introductory

近年，中國(guó)憑借一系列大規(guī)模基礎(chǔ)建設(shè)和超級(jí)工程，被冠以“基建狂魔”的稱(chēng)號(hào)。中國(guó)基建發(fā)展離不開(kāi)混凝土，更離不開(kāi)號(hào)稱(chēng)基建糧食的砂石骨料。改革開(kāi)放４０多年來(lái)，砂石產(chǎn)量更作為反映我國(guó)建設(shè)活動(dòng)活躍與否的重要指標(biāo)。砂石系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水，具有微細(xì)顆粒，與水形成固、液混合態(tài)、濁度高、產(chǎn)量大等特點(diǎn)，懸浮物濃度一般為２００００ｍｇ／Ｌ～９００００ｍｇ／Ｌ。廢水處理不當(dāng)，極易造成江河水體污染，糧食減產(chǎn)等環(huán)境污染事故。當(dāng)前國(guó)內(nèi)關(guān)于砂石生產(chǎn)系統(tǒng)廢水處理的工藝方法眾多，較為成熟的工藝流程大體可分為預(yù)沉（粗、細(xì)砂回收）、濃密（細(xì)砂及石粉回收）、廢漿脫水（天然曬干或機(jī)械壓制）及清水回收利用等幾個(gè)環(huán)節(jié)。

１ 水電工程砂石加工系統(tǒng)廢水處理工藝介紹

１.１ 預(yù)沉處理（粗、細(xì)砂回收）預(yù)沉處理主要是將廢水中≥０.０８ｍｍ以上的顆粒進(jìn)行處理并回收的過(guò)程。回收的粗細(xì)砂可以回?fù)饺氤善飞爸幸愿纳苹炷列阅埽部勺鳛閺U渣進(jìn)入脫水處理。目前預(yù)處理工藝主要有刮砂機(jī)處理、旋流器處理（即石粉回收裝置）、平流池處理、平流池配機(jī)械螺旋機(jī)處理等工藝方案。旋流器處理如國(guó)產(chǎn)黑旋風(fēng)ＺＸ系列石粉回收裝置、進(jìn)口的克萊博斯ＶＤＳ５１２等，其最大單臺(tái)過(guò)污水量能達(dá)到５００ｔ／ｈ，不但能回收≥０.１６ｍｍ以上細(xì)砂，也可以回收＜０.１ ６ｍｍ以下的部分石粉或泥，效果較好；普通平流沉淀池在滿(mǎn)足廢水流速和停留時(shí)間等指標(biāo)效果也較好；采用水力排砂回收的細(xì)砂和石粉含水較多，脫水及運(yùn)輸困難；采用機(jī)械排砂效果較好。

１.２ 濃密處理（細(xì)砂及石粉回收）廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，廢水中的細(xì)砂和石粉等懸浮物需進(jìn)行濃密處理。處理后的清水達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)利用，濃密后的廢漿進(jìn)入脫水環(huán)節(jié)。濃密處理工藝主要有靜態(tài)沉淀池濃密技術(shù)、旋流濃密技術(shù)、輻流濃密技術(shù)等工藝方案。靜態(tài)沉淀池濃密技術(shù)需要多級(jí)沉淀，并輔助添加混凝劑（聚氯化鋁等）和助凝劑（丙烯酰胺等）。由于其濃密時(shí)間長(zhǎng)，藥劑危害嚴(yán)重，運(yùn)行成本高已逐漸被淘汰。旋流濃密技術(shù)通常采用成套設(shè)備，如ＤＨ系列水處理器，使用效果較好，最大單臺(tái)廢水處理可達(dá)到２５０ｔ／ｈ，廢水需預(yù)加壓進(jìn)入設(shè)備，并輔以藥劑助凝，運(yùn)行成本較高。輻流濃密技術(shù)在水電工程廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)上包括輻流池、濃密機(jī)或者刮泥機(jī)、地下廊道及管道等。根據(jù)進(jìn)水形式又具體分為周邊進(jìn)水中部出水輻流濃密機(jī)、中部進(jìn)水周邊出水濃密機(jī)。傳統(tǒng)輻流耙式濃密機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中極易出現(xiàn)管道堵塞，為了防止堵管，必須加大底流量、降低泥漿濃度，故產(chǎn)出泥漿濃度偏低，從而導(dǎo)致下游脫水設(shè)備產(chǎn)能配置增加、運(yùn)轉(zhuǎn)效率不高。

１.３ 廢漿壓濾處理廢水經(jīng)過(guò)濃密處理后，清水進(jìn)入清水池循環(huán)利用，濃漿將通過(guò)渣漿泵抽至壓濾車(chē)間采用機(jī)械壓濾處理，壓濾設(shè)備常見(jiàn)的有板框壓濾機(jī)、隔膜壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)及廂式壓濾機(jī)等。

２ 硬梁包水電站劉河壩砂石加工廠廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

２.１ 系統(tǒng)介紹硬梁包水電站劉河壩砂石系統(tǒng)利用隧洞開(kāi)挖石料生產(chǎn)人工骨料，于２０１９年１１月破土動(dòng)工建設(shè)，２０２０年５月投入生產(chǎn)。該系統(tǒng)成品骨料生產(chǎn)總量４００萬(wàn)ｔ，毛料處理能力８５０ｔ／ｈ，成品骨料生產(chǎn)能力７００ｔ／ｈ，成品砂生產(chǎn)能力約２８０ｔ／ｈ，廢水處理能力４７０ｔ／ｈ。由于系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)先進(jìn)，采用少人值守的生產(chǎn)方式，曾獲得清華大學(xué)學(xué)者“場(chǎng)地全封閉、廢水全處理、砂石全利用、資源全循環(huán)”的高度評(píng)價(jià)，更被譽(yù)為大渡河上的綠色糧倉(cāng)。其建成后的效果如圖１所示。硬梁包水電站劉河壩砂石加工廠廢水處理系統(tǒng)包括平流池預(yù)處理系統(tǒng)、輻流濃密處理系統(tǒng)、脫水過(guò)濾壓餅系統(tǒng)及清水循環(huán)系統(tǒng)四部分，系統(tǒng)主要設(shè)備配置見(jiàn)表１，廢水處理工藝流程如圖２所示。

２.２ 平流池預(yù)處理系統(tǒng)

２.２ .１ 預(yù)處理目的主要是清除廢水中的大顆粒污染物，更重要的是降低廢水中的石粉含量以減輕后續(xù)廢水的處理負(fù)荷，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。

２.２ .２ 組成及結(jié)構(gòu)由平流池、螺旋分級(jí)機(jī)、皮帶輸送機(jī)等構(gòu)成。其中平流池采用磚混結(jié)構(gòu)下潛或半下潛設(shè)計(jì)構(gòu)筑，利用過(guò)流液力分級(jí)原理對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)沉處理；螺旋分級(jí)機(jī)采用通用制式設(shè)備，預(yù)埋件安裝于平流池內(nèi)，下部螺旋為固相物刮運(yùn)段，上部螺旋為脫水段用于排除平流池底沉淀堆積的固相物料；皮帶運(yùn)輸機(jī)采用通用制式設(shè)備，用于脫水細(xì)砂運(yùn)輸，安裝在螺旋分級(jí)機(jī)上端出料口下方。螺旋機(jī)廢水預(yù)處理系統(tǒng)總平面布置詳見(jiàn)圖３。

２.３ .２ .１ 輻流濃密機(jī)用于尾水固液分離，采用國(guó)家專(zhuān)利《一種工業(yè)尾水環(huán)保治理系統(tǒng)》［４］及配套技術(shù)。（１）輻流池：采用圓桶狀結(jié)構(gòu)，按下潛或半下潛設(shè)計(jì)。池底、池體采用鋼筋凝土構(gòu)筑或鋼板制作。上部設(shè)有溢流槽，用于控制水體環(huán)四周向外流動(dòng)速度，溢流槽底通過(guò)管道與下游工段之清水池聯(lián)通。池底中心設(shè)計(jì)有配重混凝土塊及鋼板預(yù)埋件，用于安裝中心軸及附件。（２）水體安靜裝置：用于消除或降低尾水入池沖擊力，盡可能地保證輻流池內(nèi)水體安靜，提高固液分離效率。由焊接在中心軸上的消力罩、消力盤(pán)、消氣管、消波罩等機(jī)件組成。（３）泥漿采運(yùn)裝置：用于排除沉淀堆積于輻流池底的固相物料，產(chǎn)出高濃度泥漿。由中心軸、驅(qū)動(dòng)臂及動(dòng)力機(jī)構(gòu)、懸掛臂、懸掛架、刮板架及刮板、泥漿抽吸泵、環(huán)形周轉(zhuǎn)槽、轉(zhuǎn)運(yùn)泥漿泵組成，該組件沿位于輻流池頂?shù)沫h(huán)形跑道作環(huán)中心軸運(yùn)動(dòng)。位于輻流池底的刮板有兩組以上配置，兩刮板組規(guī)格相同、方向相反，內(nèi)刮板刮運(yùn)方向向外、外刮板刮運(yùn)方向向內(nèi)。在兩組件支架安裝泥漿泵，固定在內(nèi)刮板支架上。環(huán)形泥漿周轉(zhuǎn)槽焊接安裝在中心軸上部，泥漿抽吸泵出漿管口置于環(huán)形泥漿周轉(zhuǎn)槽內(nèi)，固定在驅(qū)動(dòng)臂上，隨驅(qū)動(dòng)組件轉(zhuǎn)動(dòng)。泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)泵固定安裝在環(huán)形泥漿周轉(zhuǎn)槽底部。

２.３ .２ .２ 泥漿周轉(zhuǎn)池該池用于容納來(lái)自輻流濃密機(jī)的高濃度泥漿，采用鋼筋混凝土建筑或鋼板制作。

２.３ .３ 工作原理自上游預(yù)處理工段的溢流廢水經(jīng)渣漿泵、尾水輸送管、輻流濃密機(jī)中心軸、消力罩、消力盤(pán)進(jìn)入輻流池內(nèi)，并呈輻射狀緩慢地向輻流池四周擴(kuò)散、填充。在填充過(guò)程中，廢水中固相物在重力的作用下沉降堆積于池底，離析產(chǎn)出的清水被后續(xù)的廢水推出溢流槽，經(jīng)管道流入清水池。沉淀于輻流池底的固相物被轉(zhuǎn)動(dòng)的刮板刮削、擠壓運(yùn)輸形成環(huán)中心軸的環(huán)形固相物料環(huán)。啟動(dòng)處于環(huán)形固相物料環(huán)內(nèi)的泥漿抽吸泵運(yùn)轉(zhuǎn)，泥漿經(jīng)管道被泵送進(jìn)入環(huán)形泥漿周轉(zhuǎn)槽內(nèi)。啟動(dòng)泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)泵運(yùn)轉(zhuǎn)，環(huán)形泥漿周轉(zhuǎn)槽內(nèi)的泥漿經(jīng)管道輸送至泥漿周轉(zhuǎn)池，后由高壓泥漿泵送壓入箱式過(guò)濾機(jī)脫水制餅。本方案取消了傳統(tǒng)輻流濃密機(jī)地下通道及排漿機(jī)構(gòu)，消除了管道堵塞、泥漿濃度不足等結(jié)構(gòu)性缺陷，可穩(wěn)定地產(chǎn)出高濃度泥漿。

２.４ 應(yīng)急旋流絮凝機(jī)當(dāng)廢水中泥化物過(guò)量，將在輻流濃密機(jī)輻流池底部形成一定厚度的“膏狀結(jié)構(gòu)層”，從而影響刮板運(yùn)行。為此，需輔以應(yīng)急旋流絮凝機(jī)提升固液分離能力，應(yīng)急防止輻流濃密機(jī)溢流跑渾，確保系統(tǒng)在任何條件下全天候正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

２.４ .１ 組成及結(jié)構(gòu)應(yīng)急旋流絮凝機(jī)由捕收組件、絮凝組件、藥劑組件組成，其安裝后的實(shí)體結(jié)構(gòu)如圖５所示。

３.２ 創(chuàng)新技術(shù)要點(diǎn)

（１）細(xì)砂再收：廢水處理系統(tǒng)中增加平流池＋多級(jí)螺旋分級(jí)機(jī)預(yù)處理系統(tǒng)，利用水力分級(jí)原理，完成了０.３ １５ｍｍ以上固相物的回收利用，對(duì)優(yōu)化砂子細(xì)度模數(shù)級(jí)配作出了貢獻(xiàn)，保證了砂子產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，通過(guò)調(diào)整螺旋分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速控制，還可控制回收＜０.１６ｍｍ以下的部分石粉。

（２）泥漿采運(yùn)：輻流濃密機(jī)采用泥漿刮板＋泥漿抽吸泵＋環(huán)形轉(zhuǎn)運(yùn)槽＋泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)泵聯(lián)合作業(yè)，取消了傳統(tǒng)輻流濃密機(jī)池底地下通道排漿技術(shù)方案，克服了泥漿管道堵塞的技術(shù)性缺陷，可穩(wěn)定地產(chǎn)出高濃度泥漿（濃度可達(dá)５０％～６０％），大大減少下游脫水壓濾制餅工段設(shè)備配置，對(duì)降低工程造價(jià)及系統(tǒng)運(yùn)行成本均有重要意義。

（３）物料堆存：本方案輻流濃密機(jī)具有一定的物料堆存功能，即尾水停止進(jìn)入滯后繼續(xù)作業(yè)，可充分利用兩班之間間隔時(shí)間，減少下游脫水壓濾制餅設(shè)備配置、降低工程造價(jià)。

（４）水體安息：尾水在輻流池固、液分離效率直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)成本，分離效率與輻流池面積、尾水量、尾水濃度有關(guān)，特別是與水體的安靜程度有關(guān)。本系統(tǒng)采用消力罩、消力盤(pán)、消氣管、消波罩聯(lián)合作業(yè)，有效保證了水體安靜，即從技術(shù)手段上保證了輻流濃密機(jī)固液分離高效率。

４ 結(jié)語(yǔ)中國(guó)為后起的工業(yè)化國(guó)家，改革開(kāi)放４０余年的環(huán)保欠賬沉重，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦山業(yè)、建筑砂石業(yè)、農(nóng)牧養(yǎng)殖業(yè)等行業(yè)產(chǎn)生的固、液混合物尾水、廢水污染環(huán)境十分嚴(yán)重，是環(huán)境保護(hù)性治理的重中之重。因此，市場(chǎng)呼喚一種較傳統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、建設(shè)造價(jià)低、占地面積小、環(huán)保等級(jí)高的現(xiàn)代化固液混合尾水、廢水治理技術(shù)方案。新型輻流濃密機(jī)廢水處理系統(tǒng)有效解決了常用輻流濃密機(jī)廢水處理系統(tǒng)輻流池底部廊道排泥漿堵管的問(wèn)題；增加應(yīng)急旋流絮凝車(chē)間，極大地提高了輻流池沉淀處理的效率；新型濃密機(jī)排泥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單巧妙，為成套設(shè)備，安裝簡(jiǎn)便；輻流池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，土建施工簡(jiǎn)單，工期快捷；新型濃密機(jī)規(guī)格直徑型號(hào)較多，采用增加排泥槽的分段排泥和分段抽取中間層懸浮物的出泥漿方式，可較容易地做到規(guī)格直徑５０ｍ以上；系統(tǒng)維修、運(yùn)行簡(jiǎn)單。本技術(shù)方案建設(shè)造價(jià)、運(yùn)轉(zhuǎn)成本、環(huán)保等級(jí)等各項(xiàng)指標(biāo)均能滿(mǎn)足市場(chǎng)的剛性需求，較之于現(xiàn)存?zhèn)鹘y(tǒng)技術(shù)方案有替代性市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，故在可以預(yù)見(jiàn)的時(shí)間內(nèi)有著廣闊的市場(chǎng)推廣前景。

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