水利水電工程砂石料加工系統污水處理

文 靜， 楊明超

(中國水利水電第十四工程局有限公司， 云南 昆明 650041)

1 砂石料加工系統污水

砂石料加工系統產生的廢水，其主要特點是泥沙含量高，主要污染物為懸浮物。經過對國內一些在建和已建電站現場采樣實測，砂石加工系統污水懸浮物的濃度一般在15 000～80 000 mg/L，而泥沙含量一般為60～80 kg/m3,甚至可以達到 100 kg/m3[1]。如果該類污水未經處理直接排放，不僅會影響水質，而且會對生態造成破壞。例如，大量的泥沙隨污水流入河道，使得河床抬高、破壞河流中魚蝦等水生物的生存環境。

因此，對砂石料加工系統產生出的污水必須處理達標后再進行排放。由于水利水電工程大多在偏遠山區，產生的污水除部分回收利用外，一般都會排入未設置二級污水處理廠的城鎮排水系統。根據《污水綜合排放標準》(GB 89789-1996)要求，以及《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)對水域功能和標準的分類，可知水電行業砂石料加工系統污水排放懸浮物濃度最高不可超過150mg/L(二級標準)，而回收用于砂石料加工系統的部分，根據水電工程砂石加工系統設計規范，懸浮物濃度不可高于100 mg/L；用于灑水降塵的部分，根據地表水環境水域功能的規定，懸浮物濃度不可高于70 mg/L。

2 砂石料加工系統污水處理

2.1 傳統砂石料加工系統污水處理措施

目前，水電工程砂石料加工系統污水處理工藝主要分為三大類，分別為：自然沉淀法(以平流式沉淀池為代表)、混凝沉淀法(以輻流式混凝沉淀池為代表)，以及集混凝、分離、過濾為一體的成套設備處理方法(以DH高效污水凈化器為代表)。

2.2 傳統砂石料加工系統污水處理優、缺點

2.2.1 自然沉淀法

自然沉淀法是指將砂石料加工系統產生的污水引入平流式沉淀池，通過重力作用，使得污水中的泥沙得以沉降。泥沙沉降后，將沉淀池中的上清液經監測達標后，回收利用或者排放。自然沉淀法污水處理工藝流程見圖1。

圖1 自然沉淀法污水處理工藝流程

自然沉淀法對基建技術的要求較低，工藝流程簡單，在不使用絮凝劑或者助凝劑的作用下，通過重力作用讓污水中的泥沙得以沉淀，在運行時產生的費用相比于其他的處理方法較低，但缺點是無法達到較理想的處理效果，而且自然沉降的時間較長，處理效率低，回收效率相對較低，污泥含水率高，在倡導節能增效的時代，此工藝難以達到理想效果。

2.2.2 混凝沉淀法

混凝沉淀法是指將砂石料加工系統產生的污水首先引入調節池中進行初步處理，通過調節池后再進入混凝沉淀池，并加入助凝劑和絮凝劑，將水體中的懸浮物、膠體以及其他可絮凝的物質凝聚成絮團后，沉入沉淀池底部成為泥漿，并將沉淀池上清液的水經監測達標后，循環使用或者進行排放。混凝沉淀法污水處理工藝見圖2。

圖2 混凝沉淀法污水處理工藝流程

混凝沉淀法效率高、處理方法成熟且穩定，處理效果較好，操作簡單。但缺點是污泥濃縮度較低，并且影響混凝效果的因素多，如水溫、pH值、混凝劑的用量以及水體中的雜質種類與形態等。這些都要經過實驗反復確定，增加了運行維護的費用，若不慎投入過多藥劑還可能造成COD含量增大，引起水體污染。

2.2.3 成套設備處理法

DH高效污水凈化器的工作原理是將物理、化學反應有機融合在一起，通過離心分離、混凝絮凝以及污泥濃縮沉淀等技術，在短時間內(一般為25～30 min)完成污水的凈化。其工藝流程是污水進入調節池進行初步的沉降，然后經進水泵抽到凈化器，在進水泵的出口管道上設置混合器，混合器前后分別投加絮凝劑和助凝劑，隨著污水進入凈化器內進行重力分離、離心分離、動態過濾以及污泥濃縮等一系列過程后，凈水從凈化器頂端排出，濃縮后的污泥從罐底排出。DH高效污水凈化器污水處理工藝流程見圖3。

圖3 DH高效污水凈化器污水處理工藝流程

成套設備污水處理工藝的優點是反應速度快，處理效率高(懸浮物去除率高達99%)，污泥濃縮度高。但缺點是相較于自然沉淀法和混凝沉淀法，該套設備費用較高，并且同時存在絮凝劑、助凝劑投入量以及作用效果滿意率的問題。

2.3 砂石料加工系統污水處理新工藝探析

對傳統的砂石料加工系統污水處理工藝進行分析后，需要探討出一種更加經濟實用，并且處理效果能夠滿足國家、行業要求的污水處理工藝。對此，筆者認為應結合工程實際情況以及處理后水的用途，來選用不同的污水處理工藝。

2.3.1 工期長、水量需求較大的水利水電工程污水處理工藝流程

對于用水量大、工期長，工程所在地處于珍稀水生生物棲息地、國家自然保護區、以及源頭水(即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水質)附近的水利水電項目，在進行砂石料加工系統污水處理過程中可采用圖4所示的工藝。

圖4 工期長、水量需求較大的水利水電工程污水處理工藝流程

工藝流程說明：在這套污水處理系統中，設置了攪拌裝置以及閥門。首先，砂石料加工系統產生的污水通過調節池對水量和水質進行初步的處理，經調節池的污水再分別通過閥門1和閥門2進入DH高效污水凈化器污水處理工藝和混凝沉淀污水處理工藝。

圖4所示的工藝流程，不僅將傳統的混凝沉淀法和DH高效污水凈化器污水處理工藝流程結合在一起，并具有以下幾個優點：

(1)水處理系統中，由于顆粒較大的泥沙在調節池中會產生沉降作用，導致后續過程中需不斷清理調節池，造成運行費用升高。因此，可在調節池中設置攪拌裝置，以減少污水中廢渣的沉降。

(2)可通過對閥門1和閥門2進行調節，動態控制污水處理量。

(3)通過調節閥門來控制水流速，進而控制水處理效果。當水流速減小時，則處理效果增強；當水流速增大時，處理效果減弱。

(4)根據當天實際情況，如溫度、所需用水量等，改變助凝劑和絮凝劑的添加量，來控制出水口的水質情況。在滿足達標排放的情況下，也可以不添加任何化學藥劑使其通過自然沉降作用沉淀后排放或使用。

需要強調說明的一點是，通過閥門2處理后的污水，不僅可以用來灑水降塵或者用于植被種植用水，也可以通過改變沉淀池化學藥品的添加、沉淀時間、沉淀池內水流速等條件來控制水處理效果，在滿足要求的情況下，用于砂石骨料的沖洗、混凝土養護等用水。

2.3.2 工期短、水量需求較小的水利水電工程污水處理工藝流程

對于用水量較小、工期短，工程所在地處于遠離人群、珍稀水生生物棲息地、魚蝦產卵場、源頭水(即Ⅳ、Ⅴ類水質)的水利水電工程項目可采用圖5所示的污水處理工藝流程。

圖5 工期短、水量需求較小的水利水電工程污水處理工藝流程

圖5所示的污水處理工藝的優勢在于：

(1)增加了調節池的攪拌裝置，減少調節池污泥的清理頻次。

(2)基建、運行費用較圖4所示的工藝流程較低。

(3)將平流式沉淀池和斜流式沉淀池組合使用，增強水處理效果。

3 砂石料加工污水處理系統節能控制

3.1 化學藥劑添加量控制

化學藥劑的添加，對水處理的效果有著明顯的影響。但是若添加過少，則有可能達不到處理效果；若添加過多，不僅造成藥品的浪費，并且可能導致水體COD無法達標。因此，在水處理過程中，必須對助凝劑、絮凝劑的添加量進行嚴格的控制。要確定水處理過程中助凝劑、絮凝劑的添加量，必須明確助凝劑和絮凝劑作用效果的影響因素。由于污水的溫度、pH值、懸浮物的種類(即水質情況)是影響藥品使用效果的重要因素，因此，在砂石料加工系統運行階段，我們應了解料源，反復試驗，選擇合適的藥品，確定藥品使用的最佳溫度、pH值以及投配比。

3.2 設備的控制

設備是污水處理的核心關鍵。在污水處理系統中，首先，應根據工程實際水處理量選擇合適型號的污水處理設備，保證處理效果和經濟費用在理想狀態下。其次，在設備的使用過程中，應嚴格按照運行要求操作，并定期對設備進行檢查、維修和保養，保證設備在最佳參數下運行。

4 結 語

在水利水電工程中，砂石料加工系統是非常重要的一個施工環節，其產生的污水量不容小覷。隨著環保、節能要求的日益提高，砂石料加工系統污水處理也逐步走上正軌。所以，企業在尋求更遠、更高的發展過程中，必須考慮環保、節能的要求，通過對砂石料加工系統的污水進行回收利用，提高工程的經濟效益。污水回收、細沙回用以及廢渣的有效處理，將是砂石料加工系統污水處理過程中核心的研究方向。