城市建设与环境工程学院 毕业院校：重庆大学毕业年月： 2 0 0 9年0 6 月 作者联系电话： 1 3 5 0 9 4 2 2 6 1 3 作者通信地址( 邮编) ：四川德阳嘉陵江西路四号6 1 8 0 0 0 作者e _ m a i l - 研究生学号： m i a o m i a o m t o m c o m 2 0 0 6 17 0 2 11 8 备注：本人承诺该学位论文不涉密，否则后果宜趣! 说明：本授权书堂亟一式三份，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 网句上：巡：璺n 远i ：凸金羔，w w w c h i n a j o u r n a l n e t c l l 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绪论 1绪论 1 1 我国水电工程施工期砂石加工系统废水处理现状 随着国家经济的迅猛发展及西部大开发政策的实施，对能源的需求迅速增长， 我国丰富的水电资源成为能源开发的热点之一。四川省水电资源富集，水能技术 可开发容量约1 0 3 0 0 0 m w ，占全国的2 7 2 【l 】。 水利水电工程，特别是大中型水利水电工程建成后，可以长期获得巨大的社 会经济效益和环境效益，如防洪、发电、灌溉、航运、水库养殖、旅游等。但是 由于其建设工程量巨大、施工内容复杂、施工时间较长，短则几年，长则十几年， 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。 在工程施工中，大规模混凝土所需的砂石骨料普遍采用人工制取的方式提供。 为确保混凝土质量，在人工砂石骨料加工过程中，处理砂石料中的泥土杂质是一 个重大课题，较成熟的方法是用大量的洁净水对砂石料进行清洗，将骨料的泥渣 及石粉含量控制在规范规定的范围之内，从而产生相应排放量的高悬浮物废水。 监测资料表明：该生产废水中泥砂含量一般在3 0 l o o k g m 3 之间【2 】【3 1 ，有的甚至更 高。这部分废水如果直接排放，将会使接纳水体遭受严重污染，如破坏鱼类等水 生生物的生活环境，影响下游水质，同时还会造成河道淤塞，河床抬高，降低防 洪标准。 在我国上个世纪八十年代以前的水电工程建设中，因认为人工砂石骨料系统 属于临时性附属工程，且对其所排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水体【4 】。如在葛洲坝工程中，某 砂石加工厂从长江中采料，筛分楼筛分尾水2 4 0 0 m 3 h 直接排入长江，造成长江航道 经常性的淤塞1 5 j 。 二十世纪八十年代以来，随着人们的环保意识不断加强，以及国家的有关环 境保护法律、法规的逐步健全，一些陆续开工建设的大中型水电工程砂石加工系 统均设置了废水处理设施。 从已有的文献报道来看，目前砂石加工废水的处理工艺多采用自然沉淀或絮 凝沉淀，构筑物选型上有的采用简易的沉淀凼，有的直接套用给排水工程的沉淀 池类型，在设计和运行上也基本按照给排水工程上的设计和运行参数。这种简单 的处理和简单的套用使得处理设施在实际运行中存在较多的问题，以下是几个近 年来国内砂石加工废水处理较为典型的实例。 1 1 1 清江隔河岩水电工程砂石加工系统废水处理工程 清江隔河岩砂石废水处理系统设计能力1 2 0 0 m 3 h ，采用了沉砂池、反应池和沉 重庆大学硕士学位论文 淀池等处理构筑物。该处理系统投产后即出现投药量很大但水质仍达不到要求的 问题，同时系统运行不久，沉砂池、反应池、沉淀池都发生严重淤塞，机械刮泥 装置实际运行负荷大大超过设计负荷，整个处理系统最后不得不弃之不用，拆除 时满池淤砂【5 1 。 1 1 2 三峡水电站一期工程砂石加工系统废水处理工程 三峡水电站一期工程某砂石废水系统2 5 0 0 m 3 h ，处理工艺采取静置沉砂的方 式，修建一矩形水池，分二格，废水在池中缓慢流动，沉砂在池底固结，上清液 经溢流后引入水体，最后由装载机下池清除淤砂。处理系统投产后因废水中泥沙 含量太高，池子很快被淤满，根本就来不及除渣，结果水池成了过水通道，废水 直接排放，没有发挥作用【5 儿6 。 1 1 3 三峡水电站二期工程古树岭砂石加工废水处理工程 三峡水电站二期工程古树岭人工砂石加工系统生产废水处理工程初期采取 “筛分楼尾水_ 平流沉砂池一网格反应池一蜂窝斜管沉淀池一调节水池_ 重复利 用”的处理工艺。其工艺流程、设计参数按普通给水处理厂设计。系统投产后由专 业人员运行，出水水质仍达不到要求；沉砂池中经常有筛分楼泄漏的砾石等粗大 杂物堵塞排砂管；反应沉淀池排泥间歇时间过短，甚至在含砂量大时，需要连续 排泥，否则排泥系统会堵塞，但连续排泥又要消耗大量的水，造成水的重复使用 率仅达3 0 , - - 4 0 t 7 】1 8 1 9 1 。 因此，对废水处理工艺进行了改造。采用预沉浓缩池取代常规的沉砂池和浓 缩干化池。预沉浓缩池综合了沉砂池、平流沉淀池和泥渣浓缩干化池的作用。系 统设置了2 组、共4 个预沉浓缩池，池子的实际运行模式为：1 撑、2 撑预沉浓缩池为 主要工作池轮换使用，首先关闭2 弹池进水闸板阀、关闭1 群池* f d n 5 0 0 排水闸阀、 打开1 撑池进水闸板阀，此时废水进入l 存池，粗颗粒自然沉淀，上清液进入反应沉 淀池作进一步处理。待1 群池淤满，关闭1 撑池进行处理，打开l i f i 池池外d n 5 0 0 排水 闸阀排出滤后水，1 群池泥渣进行脱水干化，并启动2 牟池按上述过程运行。3 拌、4 群 预沉浓缩池主要是在l 撑、2 撑池淤满或倒换不及时时，沉积泥渣，辅助系统正常运 行。 预沉浓缩池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。不足之处是池子后端细质泥渣的干化 脱水困难，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，这在一般的工地上是难以实现的。 2 1 绪论 沉渣坌运药剂 攀昔兰仨，f 姐别用 一一一 。一。一j 一一。 图1 1三峡水电站二期工程古树岭人工砂石加工废水处理工艺图 f i g 1 1 t h eg u s h u l i n gg r a v e lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s sd i a g r a mo f t h es e c o n dp h a s ep r o j e c to f t h r e eg o r g e sh y d r o p o w e rs t a t i o n 1 1 4 龙滩水电站大法坪砂石加工系统废水处理工程 龙滩水电站大法坪砂石加工系统采用的废水处理工艺是：细砂回收_ 沉淀池 浓缩_ 环保型劲马处理系统_ 管道输送_ 尾矿库。该工程将施工现场自然形成的 一块凹地修建为一座容积为1 8 7 i m 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，上清液流入调节池回收利用，沉积在池底的泥沙经泥浆 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1k i n ，高 差约l o o m ) 。弃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，其中含有大量强风化的石灰岩类片石，在渣场极易形成天然的过滤层，而在 渣场下已做好排水盲沟，更有利于渗透水的排放【l 卅。 网【i 工车间_ _ 一 一- 。 i 废水 清水 一 v 一一，回收水 废水回收池 一卜调节卜一 补充永卜水池! v l 劲马泵卜一一弃渣场 一 蔼位水洄 1 ，加压泵然； 图1 2 龙滩水电站大法坪砂石加工系统废水处理工艺图 f i g 1 2 t h eg r a v e lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s sd i a g r a mo fl o n g t a n h y d r o p o w e rs t a t i o nd a f a p i n gg r a v e ls y s t e m 工程采用从意大利进口的环保型劲马清淤系统，处理能力为3 6 0 t h ，输送管道 长2 k i n ，输送浓度可大于7 0 ，且不污染水体，运行效果比较理想。 重庆大学硕士学位论文 该工艺处理效果好，是因为它利用了大法坪的地理优势拥有可以修建容 积为1 8 万m 3 沉淀池的自然形成的凹地和近处的尾矿库作为弃渣场( 距离1 k i n ) 。类 似工程还有广西岩滩水电站工程，它也利用自身地形优势修建库容达6 0 万m 3 水库 自然沉淀，水回收利用，实现零排放。但是，这种利用自身地理优势的作法很难 进行普遍复制、异地再现。 1 1 5 构皮滩水电站烂泥沟砂石加工系统废水处理工程 构皮滩水电站烂泥沟砂石加工系统生产废水处理系统由旋流浓缩池、斜管沉 淀池和石粉回收设备等组成f | l 】【1 2 】【1 3 1 。 第1 筛分车间的生产废水含泥量较高，不能进行石粉回收，直接进入1 号旋流 浓缩池进行旋流分离，浓度较大的泥砂淤积到池底，通过泵房的泥浆泵将泥浆抽 入板框式压滤机压干处理，上部分离出的清水进入斜管沉淀池进行再次沉淀。 第3 、第4 筛分车间和棒磨车间的水进入2 号旋流浓缩池沉淀分离，通过渣浆泵 将下部沉积的石粉和泥浆一并送入旋流真空脱水装置，回收湿式生产中流失的细 砂、石粉，通过调节旋流真空脱水装置的开口，合理调节回收石粉的粒径来控制 成品砂中石粉的含量。上部分离出的清水进入斜管沉淀池进行再次沉淀。 图1 3构皮滩水电站烂泥沟砂石加工系统废水处理工艺图 f i g 1 3 t h eg r a v e lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s sd i a g r a mo fg o u p i t a n h y d r o p o w e rs t a t i o nl a n n i g o ug r a v e ls y s t e m 石粉回收的尾水进入3 号旋流浓缩池沉淀分离，浓度较大的泥砂淤积到池底， 通过泥浆泵将泥浆抽入板框式压滤机压干处理，上部分离出的清水进入斜管沉淀 4 1绪论 池进行再次沉淀。 系统将含泥量较高的第1 次清洗的废水与含泥量较小的第2 次、第3 次清洗的废 水分开，减轻了石粉回收设备的处理量，提高了回收的石粉质量；采用旋流浓缩 池代替传统的沉淀池，占地面积较小，特别适应于场地较狭窄的工程中，且旋流 浓缩池在生产过程中可连续使用，不像传统的沉淀池需频繁进行清洗；采用斜管 沉淀池，延长了废水的沉淀时间，减缓了水的流速，让经过旋流浓缩池沉淀后仍 残留在水中的粒径比较小的悬浮物得到充分的沉淀，可确保回收水的质量【h 】【1 5 】。 构皮滩水电站烂泥沟砂石加工系统的废水处理工艺将细砂进行了回收，处理 效果较好，值得借鉴。 1 1 6 汉呷木砂石加工系统废水处理工程 汉呷木砂石加工系统生产废水处理工艺流程为：废水从筛分楼流入泵池，由 砂浆泵将高悬浮物废水提升后供给细砂回收处理器，去除大于0 0 3 5 m m 的悬浮物， 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。两组沉淀池轮流使用，以利于维修清理1 1 6 j 。 预处理环节的细砂回收器采用美国德瑞克( d e r r i c k ) 公司h i g 细粒物料脱 水回收装置。该装置由强力直线震动筛和放射状水力旋流器( 直径1 0 0 m m ) 组成， 可将砂石废水中大于0 0 3 5 m 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。 絮凝剂的投加则利用了管道混凝技术的原理，混合采用j t 型管式静态混合器， 无需动力i 混合效果好，便于维护管理。 该处理系统采用了新设备细砂回收处理器，新工艺絮凝剂在管式静 态混合器管道内混合，其运行效果还有待于工程实践的检验。 t 筛二罐l 壁查一j 再i i 回用 际磊磊1 壁嘲掣兰1 鳓矽啦卟蓄b 啤竖昌细哆 压滤水l 压茹亍泥淹卜淹场 图1 4 汉呷木砂石加工系统废水处理工艺图 f i g 1 4 t h eg r a v e lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s sd i a g r a mo fh a n j i a m ug r a v e ls y s t e m 重庆大学硕士学位论文 1 1 7 溪洛渡水电站黄桷堡砂石加工系统废水处理工程 溪洛渡水电站黄桷堡砂石加工系统废水处理工艺处理能力为4 8 0 m 3 h ，主要设 施：过滤干化池2 座，沉淀池1 座、清水池1 座、泵站、加药间。过滤干化池2 座轮 换使用，沉淀池底部设置盲沟，干化池清理时采用转载机配合人工进行，自卸车 运输。沉淀池和清水池与干化池修建在一起，干化池出来的水可以顺次进入沉淀 池和清水池。 泵站则由清水泵站和排污泵站房组成。混凝剂选用聚合氯化铝( p a c ) ，投 加方式采用自流投加。投加量按2 0 m g l 计算，配制溶液浓度1 0 ，每日配2 次，设 计两组溶液池进行水解，采用2 台自制搅拌机进行搅拌。 该废水处理系统无法正常运行，处理效果差，出水悬浮物严重超标。问题在 于沉淀下来的石粉过细，过滤干化池过深，干化效果极差，泥渣清理非常困难。 l 一级 图1 5 溪洛渡水电站黄角堡砂石加工系统废水处理工艺图 f i g 1 5 t h eg r a v e lw a s t e w a t e rp r o c e s sd i a g r a mo fh u a n g j i a o b a o h y d r o p o w e rs t a t i o nl a n n i g o ug r a v e ls y s t e m 1 2 目前砂石加工废水处理系统存在的主要问题及分析 从上述典型的工程实例可以看出，我国目前水电站砂石加工废水处理系统运 行较好的实例不多，相反多数砂石加工系统的废水处理设施运行都不正常，较为 普遍的现象是：投药量大且处理效果差，泥渣处理处置难度大，构筑物淤积堵塞 严重，设备磨损大，严重的整个处理系统瘫痪或报废。较为成功的工程实例都有 其特殊性，如三峡二期古树岭能够提供足够的处理用地，龙滩大法坪有天然的地 理优势，汉呷木有先进的进口设备等，这些特殊性很难在其他水电工程建设中加 以复制。造成这些问题的原因是多方面的，一是认识上的原因，很多水电工程建 设单位认为砂石加工系统在水电站建设过程中只是一个临时设施，因而对废水处 理不愿意花更多的投资。二是大多数水电站施工现场都处在沿江的狭长地带，难 以提供更多的用地来建设大规模的废水处理设施。三是对砂石加工废水水质特性 6 1 绪论 认识不足，简单套用给排水构筑物的设计参数、构筑物形式和运行管理方式，使 得运行成本高、管理困难、废水处理与泥渣处理处置难以匹配，导致构筑物淤积 堵塞严重，丧失其处理功能。 综上所述，要解决好水电工程的环境保护问题，除提高认识外，研究开发简 易、高效、适合水电工程施工条件的废水处理工艺势在必行。 1 3 课题的提出、研究的目的和主要内容 1 3 1 课题的提出和研究目的 分析国内水电工程砂石加工废水处理存在的问题可以发现，废水处理设施运 行与泥渣处理处置设施的运行不相匹配是造成设施整体运行效果不好和淤积堵塞 的关键原因。由于砂石加工废水中s s 的含量极高，构筑物承担着很高的固体负荷， 有限的构筑物容积很快就会被沉淀下来的泥渣淤满，这就要求构筑物在运行中要 及时排泥，如果排泥不及时，不仅使处理效果下降，同时也会堵塞排泥管道或损 坏排泥设备。然而，由于处理构筑物是简单套用的一般给排水工程的经验，沉淀 下来的泥渣粗细颗粒混在一起，再加上运行的间歇性，其泥渣形成“千层饼”式的“夹 心饼干”，这种泥渣实际脱水相当困难，造成泥渣脱水过程延长，脱水不及时，这 又限制了处理构筑物的排泥，时间一长，构筑物便被淤死进而报废。当然，如果 施工现场有足够的处理用地或天然的沉淀条件，可以利用砂石加工的间歇性使沉 淀和泥渣清理过程相分离来解决这一问题，或者通过购置先进的脱水设备加快泥 渣的处理与处置，从而解决这一问题。但是，如上所述，更多的水电工程施工场 地紧张，难以提供更多的废水处理用地，且因砂石加工的临时性，企业很难投入 大量的资金购置处理设备，鉴于上述问题和矛盾，砂石加工企业更多希望处理效 果好、管理简便、废水处理与泥渣的处理处置协调较好、投资省、占地少的废水 处理工艺。 本课题旨在通过认真总结国内现有水电工程砂石加工废水处理工艺的经验， 在对砂石废水特性的分析和研究基础上，提出废水处理与泥渣处置相协调的处理 工艺，并进行现场小试，以期满足砂石加工废水的处理需求。 1 3 2 研究的主要内容 现场调研。了解现有处理设施的实际运行状况、存在问题并通过简单的现 场试验，初步了解砂石废水中悬浮物的沉降性能，同时取回砂石废水水样，在实 验室研究其废水特性。 根据调研和实验室对水质特性的研究结果，提出砂石废水处理的工艺方 案，构建小试的物理模型。 进行现场试验，以连续进水的运行方式，验证工艺的可行性，进一步探索 7 重庆大学硕士学位论文 影响工艺运行的主要因素，并在此基础上对主要因素进行试验研究，提出可供参 考的工艺参数。 2 砂石加工废水处理现场调研和砂石废水特性研究 2 砂石加工废水处理现场调研和砂石废水特性研究 2 1 调研的目的 为了提出一种投资省、效果好、运行可靠、简易的砂石废水处理工艺方案， 研究需要了解现有水电工程砂石加工废水处理的状况，并对其存在的问题加以分 析和研究，同时需要了解采用不同原料的砂石加工系统产生的废水所具有的特性 ( 如：废水的沉降性能、泥渣的脱水性能等等) 。因此，课题组选择了四川省内 具有一定代表性的锦屏一级、官地、瀑布沟、溪洛渡四个水电施工现场进行调研。 2 2 四个现场砂石废水的处理现状 2 2 1 调研现场概况 表2 1 砂石加工系统废水概况 t a b l e2 1t h eo v e r v i e wo fg r a v e lw a s t e w a t e r 2 2 2 砂石废水处理工艺现状 锦屏一级水电站砂石废水处理现状 锦屏一级水电站砂石加工废水处理工艺为：砂石加工废水一沉淀池_ 雅砻江， 设计时考虑砂石废水在沉淀池中缓慢流动，泥渣在池底固结，上清液溢流后引入 雅砻江，最后装载机或者人工下池清渣。投产后，废水中泥砂含量太高，目前两 个沉淀池均己淤死，根本就来不及清渣，结果沉淀池成了过水通道，废水相当于 直接排入雅砻江。 9 重庆人学坝 学何论文 幽21 锦屏淤塞的沉促池幽 f i g , 2l t h eb l o c k e ds e t t i n g t a n ( i nj i n p i n g 幽22 锦屏砂4 艘水处理1 + 程撵放口现状瞠 f i g 2 , 2 t h e o u t f a l ls t a t u so f j i n p i n g g r a v e l w l l s t e w a t e r t r e a t m e n t 口- o j e e t 官地水电站打罗砂石加工系统废水处理现状 订地水电站打罗砂石加工系统废水处理工艺如下 薯 丑虱 早 2 砂i i 加i ：废水处理现场调研和砂j i 废水特性研究 从现场调研的情况来看，尽管当时没有生产，但可以明显看出浓缩沉淀池已 基本淤满因为不投加絮凝剂，清水池出水效果也不理想，而且整个现场未见其 泥渣处理处置措施亏泥干化池，泥渣极可能直接偷排入江，因此泥渣在江中 淤积十分严重。 圈23 官地砂右废水处理工程捧赦口现状图 f i g , 2 3t h eo u f f a l ls t a t t n o f g u a n d ig r a v e l w a s t e w a t e r ( r e a t w , e r l ! p r o j e c t 豳2 4 官地淤满的昧缩沉淀池幽 f i g , 2 4t h e d e p o s i t e d t l e c k e n e r i n g u a n d i 重庆 学顿+ 学位论文 幽25 官地清水池现状瞰 f i g 2 5m c l e a r w a t e r t a n k n m i n o m n d i 瀑布沟水电站毛头码砂石加工系统废水处理现状 瀑布沟水电站毛头码砂石加工系统的废水通过管渠收集进入旋流式沉砂池。 然后进入快速反应池，并在此处投加絮凝剂聚合氯化铝( p a c ) ，出水进入慢速 反应池，出水再进入辐流式沉淀池，沉淀池出水进入滴水池。清水池中的水可以 通过泵送至砂石系统用水点，若不回用，水可直接达标排放。 旋流沉砂池的泥渣经吸砂泵提升至螺旋砂水分离器进行处理，处理后由运砂 车运至指定的堆渣场。辐流式沉淀池的泥渣由带式压滤机进行处理压滤后的泥 饼运至指定的堆渣场。 工艺设计处理流量是6 0 0 m 3 h ，工艺流程如下： 甩囊遗标择放 艺运行后，旋流沉砂池经常积满泥砂。而砂石废水中的大颗粒对机器设备 磨损大，带式压滤机已经损坏。反应池中投加絮凝荆p a c ，投加量大。但是处理 效果不理想。 2 砂l i 加e 水处理现场调研和【砂j i 废水特性研究 幽2 6 瀑布沟淤积的沉淀池酗 f i & 2 6 t h ed e p o s i t e ds e t t l e r i n p u b u g o u 溪洛渡水电站中心场砂石加工系统废水处理现状 此次调研时，溪洛渡水电站中心场砂石加工系统已经停产很长时间。它的砂 石废水处理工艺为：二级筛分和棒磨车间产生的砂石废水经平流式沉砂池处理进 入沉淀池，沉淀池出水进入清水池。平流式沉砂池的泥渣由细砂脱水车日j 进行石 粉回收上清液排入沉淀池。一级筛分车间产生的砂石废水溢流进入沉淀池，溢 流池的泥渣进入污泥干化池处理。_ 艺流程如下： 沉淀下来的石粉过细，干化效果极差快速清理非常困难，因此，沉淀池和 ：r 化池很快被淤积，干化池千化效果差，系统运行效果差。 艺在初期来考虑投 加絮凝制，使用絮凝剂后，在平流式沉砂池前段设置了集水楠投加絮凝剂投加 点进择的不合理导致絮凝荆投加量犬且效果也不理想。 22 3 现场调研小结 通过现场调研，了解剖锦屏_ 级、官地、瀑布沟、溪洛渡四个水电站的砂石 重庆大学硕士学位论文 废水处理工艺的处理效果都不理想，出水水质不能达标，这主要是由以下原因造 成：一是处理构筑物( 如沉淀池、污泥干化池等等) 常常淤塞；二是在运营过程 中运营方为节约运行成本而不投加絮凝剂，这也是官地水电站清水池出水不能达 标的其中一个原因；三是砂石加工企业对污水处理设施的运行管理普遍不严