機制砂生產線廢水處理系統的研究

溫華元

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350003）

傳統的機制砂廢水處理方法采用多級沉淀池進行沉淀，沉淀后的清水重復利用，但處理占地面積大且效果有限。近年來業界使用高分子藥劑加入廢水中以加速污泥的沉淀，但是藥劑的量無法控制，使得藥劑費用高，且造成回收水至砂石場產生污染產品的情形。本文對目前較為成熟的濃密灌配合板框壓濾機的廢水處理工藝展開探討。

1 機制砂生產線廢水處理系統工藝

本文以1000t/h機制砂生產線為參考進行研究設計。根據 《水電工程砂石加工系統設計規范》 （DL/T5098-2010）［1］，采用濕法生產的機制砂生產線用水量相對較大，單位用水量為1m3/t～2m3/t，單位用水量與原料巖性、原料中含泥量有較大關系。本文以較為常見的花崗巖作為參考巖性，其單位用水量取1.5m3/t。故1000t/h的花崗巖機制砂生產線用水量為1500t/h，其需處理的廢水量為1500t/h。

廢水處理系統主要工藝：洗砂廢水在洗砂設備溢流口自流到中轉池，部分溢出的廢水通過污水溝自流到污水中轉池，污水無需中轉池較長時間沉淀，根據經驗，污水中轉池有0.5h～1h的污水儲量即可，污水中轉池的污水直接經污水泵提升至污水處理系統的緩沖槽，在接近罐體整流井處置，系統開始根據抽樣污水的沉淀時間自動控制所加藥的量，污水和藥劑的混合液進入污水處理系統的整流井，污水罐將廢水中大部分顆粒物沉淀后上部出水自流或采用水泵抽至清水池再回用于生產，污水罐底部污泥通過刮臂收集至底部的泥漿收集桶，系統通過設置刮臂的扭力值自動啟停渣漿泵抽送至泥漿收集罐 （儲泥罐），這樣可以保證抽走的泥漿濃度一致，再用泵抽至全自動板框壓濾機進行污泥干化處理，經污泥干化處理將廢水分離成泥餅和清水，最后經過壓濾后的泥餅用輸送帶或裝載機送至指定位置。圖1為廢水處理系統工藝流程。

圖1 廢水處理系統工藝流程

2 機制砂生產線廢水處理系統設備選型配置

2.1 洗砂及細砂回收系統

砂石骨料沖洗后的廢水匯集后進入輪斗式洗砂機，輪斗式洗砂機將廢水中的粗砂分離出來后進入直線振動篩脫水處理，脫水后的粗砂通過皮帶機輸送至成品砂倉。經洗砂機及直線振動篩處理后的廢水進入細砂回收機，細砂回收機主要由直線振動篩、旋流器、渣漿泵等組成，廢水經細砂回收機后分離出的細砂通過皮帶機輸送至成品砂倉，廢水匯集至污水中轉池。

洗砂機廢水進料量約1500t/h，選用XS4215輪斗洗砂機8臺，每臺洗砂機處理能力為200t/h。脫水直線振動篩選用DWS1437型振動篩8臺，每臺直線振動篩處理能力為200t/h。細砂回收裝置選用XH950型細砂回收機，每臺細砂回收機處理能力為450t/h，共選配4臺。

2.2 污水中轉池

污水中轉池用于暫時儲存經洗砂設備溢流的污水，污水中轉池根據現場布置采用鋼筋混凝土水池，污水無需中轉池較長時間沉淀。根據經驗，污水中轉池有0.5h～1h的污水儲量即可，以便收集廢水并將廢水中粗顆粒的固體進行初級沉淀，并在池中安裝3臺 （兩用一備）污水泵將污水提升進入后續的污水處理系統 （26m濃密罐）進行進一步的絮凝處理。污水中轉池平面尺寸為16m×12m、深5m。污水泵參數為：Q=800m3/h、H=20m、N=110kW。

2.3 污水罐及清水罐

廢水首先經過砂泥分離機 （洗砂機）確保將砂完全取出后，先經加藥處理 （由傳感器測知污泥含量后，加藥機自動調配藥水濃度）后廢水再進入濃縮的整流井，污泥由此沉淀至池底，再由池底的刮泥臂將污泥集中收集至池底中央的泥漿收集桶，以便污泥泵將污泥抽出 （污泥泵的啟停將根據刮泥臂所測知的扭力值來自動調整），能保證泥漿濃度均勻且濃稠，因此壓濾機的脫水時間固定可控，壓濾機也使用自動模式操作且時間縮短。

污水罐主要包含污泥刮板、中心驅動機、回轉刮泥臂架、出水溢流堰、污泥泵等。污水罐處理后的清水自流進入清水罐中，安裝3臺 （兩用一備）清水泵將處理后的清水回用于生產。清水泵參數為：Q=800m3/h、H=50m、N=160kW。

參考處理廢水量為1500m3，每小時損失約10%總水量（成品砂和泥餅帶走），所以設計污水罐為直徑26m，筒深5.5m，可容納約2900m3的污水。

清水罐大小根據補充水量來源及污水罐流入的清水確定，本文清水罐按直徑20m，筒身5m考慮，可容納清水約1500m3。

2.4 儲泥罐

經污水罐沉淀后，罐底刮臂收集在泥漿收集桶里的污泥抽至儲泥罐。在儲泥罐下面設泥漿泵抽至壓濾機。儲泥罐采用鋼結構制作布置2個，直徑為8m、筒身總高13.9m，單個罐可儲存約500t的泥漿。儲泥罐靠近壓濾車間布置，以便于儲泥罐中的泥漿送入壓濾機進行處理。

2.5 壓濾機

壓濾機采用板框壓濾機，主要由機架、液壓系統、電氣控制系統、自動拉板系統、濾布及濾板組成。

壓濾機工作原理是待過濾的料液通過輸料泵在一定的壓力下，從止推板的進料孔進入到各個濾室，通過濾布，固體物被截留在濾室中并逐步形成濾餅；液體則通過出水孔排出機外。隨著過濾過程的進行，濾餅過濾開始，泥餅厚度逐漸增加，過濾阻力加大。當濾餅達到一定厚度或充滿全框停止過濾。打開板框卸出濾餅，清洗濾布后重新裝合進行下一個循環。

泥餅固形化利于后端處置及再利用：脫水泥餅含水率低至25%可降低泥餅量，減少降低運輸費用及掩埋場之處理費用，此固形化泥餅可再利用當為磚窯場之原料，亦可當回填土或土壤改良使用，達到廢棄物減量或回收再利用之目的。濾液清澈可回收至清水池回收使用。

根據經驗，板框壓濾機每次壓濾每平米過濾面積可出泥餅0.025t，壓濾機每40min一次循環，則平均每小時每平米過濾面積可出泥餅0.0375t；設計參考廢水處理量為1500t，其中含泥量按10%考慮，則每小時需出泥餅150t，則配置4000m2過濾面積，共配備過濾面積為800m2的板框壓濾機6臺，型號為XMZF800/2000-UK板框壓濾機。

2.6 主要設備匯總

廢水處理系統主要設備匯總見表1。

表1 主要設備匯總

3 機制砂生產線廢水處理系統布置

廢水處理系統主要布置有洗砂及細砂回收車間、污水中轉池、污水罐、清水罐、儲泥罐及壓濾車間，其中洗砂及細砂回收車間需根據機制砂生產線布置一并結合考慮，本文不考慮該車間的布置。

污水中轉池采用鋼筋混凝土結構，污水罐、清水罐及儲泥罐采用鋼結構制作，壓濾車間下部采用鋼筋混凝土結構，上部采用鋼結構制作。各車間、設備布置應盡量緊湊，以減少管道數量和節約場地，布置時以污水罐為中心，污水中轉池、清水罐、儲泥罐盡量靠近污水罐布置，板框壓濾機靠近儲泥罐布置，板框壓濾機處需要考慮泥餅輸送環節，較常用的是裝載機直接鏟料裝車或者布置皮帶機運料裝車。

本文按1500t廢水處理量布置廢水處理系統，以假定的場地布置。根據布置，該廢水處理系統占地面積約為3000m2，相對于沉淀法沉淀可節約大量場地用地。

4 結語

綜上所述，采用濃密灌配合板框壓濾機的處理方式，將廢水中的水與其他固定廢棄物分離，可有效解決傳統的機制砂行業采用沉淀方法處理廢水的弊端，減少場地占地面積，水資源重復利用率高，滿足國家規定的排放標準，可為今后大型、特大型機制砂生產線的廢水處理提供參考。