兩河口水電站人工骨料加工系統廢水處理工藝淺析

王文學，曹龍濱，牛有江

(中國水利水電第五工程局有限公司第一分局，四川雙流，610225)

1 工程概況

兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內的雅礱江干流上，為雅礱江中下游梯級電站的“龍頭水庫”。壩址位于慶大河河口以下約1.8km河段上，控制流域面積6.57萬km2，壩址處多年平均流量663m3/s，水庫正常蓄水位為2865m，相應庫容101.54億m3，調節庫容65.6億m3，具有多年調節能力。電站總裝機容量276萬kW，多年平均發電量110.59億kW·h。

兩河口水電站人工骨料加工系統，建于兩河口水電站壩址下游約3km的左下溝緩坡地。系統設計生產能力為210t/h，滿足混凝土總量約50萬m3，澆筑高峰期月平均強度約3.2萬m3的要求。系統的生產廢水主要是凈化骨料所需沖洗用水、除塵所需的霧化用水以及其它輔助生產用水，廢水總量約150～190t/h。

2 廢水處理規模及水質要求

2.1 處理規模

根據兩河口水電站人工骨料系統成品骨料的生產能力進行分析，每生產1t成品骨料大約消耗0.5～0.8m3水，計入生產過程中水的損耗，系統廢水處理量約為190 m3/h。

2.2 水質要求

通過對生產廢水現場取樣分析，生產廢水中懸浮物的濃度約為180000 mg/L，故系統廢水處理的主要目標就是降低廢水中的懸浮物濃度。根據兩河口水電站工程相關技術要求，廢水經處理后的出水水質懸浮物濃度應≤200mg/L，回收后的廢水全部回用至骨料系統。

3 廢水處理工藝

因骨料加工系統生產廢水的泥砂含量較高，結合類似工程實例并綜合考慮場地限制及出水水質要求等實際情況，廢水處理主要采取物理化學處理法——混凝法，然后經平流沉淀池、斜管沉淀池二級沉淀后，流至清水池內，最后由清水泵將處理后的廢水引至高位水池系統循環利用。具體工藝流程見圖1。

圖1 人工骨料加工系統廢水處理工藝流程

4 砂回收工藝

兩河口水電站人工骨料加工系統采用半濕法生產，廢水中含砂量較高，造成砂料流失嚴重。而流失砂料的主要成分為細粒料和石粉，故回收砂料可最大限度地回收廢水中的細粒料和石粉，以用于回摻細骨料，提高成品砂的質量，具有一定的經濟效益。同時，可降低下一階段的廢水處理工作量，減少相應的投資。

本著經濟、合理、高效的原則，系統選用1臺XLCS2000砂水分離器，該設備單臺處理水量200L/s;搬運能力6m3/h，功率1.5kW，轉速5.5r/min。其工作原理為:砂水混合液從分離器一端頂部輸入水箱，混合液中較大砂粒將沉積于底部，在螺旋的推動下，砂粒沿斜的U型槽底提升，離開液面后繼續推移一段距離，在砂粒充分脫水后經螺旋輸送機將砂輸送至原系統膠帶輸送機，并與原系統成品砂混合后進入成品料倉。與砂分離后的水則從溢流口流入渠道，進入廢水處理系統。

該設備投入使用后，砂分離率較高，可分離出粒徑較大的顆粒，且采用螺旋輸送方式，設備便于維護，取得了理想效果。

5 絮凝工藝

廢水經砂水分離器進入污水池進行二次沉淀之前，采用加藥絮凝法對廢水中的污泥進行預處理。即向廢水中投入絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)，將廢水中各膠體顆粒的穩定性破壞，在水力條件下，通過膠粒間相互碰撞和聚焦，形成易于從水中分離的絮狀物質。PAC由設立在污水處理廠的加藥間拌制。加藥間最大投加量30mg/L，投加濃度為8%，內設溶液池2個，每個溶液池各安置攪拌機1臺，采用計量泵對藥劑量進行計量。

6 二次沉淀工藝

受骨料系統料源影響，廢水中含泥量較大，廢水經砂水分離器處理后，污泥含量仍然較高，采取何種方法處理廢水污泥，成為廢水處理的一大難題。通過參考近年來國內污水處理的成功經驗并結合現場的實際情況，最終確定采用二級沉淀法。即設置4座平流沉淀池(分2組，每組2座)、1座斜管沉淀池對廢水進行二次沉淀。沉淀池布置見圖2。

圖2 人工骨料加工系統廢水處理廠房結構布置

6.1 平流沉淀池

平流沉淀池是本系統污水處理工藝流程中關鍵的一個工藝單元。污水處理系統設置1#、2#、3#、4#共4座平流沉淀池(分2組，每組2座)，單池尺寸13m×7m×4.5m，有效池深4m。池底部設置儲砂梯形槽，槽內設置穿孔排泥管2根(管徑為DN200，兩管外壁間距為0.3m，末端用盲板封堵)。經砂水分離器預處理的廢水進入平流沉淀池，廢水內的污泥已凝聚為絮狀懸浮顆粒，因其與水存在密度差，在重力作用下進行絮凝沉降，其沉降速度隨水深的增加而加快，且大顆粒逐漸追上小顆粒發生碰撞，最后凝聚于池底完成沉淀。沉淀后的處理水進入斜管沉淀池進行二級沉淀，池底污泥通過渣漿泵經DN200穿孔排泥管進入脫水車間進行脫水處理。廢水經過平流沉淀池后，近95%的污泥已去除，此時廢水含干泥量約為0.27t/h，容積約為0.15m3/h。

6.2 斜管沉淀池

廢水經平流沉淀池處理后，剩余污泥進入斜管沉淀池進行二次沉淀。斜管沉淀池尺寸13×7×4.5m，斜管內徑φ30mm，斜長1m，傾角60°，共75m2，單池處理能力190m3/h。池底布置穿孔集水槽，孔口直徑20mm，單側開孔21個，均勻布置。出水槽寬度1m，槽高為1.0m。

斜管沉淀池利用淺池理論原理，通過降低池深，增加池內水平流速的原理去除水中懸浮顆粒。本系統斜管沉淀池采用設置在池兩端的XHX－13行走式泵吸吸泥機，對底泥進行抽取。其主要結構由行走工作橋、刮臂、刮泥板、傳動裝置組成。當廢水由進水口進入斜管沉淀池后，廢水內的懸浮顆粒仍靠重力作用在池內淺層中相互運動并分離，完成沉淀。此時啟動吸泥泵，使吸泥機沿設置在沉淀池寬度方向上的軌道向前行走，池底污泥經吸泥喇叭口收集排入污泥溝，吸泥機動行至沉淀池的另一端，當機上的行程開關碰撞到軌道上的限位板后，吸泥機反向行駛，繼續工作，完成池底底泥抽取并將底泥回流至平流沉淀池，如此反復進行。沉淀后的處理水由出水槽進入清水池，最后由清水泵抽至回位水池回收利用。

另外，為了運行管理方便和節約運行成本，在平流沉淀池與清水池之間架設一條管線，廢水經平流沉淀池初級沉淀后，出水若滿足回用水標準，可以直接將其輸送至清水池儲備;出水水質較差時，關閉該管道，使處理水進入斜管沉淀池進行二次沉淀處理，再進入清水池儲備。同時，斜管填料容易堵塞，須定期根據出水水質情況徹底清理池內淤泥。斜管沉淀池在徹底清理池內淤泥時，利用平流池與清水池相連管線，確保廢水處理廠的連續運行。

7 污泥脫水工藝

此工藝主要對由渣漿泵吸收的平流沉淀池底泥進行脫水處理，其產生的泥餅經水平螺旋輸送機輸送至污泥池，最后裝自卸車運至3#渣場。本系統采用ZNDY型帶式壓濾機對污泥進行脫水處理，共分為泥漿濃縮、脫水兩步施工工藝。具體如下:

7.1 泥漿濃縮

泥漿濃縮仍然采用混凝法。即向泥漿內投放稀釋的絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)，使之與污泥發生化學反應，并根據污泥性能調節絮凝劑和污泥的混合比，使污泥達到最佳的凝聚狀態。絮凝劑PAM加藥裝置根據所需藥劑濃度在配藥箱內配制，經過攪拌箱攪拌均勻后投入加藥箱，最后由加藥泵將藥劑投入至凝聚攪拌筒內，與泥漿進行濃縮。本廢水處理系統聚丙烯胺投加量，每噸干泥0.3kg，調制濃度為0.2～0.3%。

7.2 泥漿脫水

泥漿濃縮后進入ZNDY帶式壓濾機進行脫水。其工作原理為:在快速排水機構的作用下，泥漿內大量的水快速通過網帶濾除，然后經卸污裝置至脫水機重力脫水段。在重力作用下，泥漿內大部分游離水通過網帶濾除，隨著網帶的動行，污泥被夾在兩條濾帶之間的“楔”形擠壓段，污泥在“楔”型擠壓段中一方面得到平整，另一方面受到輕度擠壓開始進行預壓脫水。接著進入“S”形壓力脫水段被上、下兩層濾帶中間若干個由大到小的輥筒反復擠壓、剪切，逐步脫水而形成濾餅，而后濾餅通過卸料裝置從濾帶上剝離，最后用0.6MPa的清水對各濾帶進行清洗，以達到濾帶再生的目的，泥漿脫水工作結束。ZNDY型帶式壓濾機結構見圖3。

圖3 ZNDY型帶式壓濾機結構

污泥脫水處理系統每天可處理由平流沉淀池產生的污泥漿530m3，處理能力可達到40m3/h。其出水濃度SS≤200mg/L，完全滿足兩河口水電站人工骨料系統廢水處理水質要求。

8 結語

兩河口水電站在人工骨料廢水處理系統建成投產后，每天運轉12h，可處理2280m3生產廢水，處理后的廢水回送至砂石骨料系統重新利用，達到了施工廢水零排放的目的，得到了業主、監理工程師及環保局的一致好評。

兩河口水電站在人工骨料廢水處理方面雖取得成功，但系統仍采用較為傳統的污水處理設計理念。隨著科學技術的發展，人們對環境保護的要求已逐步增高，這就要求我們不斷地對污水處理新工藝、新方法進行大膽嘗試和探究，總結出一套投資少、廢水處理效果好的科學、先進的設計方案，以達到廢水“零”排放、環境“零污染”的目的。

〔1〕王良均，吳孟周.污水處理技術與工程實例.北京:中國石化出版社.2006.