水利水電廢水處理方法研究

導語：水利水電廢水處理方法研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1概述

砂石工程一篩車間產生的生產廢水，由于粗細砂顆粒含量高，其疏水性強，使得沉淀物含水量小;但泥質顆粒含量相對于其他生產車間要高很多，泥質顆粒粒徑小，親水性強，黏結性強，充填能力強，因此，大部分泥質顆粒會懸浮于水中不易分離，使得一篩車間廢水處理回用水達標難，同時，其余的小部分泥質顆粒同石粉、粗細砂顆?；旌铣恋砗螅涮罱Y合密實，在固體物質自身重力及水壓力的作用下粘稠、易板結，使得泥漿處理干化難、排泥難。因此一篩車間廢水處理困難。其他車間產生的廢水細砂、石粉含量高，回收利用價值大，工程實際中，常先將除一篩車間以外的其他車間產生的廢水中的細砂和石粉回收利用，以免成品砂含泥量超標、保證成品砂質量，其次分離回收部分達標清水，之后含渣廢水同一篩車間廢水混合，再進行廢水處理，回收清水，按環保要求堆存固體廢棄物。砂石工程廢水處理隨著技術進步和新設備應用，經歷了由簡易到復雜、由粗放到精細的演變。

2早期簡易方案

砂石工程簡易廢水處理案例，如張河灣抽水蓄能電站上水庫砂石工程水處理系統，其車間組成及運行工藝流程見圖1。其工作原理為:系統生產車間用水經系統排水溝匯集至沉砂池①，絕大部分石粉及廢渣沉淀于池內。利用生產間歇時間，打開排污閥，將污水排至專用水池④，將水回收;及時回收石粉并清理污泥。池①內回收水以頂部溢流方式進入沉淀池②，經進一步沉淀后，經池體②、③中壁溢流口溢流至沉淀池③，然后經聯系水溝進入沉淀池⑤，成品砂倉脫水盲溝及其他地表水經相應水溝匯入沉淀池⑤，池內設置集水槽，適時處理漂浮物，進一步凈化后，溢流至清水池⑥。將清水經回收水管利用水泵泵入系統高位水池⑦。根據用水需求經供水管流至生產車間。外部補充水也經供水管進入生產車間。嚴格地講，簡易方案屬于自然沉淀類別，因其在廢水處理方案發展前期實施，同現階段方案相比多有不完善之處，故在此單列說明。簡易方案同現階段工程實施中采取的自然沉淀方案加以對比，也可看出廢水處理方案由粗放到精細的演變。由于處理效果相對較差，簡易廢水處理方案只在較早時期、偏遠地區、建設條件差、小型工程上應用較多。結合工程現場條件，目前階段砂石工程常用的廢圖1水回收車間構成及流程簡圖水處理可分為自然沉淀與機械處理兩類。

3自然沉淀方案

砂石工程廢水處理采取自然沉淀方案的案例，如向家壩水電站馬延坡砂石工程廢水處理。本方案利用系統附近的開闊山谷地形建一土石壩形成尾渣庫，將生產廢水用水管引至庫區，經過自然沉淀后，澄清水回收利用，泥渣沉積到庫底并逐層壓實，尾渣庫使用過程中，由于泥渣沉積造成尾渣庫功能下降時采用采砂船清理，清理出的廢渣運輸至工程棄渣場堆放，計劃在工程結束、砂石系統完成使命后尾渣庫也隨之停止使用。采取自然沉淀方案的還有三峽下岸溪、溪洛渡中心場等砂石工程的廢水處理。這些工程的不同之處在于修建數個大型沉淀池(污泥干化池)，砂石系統生產廢水加絮凝劑后引入沉淀池，一個池滿后啟用第二個沉淀池，沉料自然干化滿足出渣條件后出渣清理，周而復始，循環使用。方案包含完善的廢水引入、加速沉淀滿足水回用、渣處理使用要求的措施和回水設施。該方案土建工程量大，水處理效果一般，水回收利用率偏低。自然沉淀方案的優點:①廢水沉淀表面負荷低，因此可以少加甚至不加絮凝劑，投入設備少，運行管理簡單，運行費用低，廢水處理總體成本低;②回用水品質好;③綠色環保，社會影響好。馬延坡砂石工程廢水處理缺點:①前期土石壩建設投資高;②土石壩壩高40m，設計、施工安全要求高。其他修建沉淀池砂石工程廢水處理的缺點:常受場地條件等的影響，設計布置滿足使用要求的保證性不強。總體而言，自然沉淀方案優點遠大于缺點，在條件具備時應優先選用。

4“泥漿濃縮+脫水干化”方案

目前砂石工程廢水處理采取較多的是按照固液初步分離、泥漿濃縮和壓縮干化過程來實施的工藝系統。生產廢水進入旋流沉淀池(或水力旋流器)實現固液初步分離和泥漿濃縮，分離出的濁水送至(由濁至清逐級)沉淀池沉淀澄清，達標清水回收利用，沉淀池底部濃縮后的泥漿、濁水循環進入旋流沉淀池(或水力旋流器)處理;旋流沉淀池(或水力旋流器)濃縮后的泥漿供給干化設備進行干化處理，產生的清水回收利用，干化渣料送至棄渣場堆放。(1)采用板框式壓濾機方案。構皮灘水電站爛泥溝、光照水電站基地、金安橋水電站、柬埔寨甘再水電站等砂石工程廢水處理工藝流程基本相同，采用“旋流沉淀池沉淀濃縮+板框壓濾機干化”方案。其工藝流程如圖2所示。圖2砂石工程廢水處理板框式壓濾機方案工藝流程圖板框式壓濾機的工作原理簡單:濃縮泥漿經渣漿泵泵送進入壓濾機并持壓，在壓力作用下，固體物質隔離在濾布上，水滲透出濾布，板框間堆積滿后形成泥餅，卸料洗布進入下一循環。板框式壓濾機由于單臺套設備不能連續處理濃縮泥漿，因此需要配置的設備數量較多;對泥漿濃縮濃度要求較高，配套使用的渣漿泵在泥漿較高濃度工況下易出故障，泥漿濃度低時壓濾時間很長，效率低;工作濾布清理困難，運行成本較高。但由于脫水效果好，固液分離徹底，使用成熟，在砂石工程中應用較為廣泛。(2)采用帶式真空過濾機方案。阿海水電站新源溝砂石工程采用水力旋流器來實現泥漿濃縮，帶式真空過濾機處理濃縮泥漿。水力旋流器以離心力實現固液分離。生產廢水以一定壓力切向進入旋流器，在腔內產生高速旋轉流場，混合液中密度大的組份，在旋流場的作用下沿軸向向下運動，沿徑向向外運動，在到達底部時沿器壁向下運動，并由噴砂嘴排出，這樣就形成了外漩渦流場，密度小的組份向中心軸方向運動，并在軸線中心形成向上的內漩渦，然后由溢流口排出。帶式真空過濾機采用了固定真空盒，過濾機運行時，真空盒固定不動，膠帶在上面運行，真空盒與膠帶間構成運動密封的結構型式，由于真空盒采用分節連接的整體，每節均有管口與集液總管相連接形成真空集液系統，通過真空吸力把橡膠濾帶上料液中的水吸到集液系統中，從而實現固液分離。帶式真空過濾機廢水處理量隨進料料漿濃度有較大波動，濾餅含水率一般為8%～15%，料漿濃度低時會增高，但一般不高于30%［1］;附屬設備較多，占地面積較大，適宜于較大規模砂石工程。(3)采用真空陶瓷過濾機方案。官地水電站竹子壩砂石工程采用真空陶瓷過濾機來處理濃縮泥漿。真空陶瓷過濾機的工作原理為:在壓強差的作用下，懸浮液通過過濾介質時，顆粒被截留在介質表面形成濾餅，而液體則通過過濾介質流出，達到了固液分離的目的。陶瓷過濾板具有產生毛細效應的微孔，使微孔中的毛細作用力大于真空所施加的力，使微孔始終保持充滿液體狀態，陶瓷過濾板上沒有空氣透過，固液分離時能耗低、真空度高［2］。采用真空陶瓷過濾機來處理濃縮泥漿具有濾餅干、濾液清、能耗低、運行場地干凈、無噪音污染等優點，但設備購置費用高，實際產能低，目前在砂石工程中應用不多。

5采用新型設備方案

隨著廢水處理研究的發展和新設備的推廣使用［3］，現階段砂石工程廢水處理也開始采用DH高效污水凈化器、臥螺離心機等新型高效設備。(1)采用DH高效污水凈化器方案。黃登－大華橋等砂石工程采用DH高效污水凈化器進行廢水處理。DH高效污水凈化器是將物理、化學反應有機融合在一起，集成了直流混凝、臨界絮凝、離心分離、動態過濾及污泥濃縮沉淀技術，短時間內(25～30min)在同一罐體中完成廢水快速多級凈化的一體化組合設備。凈化器為鋼制罐體，上中部為橢圓柱體，下部為錐體，自下而上分別為污泥濃縮區、混凝區、離心分離區、動態過濾區、清水區。其工作原理為:直流混凝和臨界絮凝技術取代了混凝反應池，在泵前及泵后投加絮凝和助凝藥劑，利用泵、管道、水流完成藥劑的水解、混合、壓縮雙電層，吸附中和作用后高速沿切線方向進入罐體快速完成吸附架橋，絮凝形成礬花。離心分離是利用廢水沿切線方向進入罐體產生高速旋流、產生離心力，在離心力的作用下廢水中形成的懸浮顆粒及礬花被甩向器壁，并隨下旋流及自身重力作用沿罐內壁下滑至錐形污泥濃縮區，廢水向下作螺旋運動到一定程度后向中心靠攏，又形成向上的旋流，這股旋流水質較清，流向設置在上層動態過濾區。在離心分離區一般粒徑大于20μm的懸浮顆粒(礬花)被固液分離至污泥濃縮區。廢水經離心分離進入動態過濾區再次完成吸附作用，過濾區采用表面吸附的懸浮濾料，表面積大、吸附能力強，可截留5μm以上的粒徑的懸浮物。動態過濾，濾料不易堵塞，吸附的顆粒物易脫落又下沉至離心分離區，因此濾料反洗周期長(0．5～1個月反沖洗一次)。廢水經多級固液分離及凈化后排出。離心分離和過濾脫落的懸浮顆粒在離心力及重力的作用下進入污泥濃縮區，污泥在錐形泥斗區中上部經聚合力的作用下，顆粒群體結合成一整體，各自保持相對不變位置共同下沉，在泥斗區中下部SS(水質中懸浮物)很高，將顆?？p隙中液體擠出界面，固體顆粒被濃縮壓密后從錐體底部排出。(2)采用臥螺離心機方案。呼和浩特抽水蓄能水電站、白鶴灘水電站三灘等砂石工程采用臥螺離心機進行廢水處理。臥螺離心機是一種臥式螺旋卸料、連續操作的沉降設備，其工作原理為:轉鼓與螺旋以一定差速同向高速旋轉，物料由進料管連續引入輸料螺旋內筒，加速后進入轉鼓，在離心力場作用下，較重的固相物沉積在轉鼓壁上形成沉渣層。輸料螺旋將沉積的固相物連續不斷地推至轉鼓錐端，經排渣口排出機外。較輕的液相物則形成內層液環，由轉鼓大端溢流口連續溢出轉鼓，經排液口排出機外。臥螺離心機的優勢在于:能在全速運轉下，連續進料、分離、洗滌和卸料;可通過調整差數和轉鼓轉速來控制泥餅含水率;全封閉結構，無泄漏，生產現場整潔;基建和占地少，重量輕，安裝方便;對泥漿濃度適應范圍廣等。目前砂石工程廢水處理DH高效污水凈化器和臥螺離心機的使用仍在探索中，應用案例不多，其工程適應情況和使用發展前景尚沒有明確結論?？偨Y機械處理方案，需要強調的幾點。①水力旋流器同旋流沉淀池相比，旋流沉淀池占地面積大，土建工作量大，廢水處理量大，濃縮效果較后者差，濃縮泥漿經常出料困難;水力旋流器體積小巧，安裝方便，濃縮效果好，泥漿出料方便，但廢水處理能力較小。二者可根據工程實際情況具體選用。②在“泥漿濃縮+脫水干化”的組合方案中，盡管泥漿濃縮的效果對下一步的干化處理非常重要，但廢水處理方案的核心應是干化設備的處理效果。③上述泥漿脫水干化設備以及新型設備中，無論是采用機械壓縮、真空過濾還是離心分離等工作原理，設備對廢水處理工作而言，本身并無優劣之分，工程實際中應根據具體條件和對設備的掌握情況具體選用。

6結語

隨著工程實踐的不斷前行和技術進步的不斷深化，我們對廢水處理方法的研究必將不斷發展，對工藝流程的設計會更加經濟合理，對廢水處理系統的布置會更加簡化、完善，對相關設備的認識和研究會更加全面深入，新型高效設備也會被繼續開發和推廣使用，水利水電工程廢水處理方案將越來越科學、符合時展的需要。本文所述方法多為在本人所參與的工程實踐基礎上、并學習他人的經驗總結而得，認識定有許多淺顯、不足，錯誤之處，希冀能對同行有所參考，對工程有所裨益。

本文作者:李輝工作單位:中國水利水電第八工程局有限公司