朱寶鑫

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

1 工程概況

天池抽水蓄能電站位于河南省南陽(yáng)市南召縣馬市坪鄉(xiāng)，電站由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、下水庫(kù)及地面開(kāi)關(guān)站等組成。上水庫(kù)砂石加工系統(tǒng)是電站上水庫(kù)工程的配套項(xiàng)目，主要承擔(dān)為該工程提供墊層料及混凝土骨料的生產(chǎn)任務(wù)。針對(duì)工程廢水量、泥沙含量以及場(chǎng)地情況，本項(xiàng)目系統(tǒng)機(jī)械預(yù)處理車(chē)間采用新型設(shè)備砂處理單元，代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中螺旋洗砂機(jī)或斗輪洗砂機(jī)、脫水篩、石粉回收裝置3種設(shè)備組合的功能，具有節(jié)約占地面積和成本、操作便捷、效率高等優(yōu)點(diǎn)。砂處理單元處理后的廢水經(jīng)廢水泵提升至高效深錐濃縮機(jī)，在高效深錐濃縮機(jī)進(jìn)水堰中設(shè)置無(wú)動(dòng)力加藥攪拌裝置，該裝置無(wú)需設(shè)置單獨(dú)的固定裝置，節(jié)約成本且無(wú)動(dòng)力消耗。

2 技術(shù)原理

根據(jù)對(duì)砂石骨料廢水處理工藝技術(shù)的研究，綜合考慮占地面積、成本等因素，系統(tǒng)采用 “機(jī)械預(yù)處理+高效深錐濃縮機(jī)+機(jī)械壓濾脫水”，廢水經(jīng)處理后可循環(huán)利用。機(jī)械預(yù)處理選用新型設(shè)備砂處理單元，主要功能是回收砂和部分石粉，解決后續(xù)廢水處理泥漿板結(jié)問(wèn)題，降低廢水處理的設(shè)備負(fù)荷。

采用高效深錐濃縮機(jī)對(duì)水和石粉進(jìn)行分離。高效深錐濃縮機(jī)屬于地上構(gòu)筑物，其采用鋼結(jié)構(gòu)上柱下錐形式，具有占地面積小、處理能力大、電耗低、管理方便、易于維修等特點(diǎn)；利用深錐的自然壓力，可獲得較清的溢流和高濃度底流。高效深錐濃縮機(jī)進(jìn)水堰設(shè)置了無(wú)動(dòng)力加藥攪拌裝置，當(dāng)加藥裝置啟動(dòng)，藥劑均勻加入廢水中。在水流的作用下，兩組攪拌葉片采用不同的螺旋方式同時(shí)發(fā)生正反旋轉(zhuǎn)，達(dá)到廢水與藥劑充分反應(yīng)的效果。

機(jī)械壓濾脫水是選用廂式壓濾機(jī)對(duì)泥漿進(jìn)行處理的過(guò)程。廂式壓濾機(jī)產(chǎn)量高，進(jìn)漿濃度適應(yīng)性好，脫水效率高，脫水后的泥餅含水率低，可以直接將其運(yùn)至渣場(chǎng)堆存，保證了廢水處理系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行和出水水質(zhì)。

通過(guò) “機(jī)械預(yù)處理+高效深錐濃縮機(jī)+機(jī)械壓濾脫水”各環(huán)節(jié)的合理配合，處理后的水全部循環(huán)利用，達(dá)到了 “零排放”的環(huán)保要求，促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

3 創(chuàng)新亮點(diǎn)

1）預(yù)處理車(chē)間采用新型設(shè)備砂處理單元。該設(shè)備集洗砂、選粉、除泥、脫水4種功能于一體，主要用于砂石骨料生產(chǎn)領(lǐng)域，其利用新型高效砂水分離器將0～5 mm的砂從廢水中分離、濃縮，再放入高頻直線脫水機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫水，生產(chǎn)出級(jí)配合理的優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂。該設(shè)備可替代傳統(tǒng)的洗砂機(jī)、脫水篩以及細(xì)砂回收機(jī)，設(shè)備數(shù)量少、故障率低、安裝空間小且便于安裝和布置；可通過(guò)調(diào)節(jié)溢流水量減少細(xì)砂的流失，調(diào)節(jié)砂的細(xì)度模數(shù)，降低成品砂含水率，減少堆存時(shí)間。通過(guò)該設(shè)備的處理，成品砂級(jí)配連續(xù)，滿足國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2）沉淀采用高效深錐濃縮機(jī)，鋼制罐體，地上式結(jié)構(gòu)，直徑小，能夠減少土建工程量和占地面積。上柱下錐的形狀增加了沉淀時(shí)砂石的停留時(shí)間，利用深錐的自然壓力可獲得較清的溢流和高濃度底流。在高效深錐濃縮機(jī)進(jìn)水堰中設(shè)置無(wú)動(dòng)力加藥攪拌裝置，無(wú)需設(shè)置單獨(dú)的固定裝置。

3）在高效深錐濃縮機(jī)錐斗底部排泥管上設(shè)置反沖洗裝置，通過(guò)高壓水沖洗，防止停機(jī)后底部排泥管泥漿板結(jié)，堵塞管道。

4）將砂處理單元、清水池、集水池、高效深錐濃縮機(jī)和壓濾車(chē)間集中布置，節(jié)省了用地空間，并且在有限場(chǎng)地內(nèi)把構(gòu)筑物和設(shè)備布置得整齊、美觀，符合文明施工的標(biāo)準(zhǔn)。

4 工藝流程及技術(shù)方案

4.1 工藝流程

系統(tǒng)0～5 mm的砂水混合物通過(guò)生產(chǎn)車(chē)間集水槽自流進(jìn)入沉砂箱，再通過(guò)廢水輸送泵和耐磨軟管高速輸送至高效砂水分離器，砂與廢水分離，砂進(jìn)入高頻脫水機(jī)構(gòu)脫水，運(yùn)至成品堆場(chǎng)，廢水溢流至集水箱，最終進(jìn)入集水池。經(jīng)過(guò)預(yù)處理，廢水中大顆?；颈蝗コ?，剩余大多為0～0.074 mm的細(xì)顆粒，通過(guò)廢水提升泵加壓輸送至直徑為6.2 m，高為11 m的高效深錐濃縮機(jī)，經(jīng)過(guò)無(wú)動(dòng)力加藥攪拌裝置，廢水與藥劑在進(jìn)水堰中充分反應(yīng)，清水通過(guò)溢流堰進(jìn)入出水管道自流至清水池。高效深錐濃縮機(jī)底部泥漿被污泥渣漿泵提升至壓濾機(jī)經(jīng)脫水處理，泥餅通過(guò)渣土車(chē)運(yùn)至渣場(chǎng)堆存，濾液自流至清水池。清水池中的水通過(guò)清水加壓泵提升至砂石生產(chǎn)系統(tǒng)各用水點(diǎn)循環(huán)利用。

4.2 技術(shù)方案

4.2.1 技術(shù)方案描述

本工程廢水量96 m3/h，泥渣處理量30 t/h。項(xiàng)目開(kāi)展初期，廢水處理主要傾向于使用平流沉淀池或輻流沉淀池方案。在規(guī)劃完砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)后，剩余場(chǎng)地面積有限。沉淀池占地面積較大，土建工程量較大，且適合水量較大的處理系統(tǒng)。為此，技術(shù)方案主要從節(jié)約占地面積、加大懸浮物去除率兩個(gè)方面考慮，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家論證和試驗(yàn)研究，最終確定了 “機(jī)械預(yù)處理+高效深錐濃縮機(jī)+機(jī)械壓濾脫水”的新型砂及廢水處理技術(shù)。該方案采用砂處理單元作為回收砂、石粉的預(yù)處理設(shè)備，代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中螺旋洗砂機(jī)或斗輪洗砂機(jī)、脫水篩、石粉回收裝置3種設(shè)備組合的功能。其中，回收的石粉可用于補(bǔ)充砂的細(xì)度模數(shù)，減輕后續(xù)水處理的壓力；預(yù)處理車(chē)間的廢水在高效深錐濃縮機(jī)進(jìn)水堰無(wú)動(dòng)力加藥攪拌裝置的作用下，與藥劑充分反應(yīng)，進(jìn)入高效深錐濃縮機(jī)得到深度處理，在深錐的自然壓力下，廢水中的細(xì)顆粒沉積在錐底，清水則向上流動(dòng)，最終獲得較清的溢流和高濃度底流，溢流進(jìn)入清水池進(jìn)行回用，底流進(jìn)入廂式壓濾機(jī)進(jìn)行泥水分離。高效深錐濃縮機(jī)占地面積小，處理能力大，無(wú)動(dòng)力加藥攪拌裝置具有無(wú)動(dòng)力消耗、易于維修等優(yōu)點(diǎn)。該方案中，池體及設(shè)備可最大限度地節(jié)約占地面積，且處理后水中懸浮物濃度小于100 mg/L，滿足回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.2 方案設(shè)計(jì)

4.2.2.1 水量確定

1）損耗水量。根據(jù)砂石生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，骨料加工過(guò)程中小時(shí)損耗水量約占小時(shí)用水總量的20%，為24 m3/h。

2）廢水量。本系統(tǒng)廢水處理量為96 m3/h，經(jīng)計(jì)算，循環(huán)水量約為92 m3/h。回收率約為95.8%。

3）補(bǔ)充水量。根據(jù)骨料生產(chǎn)廢水處理情況，補(bǔ)充水量為28 m3/h，考慮到系統(tǒng)自用水量和管網(wǎng)損耗，供水量取35 m3/h。

4.2.2.2 泥渣處理能力

根據(jù)砂石骨料加工工藝可知，廢水系統(tǒng)產(chǎn)生泥渣總量為30 t/h，經(jīng)過(guò)預(yù)處理車(chē)間處理后，回收的18 t/h石粉通過(guò)膠帶機(jī)送至成品堆場(chǎng)，用于調(diào)節(jié)砂的細(xì)度模數(shù)；剩余的12 t/h全部進(jìn)入機(jī)械壓濾脫水車(chē)間進(jìn)行處理。

4.2.2.3 設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì)

1）砂處理單元?？紤]系統(tǒng)設(shè)備的可靠性和對(duì)懸浮物濃度的控制，處理流量范圍為200～300 m3/h；總功率為51 kW；產(chǎn)品最小顆粒粒徑為0.074 mm左右；回收率為80%～85%。

2）高效深錐濃縮機(jī)。高效深錐濃縮機(jī)可滿足2.5 h的停留時(shí)間。規(guī)格為Φ6.2×11.0 m；有效容積為250 m3；結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)。

3）廂式壓濾機(jī)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，機(jī)械壓濾脫水設(shè)備選用廂式壓濾機(jī)，過(guò)濾面積為250 m2；過(guò)濾壓力為0.6 MPa；濾布材質(zhì)為單絲加針刺尼。

5 效益分析

5.1 環(huán)境效益

主要產(chǎn)生的環(huán)境效益有：避免廢水排放造成水質(zhì)污染，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境；廢水經(jīng)處理后可回收利用，節(jié)約了水資源；實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，為人類(lèi)謀福祉。

5.2 社會(huì)效益

該技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了水資源的利用效率，為水電行業(yè)砂石廢水處理增添新技術(shù)，而且提高了工作效率，為工程施工建成作出貢獻(xiàn)，具有良好的社會(huì)效益。

6 結(jié)論

本項(xiàng)目采用 “機(jī)械預(yù)處理+高效深錐濃縮機(jī)+機(jī)械壓濾脫水”的新型砂石及廢水處理技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的砂石廢水處理工藝進(jìn)行改良， 減少了設(shè)備占地面積、土建工程量、電耗和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，提高了處理效率，維持了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證了可靠的處理效果。該項(xiàng)技術(shù)是水電工程行業(yè)砂石加工系統(tǒng)廢水處理的一次創(chuàng)新性提高，通過(guò)水力分級(jí)、絮凝沉淀以及機(jī)械脫水等工藝方法，實(shí)現(xiàn)了廢水循環(huán)利用、細(xì)砂及石粉的回收利用和廢渣的處理，進(jìn)而達(dá)到廢水 “100%回收利用和零排放”的目的。