引言

近年，中國憑借一系列大規模基礎建設和超級工程，被冠以“基建狂魔”的稱號。中國基建發展離不開混凝土，更離不開號稱基建糧食的砂石骨料。改革開放４０多年來，砂石產量更作為反映我國建設活動活躍與否的重要指標。砂石系統產生的廢水，具有微細顆粒，與水形成固、液混合態、濁度高、產量大等特點，懸浮物濃度一般為２００００ｍｇ／Ｌ～９００００ｍｇ／Ｌ。廢水處理不當，極易造成江河水體污染，糧食減產等環境污染事故。當前國內關于砂石生產系統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沉（粗、細砂回收）、濃密（細砂及石粉回收）、廢漿脫水（天然曬干或機械壓制）及清水回收利用等幾個環節。

１ 水電工程砂石加工系統廢水處理工藝介紹

１.１ 預沉處理（粗、細砂回收）預沉處理主要是將廢水中≥０.０８ｍｍ以上的顆粒進行處理并回收的過程。回收的粗細砂可以回摻入成品砂中以改善混凝土性能，也可作為廢渣進入脫水處理。目前預處理工藝主要有刮砂機處理、旋流器處理（即石粉回收裝置）、平流池處理、平流池配機械螺旋機處理等工藝方案。旋流器處理如國產黑旋風ＺＸ系列石粉回收裝置、進口的克萊博斯ＶＤＳ５１２等，其最大單臺過污水量能達到５００ｔ／ｈ，不但能回收≥０.１６ｍｍ以上細砂，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足廢水流速和停留時間等指標效果也較好；采用水力排砂回收的細砂和石粉含水較多，脫水及運輸困難；采用機械排砂效果較好。

１.２ 濃密處理（細砂及石粉回收）廢水經過預處理后，廢水中的細砂和石粉等懸浮物需進行濃密處理。處理后的清水達標排放或循環利用，濃密后的廢漿進入脫水環節。濃密處理工藝主要有靜態沉淀池濃密技術、旋流濃密技術、輻流濃密技術等工藝方案。靜態沉淀池濃密技術需要多級沉淀，并輔助添加混凝劑（聚氯化鋁等）和助凝劑（丙烯酰胺等）。由于其濃密時間長，藥劑危害嚴重，運行成本高已逐漸被淘汰。旋流濃密技術通常采用成套設備，如ＤＨ系列水處理器，使用效果較好，最大單臺廢水處理可達到２５０ｔ／ｈ，廢水需預加壓進入設備，并輔以藥劑助凝，運行成本較高。輻流濃密技術在水電工程廣泛應用，其結構上包括輻流池、濃密機或者刮泥機、地下廊道及管道等。根據進水形式又具體分為周邊進水中部出水輻流濃密機、中部進水周邊出水濃密機。傳統輻流耙式濃密機在實際運行過程中極易出現管道堵塞，為了防止堵管，必須加大底流量、降低泥漿濃度，故產出泥漿濃度偏低，從而導致下游脫水設備產能配置增加、運轉效率不高。

１.３ 廢漿壓濾處理廢水經過濃密處理后，清水進入清水池循環利用，濃漿將通過渣漿泵抽至壓濾車間采用機械壓濾處理，壓濾設備常見的有板框壓濾機、隔膜壓濾機、帶式壓濾機及廂式壓濾機等。

２ 硬梁包水電站劉河壩砂石加工廠廢水處理系統設計

２.１ 系統介紹硬梁包水電站劉河壩砂石系統利用隧洞開挖石料生產人工骨料，于２０１９年１１月破土動工建設，２０２０年５月投入生產。該系統成品骨料生產總量４００萬ｔ，毛料處理能力８５０ｔ／ｈ，成品骨料生產能力７００ｔ／ｈ，成品砂生產能力約２８０ｔ／ｈ，廢水處理能力４７０ｔ／ｈ。由于系統整體設計先進，采用少人值守的生產方式，曾獲得清華大學學者“場地全封閉、廢水全處理、砂石全利用、資源全循環”的高度評價，更被譽為大渡河上的綠色糧倉。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包括平流池預處理系統、輻流濃密處理系統、脫水過濾壓餅系統及清水循環系統四部分，系統主要設備配置見表１，廢水處理工藝流程如圖２所示。

２.２ 平流池預處理系統

２.２ .１ 預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廢水的處理負荷，從而降低系統運行成本。

２.２ .２ 組成及結構由平流池、螺旋分級機、皮帶輸送機等構成。其中平流池采用磚混結構下潛或半下潛設計構筑，利用過流液力分級原理對廢水進行預沉處理；螺旋分級機采用通用制式設備，預埋件安裝于平流池內，下部螺旋為固相物刮運段，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；皮帶運輸機采用通用制式設備，用于脫水細砂運輸，安裝在螺旋分級機上端出料口下方。螺旋機廢水預處理系統總平面布置詳見圖３。

２.３ .２ .１ 輻流濃密機用于尾水固液分離，采用國家專利《一種工業尾水環保治理系統》［４］及配套技術。（１）輻流池：采用圓桶狀結構，按下潛或半下潛設計。池底、池體采用鋼筋凝土構筑或鋼板制作。上部設有溢流槽，用于控制水體環四周向外流動速度，溢流槽底通過管道與下游工段之清水池聯通。池底中心設計有配重混凝土塊及鋼板預埋件，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、消氣管、消波罩等機件組成。（３）泥漿采運裝置：用于排除沉淀堆積于輻流池底的固相物料，產出高濃度泥漿。由中心軸、驅動臂及動力機構、懸掛臂、懸掛架、刮板架及刮板、泥漿抽吸泵、環形周轉槽、轉運泥漿泵組成，該組件沿位于輻流池頂的環形跑道作環中心軸運動。位于輻流池底的刮板有兩組以上配置，兩刮板組規格相同、方向相反，內刮板刮運方向向外、外刮板刮運方向向內。在兩組件支架安裝泥漿泵，固定在內刮板支架上。環形泥漿周轉槽焊接安裝在中心軸上部，泥漿抽吸泵出漿管口置于環形泥漿周轉槽內，固定在驅動臂上，隨驅動組件轉動。泥漿轉運泵固定安裝在環形泥漿周轉槽底部。

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

２.３ .３ 工作原理自上游預處理工段的溢流廢水經渣漿泵、尾水輸送管、輻流濃密機中心軸、消力罩、消力盤進入輻流池內，并呈輻射狀緩慢地向輻流池四周擴散、填充。在填充過程中，廢水中固相物在重力的作用下沉降堆積于池底，離析產出的清水被后續的廢水推出溢流槽，經管道流入清水池。沉淀于輻流池底的固相物被轉動的刮板刮削、擠壓運輸形成環中心軸的環形固相物料環。啟動處于環形固相物料環內的泥漿抽吸泵運轉，泥漿經管道被泵送進入環形泥漿周轉槽內。啟動泥漿轉運泵運轉，環形泥漿周轉槽內的泥漿經管道輸送至泥漿周轉池，后由高壓泥漿泵送壓入箱式過濾機脫水制餅。本方案取消了傳統輻流濃密機地下通道及排漿機構，消除了管道堵塞、泥漿濃度不足等結構性缺陷，可穩定地產出高濃度泥漿。

２.４ 應急旋流絮凝機當廢水中泥化物過量，將在輻流濃密機輻流池底部形成一定厚度的“膏狀結構層”，從而影響刮板運行。為此，需輔以應急旋流絮凝機提升固液分離能力，應急防止輻流濃密機溢流跑渾，確保系統在任何條件下全天候正常運轉。

２.４ .１ 組成及結構應急旋流絮凝機由捕收組件、絮凝組件、藥劑組件組成，其安裝后的實體結構如圖５所示。

３.２ 創新技術要點

（１）細砂再收：廢水處理系統中增加平流池＋多級螺旋分級機預處理系統，利用水力分級原理，完成了０.３ １５ｍｍ以上固相物的回收利用，對優化砂子細度模數級配作出了貢獻，保證了砂子產品質量。同時，通過調整螺旋分級機轉速控制，還可控制回收＜０.１６ｍｍ以下的部分石粉。

（２）泥漿采運：輻流濃密機采用泥漿刮板＋泥漿抽吸泵＋環形轉運槽＋泥漿轉運泵聯合作業，取消了傳統輻流濃密機池底地下通道排漿技術方案，克服了泥漿管道堵塞的技術性缺陷，可穩定地產出高濃度泥漿（濃度可達５０％～６０％），大大減少下游脫水壓濾制餅工段設備配置，對降低工程造價及系統運行成本均有重要意義。

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

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

４ 結語中國為后起的工業化國家，改革開放４０余年的環保欠賬沉重，工業、農業、礦山業、建筑砂石業、農牧養殖業等行業產生的固、液混合物尾水、廢水污染環境十分嚴重，是環境保護性治理的重中之重。因此，市場呼喚一種較傳統運轉成本低、建設造價低、占地面積小、環保等級高的現代化固液混合尾水、廢水治理技術方案。新型輻流濃密機廢水處理系統有效解決了常用輻流濃密機廢水處理系統輻流池底部廊道排泥漿堵管的問題；增加應急旋流絮凝車間，極大地提高了輻流池沉淀處理的效率；新型濃密機排泥結構簡單巧妙，為成套設備，安裝簡便；輻流池結構簡單，土建施工簡單，工期快捷；新型濃密機規格直徑型號較多，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，可較容易地做到規格直徑５０ｍ以上；系統維修、運行簡單。本技術方案建設造價、運轉成本、環保等級等各項指標均能滿足市場的剛性需求，較之于現存傳統技術方案有替代性市場優勢，故在可以預見的時間內有著廣闊的市場推廣前景。

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