水电站砂石系统生产废水沉淀慢、浓度提升困难

导读: 该新工艺采用的核心处理设备为高效旋流污水净化器，集成了直流混凝、临界絮凝、离心分离及污泥浓缩沉淀技术，25～30min内可在同一罐体中完成废水快速净化。

某水电站砂石生产线系统生产废水在经过细砂回收车间回收后，进入竖流沉淀池前的悬浮物主要含量为泥浆、少量细砂和石粉，为无机物成分。

根据生产废水悬浮物筛分的粒径分布情况看，粒径≤0．02mm的含量高达85％～90％。

根据生产废水的自然沉淀实验情况看，生产废水具有沉淀慢、浓度提升困难的特点。

实验在取样2h后，浓度由初始浓度提高到了23．54％，此时浊水区和清水区界限明显，清水区浊度≤200mg／L，满足砂石系统生产用水浊度要求，可以回收利用；但随着沉淀时间的逐步延长，浊水区体积减小越来越小，即浓度提高越来越困难，4h-2h浓度差仅提高6．31％，6h-4h仅提高2．51％，8h-6h仅提高0．86％。

在不添加任何絮凝剂情况下，生产废水沉淀浓度达到30％需要约4h，继续延长沉淀时间对提高污泥浓度影响很小。

为解决废水悬浮物沉淀速度慢的问题，则需要添加絮凝剂以使悬浮物快速絮凝成团、快速沉淀。

根据砂石系统生产废水情况，选取了聚合氯化铝(PAC)和阴离子聚丙烯酰胺(APAM)进行生产废水沉淀实验，实验用生产废水质量浓度为8．53％。

采用添加PAC后，生产废水悬浮物沉淀至30％浓度的时间缩短到了2h，浊水区的高浓度泥浆成浆液状，在受到扰动后迅速分散，水体重新变得混浊，重新沉淀仍需较长时间。

添加APAM后，生产废水悬浮物沉淀至相同浓度的时间缩短至0，5h，浊水区的高浓度泥浆絮凝成团；团状体大小与添加药量有关，总体情况是添加的药量越大，污泥凝结的团状体也越大；絮凝的污泥团状体结构稳定，当受到扰动后团状体之间迅速分散，但凝结的污泥团状体不会破坏，扰动停止后能迅速沉淀。

沉淀实验结果显示，在添加絮凝剂后泥浆浓度能快速提升至25％-28％，每吨污泥PAC添加量约6kg，APAM添加量为1～1．5kg。

根据以上情况分析，决定选用APAM作为生产废水添加的絮凝剂，以缩短竖流沉淀池废水的沉淀浓缩周期。

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砂石加工系统废水处理新流程与传统流程对比

该流程与传统工艺一样，也具备调节池(废水、清水、废渣)、加药装置、核心处理设施及废渣处理设施四大部分，但每个部分在传统工艺的基础上，又有不同程度的改进，具体分析、对比如下。

废水调节池 传统废水调节池在使用过程中，由于废水悬浮物浓度很高、颗粒粗，在进人核心处理设备前产生大量沉淀，容易堵塞渣浆泵，或造成渣浆泵吸水困难，效率降低，往往需要人工清池，工作量较大，生产连续性差。

新工艺在传统废水调节池中设置搅拌桨叶，防止废渣沉淀淤积。

废水提升泵采用耐磨渣浆泵，设置地下泵房，低位安装，增大吸水压头，确保渣浆泵高效运行。

加药设施 该工艺加药设施由一体化加药装置与混凝混合器组成。

一体化加药装置可按配比浓度要求将固体药剂溶化成水剂，然后用加药泵自动投加。

混凝混合器替代了传统的混凝反应池和管道混合器，通过优化设计，设定废水混合时间和强度，使废水和絮凝剂充分混合，以完成直流混凝反应。

核心处理设施 中国传统工艺的核心处理设备一般采用平流沉淀池、斜管(板)沉淀池和幅流沉淀池等，大量工程实践证明，上述设施在处理能力、运行可靠性上有所欠缺。

如平流沉淀池悬浮物去除率较低，出水水质差，占地面积大，清泥频繁且工作量大，经常发生淤池现象；斜管(板)沉淀池要求入口悬浮物浓度一般不大于3000—5000mg／L，适用于低悬浮浓度废水处理，在处理砂石加工系统废水时，往往处理能力低，出水水质差，斜管(板)易堵塞，清泥困难；幅流沉淀池占地面积大，废水往往需要预沉淀以后，再进行处理，以减轻处理负荷；工艺路线长，操作维护工作量大，沉淀池排泥管易堵塞，刮泥机械故障多，运行可靠性差等。

该新工艺采用的核心处理设备为高效旋流污水净化器，集成了直流混凝、临界絮凝、离心分离及污泥浓缩沉淀技术，25～30min内可在同一罐体中完成废水快速净化。

进水浓度在90000mg／L以下，不需进行预处理，出水悬浮物浓度可稳定在20～70mg／L。

该净化器为钢制罐体，上中部为圆柱体，下部为锥体，自下而上分别为污泥浓缩区、离心分离区、重力分离区、清水区。

该工艺采用直流混凝和临界絮凝技术取代了混凝反应池，在混凝器前、后分别投加絮凝和助凝药剂，利用混凝器、管道和水流完成药剂的水解、混合、压缩双电层，吸附中和作用。

在罐体内利用旋流絮凝反应器完成快速混合、吸附架桥，絮凝形成矾花，并在水流作用下不断成长。

离心分离是利用废水沿切线方向进入旋流絮凝反应器产生高速离心力，将比重大的颗粒物首先分离出来，同时完成助凝剂和废水的快速混合。

分离出的废渣下沉到污泥浓缩区，剩余废水通过内部导流装置进入重力分离区，在此区动能减弱，旋流速度减慢，有利于混凝后的絮体成长，形成的大絮体被离心力甩向器壁，并随下旋流及自身重力作用沿罐内壁下滑至锥形污泥浓缩区。

离心分离和重力分离区的悬浮颗粒在离心力及重力的作用下进入污泥浓缩区，废渣在锥形泥斗区中上部经聚合力的作用，颗粒群体结合成一整体，各自保持相对不变位置共同下沉，在泥斗区中下部浓度很高，颗粒间将缝隙中液体挤出界面，固体颗粒被浓缩压密后从锥体底部定时或连续排出，废渣含水率低，排污量较传统工艺大为减少。

该类净化器在煤炭行业的高浓度洗煤废水(悬浮物可达30000mg／L，且颗粒细小，沉降困难)、矿井废水和电力行业的冲灰渣废水、含煤废水处理中被广泛应用，并取得较好的效果，基于对该类设备机理的理论分析及对其在相似行业中应用情况的调研，该新工艺将其作为核心处理设施。

该类净化器已在向家坝高程380m混凝土系统(处理二次筛分废水)、呼和浩特抽水蓄能电站砂石系统、湖北白莲河抽水蓄能电站砂石系统等水电工程中得到应用，并取得较好效果。

废渣处理设施 传统的废渣处理工艺，常采用机械、人工清挖结合自然脱水，这种工艺清挖工作量大，挖出的废渣含水率高，清运困难，自然堆干时间长且受天气影响，难以满足高强度连续生产的需求。

近年来，在一些工程中采用板框压滤机进行废渣脱水，很大程度上改善了废渣脱水的效率，但实际运行过程中，常需要人工拉开过滤板，人工清泥，工人劳动强度很大，并且由于滤布过滤面积大，使用寿命短(。

沙沱水电站砂石生产线废水处理工艺特点

沙沱水电站砂石生产线废水处理前期运行因设计数据及管道安装方面存在一些问题，系统没有达到预期的处理效果，在水回收利用及环保方面的效果不明显。

2008年6月，经过改进后废水处理效果有了明显的改善，回收利用率大大提高，各个构筑物都发挥了好的处理效果。

该系统工艺特点如下： (1)三级沉淀，实现泥水分离。

废水处理系统处理的废水大部分是来自一筛车间的冲洗水。

一筛车间的废水经螺旋分级机处理后，其中砂粒用皮带运送至三筛车间进行回收，溢水流至刮砂机进行处理，沉淀的砂回收至三筛车间，处理后的废水到二级沉淀池再次沉淀，从二级沉淀池出来的水中悬浮物浓度已基本达标，这样再经斜管沉淀池进行后一级沉淀后，悬浮物浓度小于150mg／L，直接排到清水池回收利用至石料生产系统，大大节约了生产成本。

(2)污水与污泥处理系统配合，提高了环保系数。

系统处理后的清水直接回到石料生产系统，而经过螺旋分级机及刮砂机回收处理后，从二级沉淀池及斜管沉淀池沉淀的污泥中已基本不含砂粒，污泥经过泥浆泵提升至污泥干化车间，处理后的泥饼运到水淹坝渣场集中堆放，而污泥干化过程中产生的污水则排到二级沉淀池进行再处理，这样污泥和污水系统联合使用，石料加工系统基本达到废水零排放，完全达到了环保生产的要求。

(3)使用链板式刮砂机进行砂回收。

根据设计计算数据及生产运行中的试验数据显示，经螺旋分级机处理后，回收的仅是粒径大于0．7mm的颗粒，回收率比较低。

作为后续处理设备，链板式刮砂机完全解决了小粒径砂粒回收难的问题。

经链板式刮砂机处理后可回收粒径为0．08～0．7mm的砂粒，甚至可回收粒径小于0．08mm的砂粒。

这不仅解决了砂的回收问题，节约了生产成本，而且大大提高了成品砂的石粉含量，满足了碾压混凝土对石粉含量的要求。

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