陈 亮，熊 煦

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 都江堰，611830)

1 工程概况

硬梁包水电站位于四川省甘孜藏族自治州泸定县境内的大渡河干流上，为四川省大渡河干流最新规划二十八级方案的第一十四级电站，上游为泸定水电站，下游梯级衔接大岗山水电站。刘河坝砂石加工系统承担本工程成品骨料总量约400万t供给任务。混凝土高峰月平均浇筑强度约9万m3，系统毛料处理能力约850t/h，成品骨料生产能力约700t/h(其中成品砂生产能力约280t/h)。该系统总用水量为512m3/h，生产废水为477m3/h。

2 废水处理方案比选

砂石加工系统生产废水主要含有细砂、石粉、泥土和少量杂质等固体物形成的悬浮物，悬浮物是造成水浑浊的主要原因，其浓度更是高达15000mg/L～90000mg/L。在以前常用的废水处理方案有斜管沉淀池、深锥沉淀罐、高效污水处理器以及旋流处理器和第一代辐流沉淀池等，都存在药剂用量超标、沉淀效果不理想、实现固液分离后排泥困难、容易造成长时间停机堵管和沉淀物突然坍塌堵管现象，一旦堵管会造成废水处理系统失效甚至瘫痪报废。

废水处理设备运转稳定可靠，化学药剂用量少，废水处理效率高是选择废水处理工艺和设备的首选条件[1]。结合本项目废水处理特点和料源岩石特性，经综合比较分析决定采用：“平流沉淀+细砂回收+中进周出辐流沉淀池+药剂投放+自动升降式耙式浓密机+压滤脱水+石粉回收+智能控制”的中进周出辐流工艺的废水处理方案。该处理方式的设备配置见表1。

表1 中进周出辐流工艺废水处理方案主要设备配置

3 中进周出辐流工艺流程及应用

3.1 中进周出辐流工艺原理及流程

加大废水在沉淀池中流经长度、减小废水在沉淀过程中的流速和扰动、改良清水区与沉淀区的位置关系，有利于悬浮物更好地沉淀；改变泥浆排出方式，防止堵塞，保证设备运转稳定可靠。中进周出辐流工艺原理详见图1，工艺流程详见图2。

图1 中进周出辐流沉淀池工艺原理

图2 中进周出辐流工艺流程

3.2 应用实施及操作要点

3.2.1 补充水源

补充水源可以采用抽水式和引水式，如果采用抽水式需考虑一台备用水泵，以保证用水可靠性，如果采用引水式需在取水口设置取水池和拦渣网(已有城市工业供水除外)，通过管道或者渠道将水引入清水池中，当水中悬浮物大于100mg/L时，应在清水池前设置净水厂，以满足用水要求。

3.2.2 清水池

清水池依据地形可以设置高位水池和低位水池，当采用高位水池时，其高度应大于冲洗用水点20m高程，以保证在不用加压泵的情况下达到0.2MPa冲洗压力；当采用低位水池时，需要用加压泵加压到冲洗用水点，冲洗压力不小于0.2MPa，清水池容量不小于1h高峰强度用水量，其结构多采用埋式砖混结构[2]。

3.2.3 生产废水

经过生产车间用水后，一部分喷雾降尘、道路洒水、成品骨料含水等自然挥发掉，喷淋冲洗后的细砂、石粉、泥土、石屑和其他杂质等固体物混合在水中形成的废水，达到供水总量的93%左右，悬浮物浓度高达15000mg/L～90000mg/L。

3.2.4 平流沉淀

生产车间的生产废水通过管道或者渠道引入平流沉淀池中进行归集和初级沉淀，池内最大流速为0.05m/s，最小流速为0.025m/s；最大流量时的停留时间不小于400s；应使进水水流均匀扩散，平稳进入池内，进水段渐变角不宜超过20°；平流沉淀池的分隔数量不小于2个，有效水深不应大于1.2m，每格宽度不宜小于1.2m；池底坡度宜为1%～2%，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求确定池底的形状；沉砂斗容积应不小于0.5h的沉砂量，采用重力排砂时，沉砂斗斗壁与水平面的倾角应不小于55°，池深应在有效高度的基础上加0.3m超高[3]。

3.2.5 细砂回收

常用细砂回收装置有链板式刮砂机、链斗式刮砂机、旋流泵脱水筛式细砂回收机、液力螺旋分级机等[4]。

链板式和链斗式刮砂机由于处理量较小，回收细砂含水比例高，石粉回收量偏低，使用项目较少；旋流泵脱水筛式细砂回收机目前市场使用较多，但国产设备达不到进口设备的效果，进口设备费用太高；液力螺旋分级机具有结构简单、工作稳定、装机功率低、处理能力适中。细砂回收后的产品通过胶带机直接输送到成品料仓。运行时细砂浆浓度控制在50000g/m3～150000g/m3之间，其设备额定处理能力应大于设计处理量的1.25倍，并至少留有一台备用。

3.2.6 中进周出辐流沉淀池

在生产前先把辐流沉淀池内装满清水，生产废水经平流沉淀和细砂回收后流入二级平流沉淀池，再经渣浆泵抽到辐流沉淀池的中间空心轴内，中间空心轴底部设有阻流器，废水在通过底部的阻流器后向四周扩散，此时淤泥在辐流池底部沉淀区固体颗粒以水平流速v和沉降速度u的合成速度，一边前行一边向下沉降。同时挤压辐流池顶部清水向周边溢流槽流动，流出清水再经管道引入清水池中实现循环使用，整个过程中辐流池顶部始终为清水区，流出清水再经管道引入清水池中实现循环使用。

3.2.7 自动升降耙式浓密机

耙式浓密机的耙臂通过电动液压装置设计成可自动提升结构，便于运行过程中的检修，同时能根据辐流沉淀池底部悬浮物沉淀情况调整耙臂高度，保证刮泥效果。

通过泥浆泵把高密度浓浆抽到中间空心轴的中转池，再通过中间空心轴的泥浆泵接力抽到压滤车间的浓浆池。由于泥浆的排出是通过提升泵向上运动，在停电休班过程中泥浆在重力作用下会自动排空管路，从而避免了堵塞现象的发生[5]。耙式浓密机耙臂外边缘线速度宜为2.5m/min～5.0m/min。

3.2.8 药剂投放

聚合氯化铝(PAC)浓度按3%控制，一般控制在20mg/L～50mg/L；聚丙烯酰胺(PAM)浓度按2%控制，一般控制在3mg/L～5mg/L；投加混凝剂和助凝剂应采用计量泵加注，宜采用自动控制投加；聚丙烯胺与废水混合方式宜采用水射器或管道混合器，混合时间宜为10s～30s，混合速度G值不宜低于500/s；其他药剂宜在水池或水箱中采用机械或水力混合，混合时间宜为10s～60s，混合速度G值不宜低于400/s，其混合速度与混合时间的乘积GT值宜为1500～2000，管内流速宜为1.5m/s～2.0m/s。

3.2.9 压滤脱水

常用压滤设备有真空盘式压滤机、离心压滤机、带式压滤机、板框压滤机等[2]。真空盘式压滤机处理效果良好处理能力中等，设备故障率低，但装机功率太大，电耗成本高；离心压滤机处理效果良好，但处理能力较弱，主要用于制药行业；带式压滤机目前行业应用较多，能连续工作，处理能力最大，但干化过后含水偏大，且药剂的用量偏大；板框压滤机的处理能力较大，干化过后含水较小，药剂的用量也偏小，是目前行业用量最多的一种废水处理设备。

板框压滤机的操作要点如下：要按设备的使用要求确保进液浓度和压力，否则会影响设备处理能力和干化效果；进入设备的浆液内不能有大于5mm的固体颗粒，避免压滤过程中破坏滤布；滤布出现穿孔或破损时要立即更换，以免影响出水水质。

排出的泥浆采用泵提升时，宜采用耐磨蚀的泥浆泵或砂泵；泵的设置高度应满足自灌式要求，为防止泥浆沉淀，在浓泥浆池顶部设有搅拌机，以满足泥浆能顺利吸入泥浆泵中；泥渣排泥闸门应采用浆液阀，并应在泥渣排泥阀前设置检修阀门和高压水反冲管；压力输泥管宜选用管道阻力损失较小的过滤流速，可按照1.2m/s～1.7m/s进行设计；压力输泥管弯头转弯半径应不小于管径的6倍。

3.2.10 石粉回收

经压滤车间干化后的泥饼，如果是天然砂石料，其回收的泥饼含泥较重，可以作为复耕用土；如果是人工砂石料，其回收的泥饼主要成分为石粉，可以用于水泥厂、加气砖、涂料、耐火材料等领域。

3.2.11 智能控制

通过在废水处理车间加装的摄像头，实现远程可视化操作；通过在配电柜加装PLC自动监控程序和电脑模拟显示，实现一键式启动和数据在线检测；通过无线遥控技术，实现巡视检修人员远程控制，从而达到降低人员投入数量，改善人员作业环境，提高安全管理水平，产品质量持续保障有效。

3.3 中进周出辐流工艺特点

(1)增加砂子产能，改变砂子细度模数，减少废水处理工程量。

(2)废水自辐流沉淀池中心底部沿半径方向向池周缓缓流动，悬浮物在流动扩散过程中沉降，同时挤压顶部清水向池周缓慢流出溢流槽，最大限度减少水流扰动，废水始终位于辐流沉淀池的底部区域，清水始终位于辐流沉淀池的顶部区域，从而便于固液分离，提高了废水处理效率。

(3)采用可自动升降式耙式浓密机和向上排泥通道，有效避免了长时间停机和沉淀物突然坍塌造成的堵管现象，提高了废水处理系统运行的可靠性和稳定性。

(4)由于辐流沉淀池的沉淀效果较好，减少了药剂使用量，降低了药剂成本，同时减少了药剂对砂石骨料的化学影响。

(5)通过视频监控、电脑操作、电机变频技术、远程遥控等手段大量减少了人工投入成本。

(6)通过对石粉的回收，可以用于水泥厂、加气砖厂等行业，从而达到变废为宝实现创收的效果，如果是含泥较重的废水泥饼回收后也可以用于耕地复土。

硬梁包刘河坝砂石加工系统废水处理系统效果图及工序处理成果见图3和表2。

(a)

表2 废水处理系统各工序检测成果

3.4 效益分析

中进周出辐流工艺在硬梁包水电站砂石加工系统废水处理中取得了显著的经济效益，每小时回收细砂10t，共回收细砂达8万t，给项目创造直接经济效益达到200多万元；该系统废水处理过程中水回收量达可450m3/h，水回收利用率达88%，大大降低了生产成本，节约了水资源，为项目节约成本达120多万元；压滤车间回收石粉外卖给水泥厂，变废为宝创造间接价值400万元。累计综合价值达720万元。

4 适用范围

本工艺适用于水利水电、公路、铁路、市政、港口、机场等所有需要混凝土砂石骨料的建筑类土木工程的生产废水处理系统，也适用于矿山、电力等能源类生产型企业的生产废水处理系统。即便是有毒有害物质的生产废水处理，也可以通过改变化学药剂的方法，使其有毒有害物质固态转化，再实现固液分离，从而达到废水零排放要求。