巴塘水電站砂石系統(tǒng)生產(chǎn)廢水處理工藝設計及應用

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750 MW，多年平均發(fā)電量為33.75 億kWh，裝機年利用小時4 500 h。

巴塘水電站混凝土、大壩過渡料、大壩反濾料高峰時段月均澆筑(填筑)強度分別為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、場地沖洗用水消耗，損耗率按20%計算，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)實測，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)境影響報告書及批復文件要求，水域環(huán)境功能執(zhí)行地表水環(huán)境質(zhì)量標準為Ⅱ類標準[1]，各類廢(污)水禁止排入金沙江。整個生產(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 廢水處理方案對比

2.1 廢水濃縮工藝對比

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，造價低，加絮凝藥劑量較少。缺點是占地面積大，工作量大，機械排泥，浸于水中的設備和驅(qū)動件易生銹和腐蝕，進出配水不易均勻。

(2)輻流沉淀池：優(yōu)點是沉淀效果好，日處理量大，加絮凝藥劑量較少，機械排泥，運行較好，設備較簡單。缺點是占地面積較大，池水水流速度不穩(wěn)定，底部刮泥、排泥設備復雜。

(3)高位濃縮罐：優(yōu)點是占地面積小，結(jié)構簡單，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，造價較低。缺點是加絮凝藥劑量較多，廢水需泵送提升罐頂，能耗高。

對比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更高．不言而喻，逐步回歸模型更接近現(xiàn)實生活情況．此外，開銷占比指的是當月開銷占當月生活費的比例，現(xiàn)實中大學生的生活費處于供不應求的狀態(tài)時，更容易選擇校園貸，這與逐步回歸模型的結(jié)果一致，但Logistic回歸卻認為占比越低越容易貸款，這違背了經(jīng)濟學的需求平衡．

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，運行管理難度小，故選用高位濃縮罐。

2.2 脫水設備對比

人工骨料濃縮泥渣脫水設備主要有帶式壓濾機、盤式真空過濾機和廂式壓濾機三種機械脫水設備。

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

(2)盤式真空過濾機：優(yōu)點是連續(xù)自動運行，勞動強度低，操作條件好，絮凝藥劑耗損少，標準盤式過濾單元，互換性強。缺點是設備能耗大，設備結(jié)構復雜，輔助設備多，設備費用高，泥餅含水率高(需場地晾曬)，反沖洗水量大，工作量大，進料濃度高。

(3)廂式壓濾機：優(yōu)點是占地面積小，過濾效率和效果好，濾餅含水率低，進料濃度范圍廣，設備和運行成本低，土建費用低，設備穩(wěn)定性好，便于維護和檢修。缺點是間歇操作，不能連續(xù)工作，人工半自動輔助卸泥餅，勞動強度大，絮凝藥劑耗損較高。

本工程場面面積受限，結(jié)合三種設備處理特點，廂式壓濾機泥餅處理量最大、濾餅含水率最低、運行成本適中，本工程選用廂式壓濾機脫水設備。

2.3 廢水處理方案優(yōu)選

根據(jù)以上比較，平流沉淀池+脫水設備，輻流沉淀池+脫水設備，高位濃縮罐+脫水設備等三種廢水處理工藝各具優(yōu)缺點，結(jié)合本工程實際，采用高位濃縮罐+廂式壓濾機的工藝進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 廢水處理工藝設計

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)及其他輔助設備設施組成。

砂石料加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水首先經(jīng)過細砂回收裝置，對大顆粒細骨料進行回收，經(jīng)細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行沉淀處理。為加速沉淀，縮短沉淀時間，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進行脫水處理，板框壓濾機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至渣場堆存，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 廢水處理工藝設計

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，但洗砂過程中會使0.16 mm以下細砂嚴重流失。因此，不僅影響各粒徑砂子的含量，造成細度模數(shù)偏粗，而且造成大量細砂排放，增加泥水分離環(huán)節(jié)的負擔和處理難度。細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)整砂細度模數(shù)和石粉含量的重要環(huán)節(jié)。細砂回收機的主要作用是對回收細砂清洗、脫水、分級，能夠回收洗砂機流失的0.16 mm以下石粉和細砂，降低廢水濃度，提升經(jīng)濟效益。本工程配置3 臺ZX250-B細砂回收機，單臺ZX250-B細砂回收機處理廢水能力250 m3/h，細砂回收能力為25 t/h以上，提高細砂產(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)設置電動攪拌裝置防止廢水沉淀，配置2臺XPA200-150渣漿泵。單臺渣漿泵流量160～400 m3/h，最大揚程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臺容量3.0 m3攪拌罐和1臺容量7.0 m3混合藥劑液儲罐組成。在高位罐混流槽起點經(jīng)人工手動控制閥門自動加入絮凝藥劑，加藥廢水在高位罐混流槽中發(fā)生混凝反應，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鍵環(huán)節(jié)，設置2臺高位濃縮罐，單個高位濃縮罐直徑7.2 m，單個高位濃縮罐容量為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?，濃縮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臺渣漿泵為80SYAG75Q-55，流量160 m3/h，揚程75 m。

3.2.5 廂框壓濾系統(tǒng)

廂式壓濾機是進行濃縮大絮團污泥中自由水與污泥分離開的脫水設備[4]。本工程污泥壓濾系統(tǒng)配置4臺XMZF500/1500-UB廂框壓濾機，單臺壓濾機過濾面積為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，經(jīng)壓濾后的中水回流至中水回用池，泥餅干化后運至棄渣場規(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清水補水池。中水經(jīng)3臺250ZXP350-65型離心泵(流量350 m3/h，揚程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“細砂回收+高位濃縮罐+機械壓濾脫水”廢水處理工藝，系統(tǒng)處理能力滿足持續(xù)生產(chǎn)要求，實現(xiàn)廢水處理后的中水滿足SS<100 mg/L的回用標準，污泥干化外運，實現(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，直接排放會造成所在區(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)對廢水懸浮物含量分析和處理設備性能與處理工藝對比分析，結(jié)合本工程實際，采用“細砂回收+高位濃縮罐+機械壓濾脫水”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，達到了SS<100 mg/L回用標準。該系統(tǒng)具有處理能力大、運行穩(wěn)定，對不同濃度廢水的適應性較好，且占地面積小，土建施工費用低，建設周期短等優(yōu)點，實現(xiàn)了高效率、低成本運行，達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”標桿，為巴塘水電站創(chuàng)建“綠色金上”奠定了堅實基礎。