两河口水电站人工骨料加工系统废水处理工艺浅析

王文学，曹龙滨，牛有江

(中国水利水电第五工程局有限公司第一分局，四川双流，610225)

1 工程概况

两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，为雅砻江中下游梯级电站的“龙头水库”。坝址位于庆大河河口以下约1.8km河段上，控制流域面积6.57万km2，坝址处多年平均流量663m3/s，水库正常蓄水位为2865m，相应库容101.54亿m3，调节库容65.6亿m3，具有多年调节能力。电站总装机容量276万kW，多年平均发电量110.59亿kW·h。

两河口水电站人工骨料加工系统，建于两河口水电站坝址下游约3km的左下沟缓坡地。系统设计生产能力为210t/h，满足混凝土总量约50万m3，浇筑高峰期月平均强度约3.2万m3的要求。系统的生产废水主要是净化骨料所需冲洗用水、除尘所需的雾化用水以及其它辅助生产用水，废水总量约150～190t/h。

2 废水处理规模及水质要求

2.1 处理规模

根据两河口水电站人工骨料系统成品骨料的生产能力进行分析，每生产1t成品骨料大约消耗0.5～0.8m3水，计入生产过程中水的损耗，系统废水处理量约为190 m3/h。

2.2 水质要求

通过对生产废水现场取样分析，生产废水中悬浮物的浓度约为180000 mg/L，故系统废水处理的主要目标就是降低废水中的悬浮物浓度。根据两河口水电站工程相关技术要求，废水经处理后的出水水质悬浮物浓度应≤200mg/L，回收后的废水全部回用至骨料系统。

3 废水处理工艺

因骨料加工系统生产废水的泥砂含量较高，结合类似工程实例并综合考虑场地限制及出水水质要求等实际情况，废水处理主要采取物理化学处理法——混凝法，然后经平流沉淀池、斜管沉淀池二级沉淀后，流至清水池内，最后由清水泵将处理后的废水引至高位水池系统循环利用。具体工艺流程见图1。

图1 人工骨料加工系统废水处理工艺流程

4 砂回收工艺

两河口水电站人工骨料加工系统采用半湿法生产，废水中含砂量较高，造成砂料流失严重。而流失砂料的主要成分为细粒料和石粉，故回收砂料可最大限度地回收废水中的细粒料和石粉，以用于回掺细骨料，提高成品砂的质量，具有一定的经济效益。同时，可降低下一阶段的废水处理工作量，减少相应的投资。

本着经济、合理、高效的原则，系统选用1台XLCS2000砂水分离器，该设备单台处理水量200L/s;搬运能力6m3/h，功率1.5kW，转速5.5r/min。其工作原理为:砂水混合液从分离器一端顶部输入水箱，混合液中较大砂粒将沉积于底部，在螺旋的推动下，砂粒沿斜的U型槽底提升，离开液面后继续推移一段距离，在砂粒充分脱水后经螺旋输送机将砂输送至原系统胶带输送机，并与原系统成品砂混合后进入成品料仓。与砂分离后的水则从溢流口流入渠道，进入废水处理系统。

该设备投入使用后，砂分离率较高，可分离出粒径较大的颗粒，且采用螺旋输送方式，设备便于维护，取得了理想效果。

5 絮凝工艺

废水经砂水分离器进入污水池进行二次沉淀之前，采用加药絮凝法对废水中的污泥进行预处理。即向废水中投入絮凝剂聚合氯化铝(PAC)，将废水中各胶体颗粒的稳定性破坏，在水力条件下，通过胶粒间相互碰撞和聚焦，形成易于从水中分离的絮状物质。PAC由设立在污水处理厂的加药间拌制。加药间最大投加量30mg/L，投加浓度为8%，内设溶液池2个，每个溶液池各安置搅拌机1台，采用计量泵对药剂量进行计量。

6 二次沉淀工艺

受骨料系统料源影响，废水中含泥量较大，废水经砂水分离器处理后，污泥含量仍然较高，采取何种方法处理废水污泥，成为废水处理的一大难题。通过参考近年来国内污水处理的成功经验并结合现场的实际情况，最终确定采用二级沉淀法。即设置4座平流沉淀池(分2组，每组2座)、1座斜管沉淀池对废水进行二次沉淀。沉淀池布置见图2。

图2 人工骨料加工系统废水处理厂房结构布置

6.1 平流沉淀池

平流沉淀池是本系统污水处理工艺流程中关键的一个工艺单元。污水处理系统设置1#、2#、3#、4#共4座平流沉淀池(分2组，每组2座)，单池尺寸13m×7m×4.5m，有效池深4m。池底部设置储砂梯形槽，槽内设置穿孔排泥管2根(管径为DN200，两管外壁间距为0.3m，末端用盲板封堵)。经砂水分离器预处理的废水进入平流沉淀池，废水内的污泥已凝聚为絮状悬浮颗粒，因其与水存在密度差，在重力作用下进行絮凝沉降，其沉降速度随水深的增加而加快，且大颗粒逐渐追上小颗粒发生碰撞，最后凝聚于池底完成沉淀。沉淀后的处理水进入斜管沉淀池进行二级沉淀，池底污泥通过渣浆泵经DN200穿孔排泥管进入脱水车间进行脱水处理。废水经过平流沉淀池后，近95%的污泥已去除，此时废水含干泥量约为0.27t/h，容积约为0.15m3/h。

6.2 斜管沉淀池

废水经平流沉淀池处理后，剩余污泥进入斜管沉淀池进行二次沉淀。斜管沉淀池尺寸13×7×4.5m，斜管内径φ30mm，斜长1m，倾角60°，共75m2，单池处理能力190m3/h。池底布置穿孔集水槽，孔口直径20mm，单侧开孔21个，均匀布置。出水槽宽度1m，槽高为1.0m。

斜管沉淀池利用浅池理论原理，通过降低池深，增加池内水平流速的原理去除水中悬浮颗粒。本系统斜管沉淀池采用设置在池两端的XHX－13行走式泵吸吸泥机，对底泥进行抽取。其主要结构由行走工作桥、刮臂、刮泥板、传动装置组成。当废水由进水口进入斜管沉淀池后，废水内的悬浮颗粒仍靠重力作用在池内浅层中相互运动并分离，完成沉淀。此时启动吸泥泵，使吸泥机沿设置在沉淀池宽度方向上的轨道向前行走，池底污泥经吸泥喇叭口收集排入污泥沟，吸泥机动行至沉淀池的另一端，当机上的行程开关碰撞到轨道上的限位板后，吸泥机反向行驶，继续工作，完成池底底泥抽取并将底泥回流至平流沉淀池，如此反复进行。沉淀后的处理水由出水槽进入清水池，最后由清水泵抽至回位水池回收利用。

另外，为了运行管理方便和节约运行成本，在平流沉淀池与清水池之间架设一条管线，废水经平流沉淀池初级沉淀后，出水若满足回用水标准，可以直接将其输送至清水池储备;出水水质较差时，关闭该管道，使处理水进入斜管沉淀池进行二次沉淀处理，再进入清水池储备。同时，斜管填料容易堵塞，须定期根据出水水质情况彻底清理池内淤泥。斜管沉淀池在彻底清理池内淤泥时，利用平流池与清水池相连管线，确保废水处理厂的连续运行。

7 污泥脱水工艺

此工艺主要对由渣浆泵吸收的平流沉淀池底泥进行脱水处理，其产生的泥饼经水平螺旋输送机输送至污泥池，最后装自卸车运至3#渣场。本系统采用ZNDY型带式压滤机对污泥进行脱水处理，共分为泥浆浓缩、脱水两步施工工艺。具体如下:

7.1 泥浆浓缩

泥浆浓缩仍然采用混凝法。即向泥浆内投放稀释的絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)，使之与污泥发生化学反应，并根据污泥性能调节絮凝剂和污泥的混合比，使污泥达到最佳的凝聚状态。絮凝剂PAM加药装置根据所需药剂浓度在配药箱内配制，经过搅拌箱搅拌均匀后投入加药箱，最后由加药泵将药剂投入至凝聚搅拌筒内，与泥浆进行浓缩。本废水处理系统聚丙烯胺投加量，每吨干泥0.3kg，调制浓度为0.2～0.3%。

7.2 泥浆脱水

泥浆浓缩后进入ZNDY带式压滤机进行脱水。其工作原理为:在快速排水机构的作用下，泥浆内大量的水快速通过网带滤除，然后经卸污装置至脱水机重力脱水段。在重力作用下，泥浆内大部分游离水通过网带滤除，随着网带的动行，污泥被夹在两条滤带之间的“楔”形挤压段，污泥在“楔”型挤压段中一方面得到平整，另一方面受到轻度挤压开始进行预压脱水。接着进入“S”形压力脱水段被上、下两层滤带中间若干个由大到小的辊筒反复挤压、剪切，逐步脱水而形成滤饼，而后滤饼通过卸料装置从滤带上剥离，最后用0.6MPa的清水对各滤带进行清洗，以达到滤带再生的目的，泥浆脱水工作结束。ZNDY型带式压滤机结构见图3。

图3 ZNDY型带式压滤机结构

污泥脱水处理系统每天可处理由平流沉淀池产生的污泥浆530m3，处理能力可达到40m3/h。其出水浓度SS≤200mg/L，完全满足两河口水电站人工骨料系统废水处理水质要求。

8 结语

两河口水电站在人工骨料废水处理系统建成投产后，每天运转12h，可处理2280m3生产废水，处理后的废水回送至砂石骨料系统重新利用，达到了施工废水零排放的目的，得到了业主、监理工程师及环保局的一致好评。

两河口水电站在人工骨料废水处理方面虽取得成功，但系统仍采用较为传统的污水处理设计理念。随着科学技术的发展，人们对环境保护的要求已逐步增高，这就要求我们不断地对污水处理新工艺、新方法进行大胆尝试和探究，总结出一套投资少、废水处理效果好的科学、先进的设计方案，以达到废水“零”排放、环境“零污染”的目的。

〔1〕王良均，吴孟周.污水处理技术与工程实例.北京:中国石化出版社.2006.