(注:此文发表于《人民黄河》2010年第2期)
李志竑1 张 静2
摘要：水利水电工程施工期砂石料加工废水水量大，泥沙含量高，不加处理直接排入水体，势必造成较大环境污染。在分析砂石料加工废水处理工艺的基础上，结合大岗山水电站施工期厂房砂石骨料生产系统废水处理及回用工程典型实例，提出了砂石料加工废水处理的难点及工艺选取原则。
关键词：水利水电工程 人工砂石料系统 废水处理 工艺
Process and Practice of Waste Water Derived from Sand and Gravel Aggregate System at Water Conservancy and Hydropower Engineering//Li Zhihong Zhangjing
Abstract:. The processing of artificial aggregate of water conservancy and hydropower engineering produces huge amounts of waste water with high concentration of mud and sand. The waste water would pollute the environment heavily when discharged into river without treatment. According to the typical example of DaGangShan water power plant’s waste water treatment and reused engineering in the artificial aggregate system for plant construction, the thesis includes the treatment difficulties and process selective principles of waste water derived from sand and gravel aggregate system on base of the analysis of treatment process.
Keywords: water conservancy and hydropower engineering, artificial aggregate system, waste water treatment, process
水工混凝土中砂石料占混凝土重量的75~85％，砂石加工系统因而被美誉为混凝土坝的“粮仓”，由此，砂石系统对于坝工混凝土的重要性可见一斑。人工砂石料与xx砂石料相比，具有料源丰富、加工受季节影响小、成品料的粒形及级配良好、拌制的混凝土有利于温控及减少混凝土裂缝等优势而得到了日益广泛的应用。我国目前水利水电工程施工年需砂石料约6亿t，按每生产1t成品砂石料耗水1.5m3计，每年仅用于生产砂石料一项就得耗用9亿m3 以上的水，同时产生8亿m3的泥沙水，如不加处理直接排入水体，势必造成环境污染，如破坏鱼类等水生生物的生活环境，影响下游水质，同时还会造成河道淤塞，河床抬高，降低防洪标准。因此，砂石加工冲洗废水的处置是经济建设中不可回避的现实问题。
砂石料加工废水{zd0}的特点是泥沙含量高，一般在60000~80000mg/l，高者可达100000 mg/l以上，废水经处理后留下大量含水率高的泥渣，泥渣的处理工作量十分巨大。目前，我国砂石料废水处理工程多不成功，主要处理工艺如下：
一类是较简单的物化法，如五强溪及大朝山水电站工程中已有尝试，但仅是设沉淀池靠泥沙自然沉淀，效果较差。另一类是机械装置的处理方法，如金安桥水电站砂石系统废水采用多台厢式压滤机直接压滤，该方法运行成本高，且压滤效果不理想；又如瀑布沟毛头码砂石料加工废水处理采用旋流沉淀+砂水分离接辐流沉淀+带式压滤的工艺，设计布局较紧凑，但运行中泥渣淤堵问题 较难解决。
近期来，随着环保问题日益得到重视，砂石料加工废水处理工艺得到较大改进，如在三峡工程中得到完善的废水处理工艺，采用絮凝沉淀+机械脱水的方法，应用于龙滩、彭水、索风营等水电工程砂石系统中，处理效果尚可，特别是龙滩大法坪砂石系统，利用山谷地形形成大库容的堆碴库，采用劲马气动清淤泵及管道系统把回收石粉后的泥碴以96％的浓度长距离输送到堆碴库堆存、过滤，做到了废水零排放，不但效果好，而且运行成本低，是砂石系统废水处理的重要创新，为砂石系统泥碴处理、营造绿色环保砂石系统拓宽了思路[1]。
选择的典型实例为大岗山水电站施工期厂房砂石骨料生产系统废水处理及回用工程，废水处理系统{zd0}设计处理能力为630 m3/h，生产废水处理后回用于生产系统。
大岗山水电站位于大渡河中游上段的四川省雅安市石棉县挖角乡境内，为大渡河干流规划调整推荐22级方案的第14梯级电站，电站总装机容量2600MW（4Í650MW）。大岗山水电站厂房砂石骨料加工系统工程位于大渡河左岸坝址下游挖角乡，距离坝址约3km。料源为引水系统、左岸地下厂房、尾水洞以及导流洞等地下洞室花岗岩开挖石渣料，回采料场为挖角渣场A区。厂房砂石骨料加工系统生产期为5年8个月，总生产能力为300万t，其生产废水主要是净化骨料所需冲洗用水，降尘除尘所需的雾化用水，以及其它辅助生产用水，废水总量约420万m3。
本工程主体方案采用两级沉淀的工艺。在平流沉淀池前设置管道混合器，在管道混合器前投加混凝剂碱式氯化铝，废水与药剂混合后经过一级沉淀池，悬浮物含量降低到200mg/L以下。由于筛分系统冲洗废水经石粉细砂回收后的细粉较多，在大量的工程实践过程中发现，这种细粉含量高的废水通过混凝沉淀后用普通的排泥方式是达不到排泥效果的。因此，为了达到较好的排泥效果，对普通平流沉淀池进行改造，修建二组平流沉淀池交替使用，当废水进入其中某一池子后，首先进行泥沙的预沉淀，泥沙沉入池底，上清液排放，随着废水的不断流入，泥渣不断沉积，泥渣量越来越大，当达到设计泥量或出水水质明显恶化后，该池停止进水，通过闸门将废水引入另一池子中，即本池进入泥渣的浓缩与干化脱水阶段。重力脱水浓缩时，析出的水分穿过底板上的反滤层，再通过排水盲沟排出池外。池底通压缩空气，达到振动泥渣和疏通透水孔隙的目的，至泥渣的含水率符合机械挖运条件，利用反铲进池将泥渣挖出，由自卸车外运至指定渣场的方式将泥渣全部清理干净，然后再次进水、浓缩与干化脱水和除渣，如此反复进行。为了防止细颗粒组成的淤泥影响清渣效果，在沉淀池的后端设置移动式吸泥泵将淤泥抽至污泥浓缩池。一级沉淀池出水通过管道混合器与混凝剂聚丙烯酰胺混合后进入穿孔旋流反应池和斜管沉淀池完成二次沉淀。二级沉淀池出水悬浮物含量小于20mg/l，满足施工生产用水要求，通过加压送至生产区用水点，回用于施工生产过程。絮凝沉淀池排泥经重力浓缩后，通过厢式压滤机进行泥水分离（污泥进入厢式压滤机前是否需要投加药剂，根据排泥情况具体确定），产生的泥饼运至弃渣场。关键构筑物设计如下：
）平流沉淀池
表面负荷：q=2 m3/ m2.h， 沉淀时间：t=1h，功能尺寸：L×B×H＝70×4.5×4.5m，数量：2座，交替使用。空气压缩机安装于平流沉淀池附近的压缩机机房内，移动式吸泥泵安装在沉淀池工作桥上。
）穿孔旋流反应池
絮凝时间：20min，单池功能尺寸：L×B×H＝3.6×9.3×5.1m，排泥：小斗排泥，池底排泥阀10套，DN200，配电磁四通阀10套， 数量：2座，同时使用。
）斜管沉淀池
沉淀区负荷：9 m3/ m2.h，斜管：管径30mm，长1m，倾角60°，斜管结构占面积5％，排泥：小斗排泥，池底排泥阀15套，DN200，配电磁四通阀15套，数量：2座，同时使用。在絮凝沉淀池排泥渠中设置两台液下渣浆泵，将絮凝沉淀池排放污泥送至污泥浓缩池中，进行浓缩。
）污泥脱水机房
污泥脱水机房平面尺寸为L×B =13.5×7.2m，内设渣浆泵及厢式压滤机，渣浆泵将污泥浓缩池中污泥打入厢式压滤机进行脱水。
运行效果表明，在设计处理能力下，出水水质控制性指标悬浮物含量多在8~16 mg/l（地方环境监测站抽检值为14mg/l），优于《污水综合排放标准》及砂石系统回用水标准(SS<70mg/l)。同时，由于设计中采用了一系列的沉泥及清泥措施，泥渣清理较为方便。
砂石料加工废水{zd0}的特点是泥沙含量高，一般在60000~80000mg/l，高者可达100000 mg/l上。水处理有两大任务，一是水清，相对来说，只要絮凝剂投加得当，水质达标是容易的；二是清泥，由于废水经处理后留下大量含水率高的泥渣，泥渣处理工作量十分巨大，目前，我国砂石料废水处理工程多不成功的原因就在泥处理上，要么，因为泥渣含水率高不易清运，要么，因为运行费高而不愿处理，因此，砂石料加工废水处理的难点在于泥处理。
从近年来实践看，砂石料废水处理首先应从源头控制废水含沙量，砂石料加工过程中尽可能提高石粉回收率，同时尽量采用干法加工。废水处理工艺上，若地形及场地条件许可，{sx}采用渣浆泵将废水输送到堆碴库堆存、过滤的工艺，既简洁又实用；其次是综合的处理工艺，例如，本文介绍的大岗山水电站施工期厂房砂石骨料生产系统废水处理及回用工程围绕泥的处理，采用两级絮凝沉淀的方法，既达到水质优异，又方便了泥渣的清理，运行上也比较灵活，当然，该工艺仍有值得改进的地方，如研究如何采用药剂让泥渣加速失水或蓬松，提高泥渣清理效率。若地形及场地均不许可，环保要求又比较高的地区，废水处理工艺宜选择机械装置法，如将絮凝、泥水分离及污泥浓缩等功能集成于一体化装置中的处理工艺，可有效节约占地，但投资及运行费相对较高，同时，在运行过程中应特别注意连续性，以防止泥渣的淤堵。
[1] 河南红星矿山机器有限公司.我国水电工程人工砂石料加工技术的发展及应用.矿山机构信息资源网,2009.2.28
