水利水电工程砂石料加工系统污水处理

文 静， 杨明超

(中国水利水电第十四工程局有限公司， 云南 昆明 650041)

1 砂石料加工系统污水

砂石料加工系统产生的废水，其主要特点是泥沙含量高，主要污染物为悬浮物。经过对国内一些在建和已建电站现场采样实测，砂石加工系统污水悬浮物的浓度一般在15 000～80 000 mg/L，而泥沙含量一般为60～80 kg/m3,甚至可以达到 100 kg/m3[1]。如果该类污水未经处理直接排放，不仅会影响水质，而且会对生态造成破坏。例如，大量的泥沙随污水流入河道，使得河床抬高、破坏河流中鱼虾等水生物的生存环境。

因此，对砂石料加工系统产生出的污水必须处理达标后再进行排放。由于水利水电工程大多在偏远山区，产生的污水除部分回收利用外，一般都会排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统。根据《污水综合排放标准》(GB 89789-1996)要求，以及《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)对水域功能和标准的分类，可知水电行业砂石料加工系统污水排放悬浮物浓度最高不可超过150mg/L(二级标准)，而回收用于砂石料加工系统的部分，根据水电工程砂石加工系统设计规范，悬浮物浓度不可高于100 mg/L；用于洒水降尘的部分，根据地表水环境水域功能的规定，悬浮物浓度不可高于70 mg/L。

2 砂石料加工系统污水处理

2.1 传统砂石料加工系统污水处理措施

目前，水电工程砂石料加工系统污水处理工艺主要分为三大类，分别为：自然沉淀法(以平流式沉淀池为代表)、混凝沉淀法(以辐流式混凝沉淀池为代表)，以及集混凝、分离、过滤为一体的成套设备处理方法(以DH高效污水净化器为代表)。

2.2 传统砂石料加工系统污水处理优、缺点

2.2.1 自然沉淀法

自然沉淀法是指将砂石料加工系统产生的污水引入平流式沉淀池，通过重力作用，使得污水中的泥沙得以沉降。泥沙沉降后，将沉淀池中的上清液经监测达标后，回收利用或者排放。自然沉淀法污水处理工艺流程见图1。

图1 自然沉淀法污水处理工艺流程

自然沉淀法对基建技术的要求较低，工艺流程简单，在不使用絮凝剂或者助凝剂的作用下，通过重力作用让污水中的泥沙得以沉淀，在运行时产生的费用相比于其他的处理方法较低，但缺点是无法达到较理想的处理效果，而且自然沉降的时间较长，处理效率低，回收效率相对较低，污泥含水率高，在倡导节能增效的时代，此工艺难以达到理想效果。

2.2.2 混凝沉淀法

混凝沉淀法是指将砂石料加工系统产生的污水首先引入调节池中进行初步处理，通过调节池后再进入混凝沉淀池，并加入助凝剂和絮凝剂，将水体中的悬浮物、胶体以及其他可絮凝的物质凝聚成絮团后，沉入沉淀池底部成为泥浆，并将沉淀池上清液的水经监测达标后，循环使用或者进行排放。混凝沉淀法污水处理工艺见图2。

图2 混凝沉淀法污水处理工艺流程

混凝沉淀法效率高、处理方法成熟且稳定，处理效果较好，操作简单。但缺点是污泥浓缩度较低，并且影响混凝效果的因素多，如水温、pH值、混凝剂的用量以及水体中的杂质种类与形态等。这些都要经过实验反复确定，增加了运行维护的费用，若不慎投入过多药剂还可能造成COD含量增大，引起水体污染。

2.2.3 成套设备处理法

DH高效污水净化器的工作原理是将物理、化学反应有机融合在一起，通过离心分离、混凝絮凝以及污泥浓缩沉淀等技术，在短时间内(一般为25～30 min)完成污水的净化。其工艺流程是污水进入调节池进行初步的沉降，然后经进水泵抽到净化器，在进水泵的出口管道上设置混合器，混合器前后分别投加絮凝剂和助凝剂，随着污水进入净化器内进行重力分离、离心分离、动态过滤以及污泥浓缩等一系列过程后，净水从净化器顶端排出，浓缩后的污泥从罐底排出。DH高效污水净化器污水处理工艺流程见图3。

图3 DH高效污水净化器污水处理工艺流程

成套设备污水处理工艺的优点是反应速度快，处理效率高(悬浮物去除率高达99%)，污泥浓缩度高。但缺点是相较于自然沉淀法和混凝沉淀法，该套设备费用较高，并且同时存在絮凝剂、助凝剂投入量以及作用效果满意率的问题。

2.3 砂石料加工系统污水处理新工艺探析

对传统的砂石料加工系统污水处理工艺进行分析后，需要探讨出一种更加经济实用，并且处理效果能够满足国家、行业要求的污水处理工艺。对此，笔者认为应结合工程实际情况以及处理后水的用途，来选用不同的污水处理工艺。

2.3.1 工期长、水量需求较大的水利水电工程污水处理工艺流程

对于用水量大、工期长，工程所在地处于珍稀水生生物栖息地、国家自然保护区、以及源头水(即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水质)附近的水利水电项目，在进行砂石料加工系统污水处理过程中可采用图4所示的工艺。

图4 工期长、水量需求较大的水利水电工程污水处理工艺流程

工艺流程说明：在这套污水处理系统中，设置了搅拌装置以及阀门。首先，砂石料加工系统产生的污水通过调节池对水量和水质进行初步的处理，经调节池的污水再分别通过阀门1和阀门2进入DH高效污水净化器污水处理工艺和混凝沉淀污水处理工艺。

图4所示的工艺流程，不仅将传统的混凝沉淀法和DH高效污水净化器污水处理工艺流程结合在一起，并具有以下几个优点：

(1)水处理系统中，由于颗粒较大的泥沙在调节池中会产生沉降作用，导致后续过程中需不断清理调节池，造成运行费用升高。因此，可在调节池中设置搅拌装置，以减少污水中废渣的沉降。

(2)可通过对阀门1和阀门2进行调节，动态控制污水处理量。

(3)通过调节阀门来控制水流速，进而控制水处理效果。当水流速减小时，则处理效果增强；当水流速增大时，处理效果减弱。

(4)根据当天实际情况，如温度、所需用水量等，改变助凝剂和絮凝剂的添加量，来控制出水口的水质情况。在满足达标排放的情况下，也可以不添加任何化学药剂使其通过自然沉降作用沉淀后排放或使用。

需要强调说明的一点是，通过阀门2处理后的污水，不仅可以用来洒水降尘或者用于植被种植用水，也可以通过改变沉淀池化学药品的添加、沉淀时间、沉淀池内水流速等条件来控制水处理效果，在满足要求的情况下，用于砂石骨料的冲洗、混凝土养护等用水。

2.3.2 工期短、水量需求较小的水利水电工程污水处理工艺流程

对于用水量较小、工期短，工程所在地处于远离人群、珍稀水生生物栖息地、鱼虾产卵场、源头水(即Ⅳ、Ⅴ类水质)的水利水电工程项目可采用图5所示的污水处理工艺流程。

图5 工期短、水量需求较小的水利水电工程污水处理工艺流程

图5所示的污水处理工艺的优势在于：

(1)增加了调节池的搅拌装置，减少调节池污泥的清理频次。

(2)基建、运行费用较图4所示的工艺流程较低。

(3)将平流式沉淀池和斜流式沉淀池组合使用，增强水处理效果。

3 砂石料加工污水处理系统节能控制

3.1 化学药剂添加量控制

化学药剂的添加，对水处理的效果有着明显的影响。但是若添加过少，则有可能达不到处理效果；若添加过多，不仅造成药品的浪费，并且可能导致水体COD无法达标。因此，在水处理过程中，必须对助凝剂、絮凝剂的添加量进行严格的控制。要确定水处理过程中助凝剂、絮凝剂的添加量，必须明确助凝剂和絮凝剂作用效果的影响因素。由于污水的温度、pH值、悬浮物的种类(即水质情况)是影响药品使用效果的重要因素，因此，在砂石料加工系统运行阶段，我们应了解料源，反复试验，选择合适的药品，确定药品使用的最佳温度、pH值以及投配比。

3.2 设备的控制

设备是污水处理的核心关键。在污水处理系统中，首先，应根据工程实际水处理量选择合适型号的污水处理设备，保证处理效果和经济费用在理想状态下。其次，在设备的使用过程中，应严格按照运行要求操作，并定期对设备进行检查、维修和保养，保证设备在最佳参数下运行。

4 结 语

在水利水电工程中，砂石料加工系统是非常重要的一个施工环节，其产生的污水量不容小觑。随着环保、节能要求的日益提高，砂石料加工系统污水处理也逐步走上正轨。所以，企业在寻求更远、更高的发展过程中，必须考虑环保、节能的要求，通过对砂石料加工系统的污水进行回收利用，提高工程的经济效益。污水回收、细沙回用以及废渣的有效处理，将是砂石料加工系统污水处理过程中核心的研究方向。