巴塘水電站砂石系統(tǒng)生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用

李 富 兵 ， 孫 葉 龍 ， 丁 善 鋒

(1.華電金沙江上游水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610041；2.中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 況

巴塘水電站位于金沙江上游河段西藏自治區(qū)和四川省的界河上，以發(fā)電為主，為二等大(2)型工程。電站裝機(jī)750 MW，多年平均發(fā)電量為33.75 億kWh，裝機(jī)年利用小時(shí)4 500 h。

巴塘水電站混凝土、大壩過渡料、大壩反濾料高峰時(shí)段月均澆筑(填筑)強(qiáng)度分別為4.7 萬m3、2.39 萬m3、3.10 萬m3，砂石加工系統(tǒng)規(guī)模應(yīng)滿足三者疊加后砂石骨料的需求。砂石加工系統(tǒng)成品骨料生產(chǎn)能力不低于700 t/h，毛料處理能力不低于850 t/h，為大型人工砂石加工系統(tǒng)。

巴塘水電站砂石系統(tǒng)廢水產(chǎn)生主要為破碎車間的碎石沖洗、篩分車間粗骨料沖洗、成品砂沖洗以及各車間降塵用水、清理用水等，高峰期用水量約800 m3/h，考慮砂石系統(tǒng)各車間沖洗用水消耗和噴霧降塵、場(chǎng)地沖洗用水消耗，損耗率按20%計(jì)算，產(chǎn)生廢水量約685 m3/h，廢水中主要為砂石沖洗產(chǎn)生的石粉、泥沙等懸浮物，經(jīng)實(shí)測(cè)，懸浮物濃度大于70 000 mg/L。

巴塘水電站位于金沙江上游河段，根據(jù)其環(huán)境影響報(bào)告書及批復(fù)文件要求，水域環(huán)境功能執(zhí)行地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)[1]，各類廢(污)水禁止排入金沙江。整個(gè)生產(chǎn)過程形成的生產(chǎn)廢水主要為沉淀物及懸浮物SS，不存在化學(xué)污染。本工程廢水處理后的中水滿足SS<100 mg/L的回用和“零”排放的生態(tài)環(huán)保要求。

2 廢水處理方案對(duì)比

2.1 廢水濃縮工藝對(duì)比

人工骨料廢水處理是廢水懸浮物在添加絮凝藥劑后，泥渣比阻降低，沉淀速度加快，在水中濃縮沉淀分離成泥渣，并經(jīng)脫水設(shè)備將泥渣脫水的過程。主要有平流沉淀池、輻流沉淀池和高位濃縮罐等三種方式。

(1)平流沉淀池：優(yōu)點(diǎn)是處理廢水量不限，沉淀效果好，平面布置緊湊，施工方便，造價(jià)低，加絮凝藥劑量較少。缺點(diǎn)是占地面積大，工作量大，機(jī)械排泥，浸于水中的設(shè)備和驅(qū)動(dòng)件易生銹和腐蝕，進(jìn)出配水不易均勻。

(2)輻流沉淀池：優(yōu)點(diǎn)是沉淀效果好，日處理量大，加絮凝藥劑量較少，機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，設(shè)備較簡單。缺點(diǎn)是占地面積較大，池水水流速度不穩(wěn)定，底部刮泥、排泥設(shè)備復(fù)雜。

(3)高位濃縮罐：優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊，污泥濃縮效果好，處理效率高，操作簡單，故障率低，循環(huán)水水質(zhì)好，造價(jià)較低。缺點(diǎn)是加絮凝藥劑量較多，廢水需泵送提升罐頂，能耗高。

對(duì)比２種回歸模型結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，Logistic回歸模型更偏向于相信身邊選擇校園貸的人愈多，本身選擇校園貸的可能性就愈少，而逐步回歸模型傾向于“近墨者黑”的思想，即身邊陷入校園貸的人愈多，本身選擇校園貸的可能性只會(huì)更高．不言而喻，逐步回歸模型更接近現(xiàn)實(shí)生活情況．此外，開銷占比指的是當(dāng)月開銷占當(dāng)月生活費(fèi)的比例，現(xiàn)實(shí)中大學(xué)生的生活費(fèi)處于供不應(yīng)求的狀態(tài)時(shí)，更容易選擇校園貸，這與逐步回歸模型的結(jié)果一致，但Logistic回歸卻認(rèn)為占比越低越容易貸款，這違背了經(jīng)濟(jì)學(xué)的需求平衡．

三種廢水沉淀方式均能滿足要求，但受金沙江上游“白格”堰塞湖影響，砂石加工系統(tǒng)面積縮小，平流沉淀池和輻流沉淀池需面積較大，使用面積受限，影響沉淀效果；高位濃縮罐占地面積小，工藝可靠、穩(wěn)定，運(yùn)行管理難度小，故選用高位濃縮罐。

2.2 脫水設(shè)備對(duì)比

人工骨料濃縮泥渣脫水設(shè)備主要有帶式壓濾機(jī)、盤式真空過濾機(jī)和廂式壓濾機(jī)三種機(jī)械脫水設(shè)備。

(1)帶式壓濾機(jī)：優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，操作和維護(hù)簡單，低噪音，低能耗，使用壽命長，輔助設(shè)備和投資小。缺點(diǎn)是占地面積大，泥餅含水率高(需場(chǎng)地晾曬)，污泥回收率較低，絮凝藥劑耗損高，運(yùn)行成本高，反沖洗水量大。

(2)盤式真空過濾機(jī)：優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作條件好，絮凝藥劑耗損少，標(biāo)準(zhǔn)盤式過濾單元，互換性強(qiáng)。缺點(diǎn)是設(shè)備能耗大，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輔助設(shè)備多，設(shè)備費(fèi)用高，泥餅含水率高(需場(chǎng)地晾曬)，反沖洗水量大，工作量大，進(jìn)料濃度高。

(3)廂式壓濾機(jī)：優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，過濾效率和效果好，濾餅含水率低，進(jìn)料濃度范圍廣，設(shè)備和運(yùn)行成本低，土建費(fèi)用低，設(shè)備穩(wěn)定性好，便于維護(hù)和檢修。缺點(diǎn)是間歇操作，不能連續(xù)工作，人工半自動(dòng)輔助卸泥餅，勞動(dòng)強(qiáng)度大，絮凝藥劑耗損較高。

本工程場(chǎng)面面積受限，結(jié)合三種設(shè)備處理特點(diǎn)，廂式壓濾機(jī)泥餅處理量最大、濾餅含水率最低、運(yùn)行成本適中，本工程選用廂式壓濾機(jī)脫水設(shè)備。

2.3 廢水處理方案優(yōu)選

根據(jù)以上比較，平流沉淀池+脫水設(shè)備，輻流沉淀池+脫水設(shè)備，高位濃縮罐+脫水設(shè)備等三種廢水處理工藝各具優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本工程實(shí)際，采用高位濃縮罐+廂式壓濾機(jī)的工藝進(jìn)行巴塘水電站砂石骨料加工系統(tǒng)人工骨料生產(chǎn)的洗砂廢水處理。

3 廢水處理工藝設(shè)計(jì)

3.1 廢水處理工藝流程

生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)[2]主要包括細(xì)沙回收系統(tǒng)、廢水收集系統(tǒng)、廢水沉淀系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、機(jī)械壓濾系統(tǒng)、中水回用系統(tǒng)、淤泥干化系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備設(shè)施組成。

砂石料加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水首先經(jīng)過細(xì)砂回收裝置，對(duì)大顆粒細(xì)骨料進(jìn)行回收，經(jīng)細(xì)砂回收后的廢水通過廠區(qū)內(nèi)的排水溝匯集入廢水收集系統(tǒng)，用渣漿泵提升至高位濃縮罐進(jìn)行沉淀處理。為加速沉淀，縮短沉淀時(shí)間，在高位濃縮罐頂端添加PAC藥劑以加快懸浮物沉淀速度[3]，懸浮物在絮凝劑作用下沉淀至高位濃縮罐椎斗底部形成污泥層。高位濃縮罐內(nèi)沉淀處理后的中水通過出水槽進(jìn)入出水管道自流至中水池，高位濃縮罐底部泥漿通過排泥管道和渣漿泵提升至板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，板框壓濾機(jī)凈化后的中水通過排水管道自流至中水池，作為砂石系統(tǒng)生產(chǎn)用水回用，泥餅干化后通過自卸汽車運(yùn)至渣場(chǎng)堆存，中水池中的水通過回用泵提升至砂石系統(tǒng)生產(chǎn)車間循環(huán)利用。生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工藝流程詳見圖1。

3.2 廢水處理工藝設(shè)計(jì)

圖1 砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖

本工程人工砂生產(chǎn)線采用濕法生產(chǎn)工藝，但洗砂過程中會(huì)使0.16 mm以下細(xì)砂嚴(yán)重流失。因此，不僅影響各粒徑砂子的含量，造成細(xì)度模數(shù)偏粗，而且造成大量細(xì)砂排放，增加泥水分離環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)和處理難度。細(xì)砂回收是砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水處理工藝的首要環(huán)節(jié)，也是調(diào)整砂細(xì)度模數(shù)和石粉含量的重要環(huán)節(jié)。細(xì)砂回收機(jī)的主要作用是對(duì)回收細(xì)砂清洗、脫水、分級(jí)，能夠回收洗砂機(jī)流失的0.16 mm以下石粉和細(xì)砂，降低廢水濃度，提升經(jīng)濟(jì)效益。本工程配置3 臺(tái)ZX250-B細(xì)砂回收機(jī)，單臺(tái)ZX250-B細(xì)砂回收機(jī)處理廢水能力250 m3/h，細(xì)砂回收能力為25 t/h以上，提高細(xì)砂產(chǎn)量約10%。

3.2.2 廢水收集系統(tǒng)

砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水經(jīng)排水溝匯集入容量為60 m3的錐底廢水收集池，池內(nèi)設(shè)置電動(dòng)攪拌裝置防止廢水沉淀，配置2臺(tái)XPA200-150渣漿泵。單臺(tái)渣漿泵流量160～400 m3/h，最大揚(yáng)程20 m。

3.2.3 廢水加藥絮凝系統(tǒng)

生產(chǎn)廢水經(jīng)錐底廢水收集池渣漿泵提升至高位濃縮罐頂部的廢水加藥絮凝系統(tǒng)，廢水加藥絮凝系統(tǒng)由1臺(tái)容量3.0 m3攪拌罐和1臺(tái)容量7.0 m3混合藥劑液儲(chǔ)罐組成。在高位罐混流槽起點(diǎn)經(jīng)人工手動(dòng)控制閥門自動(dòng)加入絮凝藥劑，加藥廢水在高位罐混流槽中發(fā)生混凝反應(yīng)，廢水的懸浮物在絮凝和助凝藥劑作用下變成易沉淀的物質(zhì)，最終流入高位濃縮罐內(nèi)。

3.2.4 濃縮分離系統(tǒng)

濃縮泥水分離是廢水處理工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)置2臺(tái)高位濃縮罐，單個(gè)高位濃縮罐直徑7.2 m，單個(gè)高位濃縮罐容量為300 m3，可滿足800 m3/h廢水處理需要。生產(chǎn)加藥廢水從高位濃縮罐頂部中心進(jìn)水、四周排水。在高位濃縮罐穩(wěn)流筒內(nèi)，廢水絮凝后的大絮團(tuán)顆粒在重力作用下沉降到罐體下部，上層水變?yōu)槌吻逯兴缌髦林苓吪潘苤林兴赜贸兀瑵饪s泥漿自高位濃縮罐底部排出，經(jīng)渣漿泵壓入廂框壓濾系統(tǒng)，2臺(tái)渣漿泵為80SYAG75Q-55，流量160 m3/h，揚(yáng)程75 m。

3.2.5 廂框壓濾系統(tǒng)

廂式壓濾機(jī)是進(jìn)行濃縮大絮團(tuán)污泥中自由水與污泥分離開的脫水設(shè)備[4]。本工程污泥壓濾系統(tǒng)配置4臺(tái)XMZF500/1500-UB廂框壓濾機(jī)，單臺(tái)壓濾機(jī)過濾面積為500 m2，濾室容積8.8 m3，處理能力8.5 m3/h。經(jīng)渣漿泵壓入廂框壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾后的中水回流至中水回用池，泥餅干化后運(yùn)至棄渣場(chǎng)規(guī)范堆存。

3.2.6 中水回用系統(tǒng)

本工程砂石加工系統(tǒng)廢水處理后的中水全部用于生產(chǎn)，中水回用系統(tǒng)配置1座中水回用池，凈空尺寸為20 m×10 m×5 m，有效容量900 m3，在鄂破附近高程2 460 m配置1座容積1 000 m3清水補(bǔ)水池。中水經(jīng)3臺(tái)250ZXP350-65型離心泵(流量350 m3/h，揚(yáng)程65 m)提升至砂石系統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)再利用。

4 廢水處理系統(tǒng)應(yīng)用效果

本工程砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水為800 m3/h，廢水中主要污染物為懸浮物，采用“細(xì)砂回收+高位濃縮罐+機(jī)械壓濾脫水”廢水處理工藝，系統(tǒng)處理能力滿足持續(xù)生產(chǎn)要求，實(shí)現(xiàn)廢水處理后的中水滿足SS<100 mg/L的回用標(biāo)準(zhǔn)，污泥干化外運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了中水經(jīng)砂石供水系統(tǒng)全部循環(huán)再利用。

5 結(jié) 語

水電工程人工砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)的廢水具有處理量大、懸浮物(SS值)含量高、處理難度高等特點(diǎn)，直接排放會(huì)造成所在區(qū)域河流水質(zhì)污染，因此，生產(chǎn)廢水的處理一直是困擾水電工程人工砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)的難題。經(jīng)對(duì)廢水懸浮物含量分析和處理設(shè)備性能與處理工藝對(duì)比分析，結(jié)合本工程實(shí)際，采用“細(xì)砂回收+高位濃縮罐+機(jī)械壓濾脫水”的廢水處理工藝，在金沙江上游巴塘水電站砂石系統(tǒng)中應(yīng)用效果顯著，滿足砂石系統(tǒng)生產(chǎn)廢水連續(xù)處理需求，經(jīng)處理后的中水水質(zhì)優(yōu)良，達(dá)到了SS<100 mg/L回用標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)具有處理能力大、運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)不同濃度廢水的適應(yīng)性較好，且占地面積小，土建施工費(fèi)用低，建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高效率、低成本運(yùn)行，達(dá)到了廢水處理后循環(huán)利用和“零”排放的生態(tài)環(huán)保要求，為大型人工砂石系統(tǒng)生產(chǎn)廢水處理樹立了“亮點(diǎn)”標(biāo)桿，為巴塘水電站創(chuàng)建“綠色金上”奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。