以预沉浓缩干化池处理砂石骨料冲洗废水

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1、以预沉浓缩干化池 处理砂石骨料冲洗废水李伦森( 中国葛洲坝集团公司溪洛渡项目部)? ?雒志旺( 中国葛洲坝集团公司第四工程公司)1? 工程概况TEKEZE 水电站位于埃塞俄比亚高原, 青尼罗河 支流 TEKEZE河上。电站装机总容量为 4? 7?5MW,是该国最大的水电站, 有非洲 三峡!之称。电站处高 山峡谷, 河床呈典型的 V!型, 两岸边坡峻峭, 施工场地十分狭窄。河床底部与顶部相对高差超过 450m, 但 河床顶部地势平缓。砂石料生产系统布置在河右岸顶部平缓处。由于该地区常年干旱少雨, 生产、 生活用水 只能从河中抽取, 通过四级泵站加压供水到水厂, 取水成本很高; 同时, 合同要求生

2、产废(污) 水严格按照世界 卫生组织(WHO) 的废水排放标准排放, 因此废水处理及再回收利用的意义十分重大。2? 方案的研究与确定2?1? 方案难点目前在水电工程建设中, 对砂石冲洗废水的处理 有多种方案, 但是对于水处理规模较大的砂石废水处理厂, 从经济的角度选择, 通常是参考普通高浊度给水 处理厂的思路进行设计( 如图 1) 。它们都有一个共同之处是对废水中大量泥砂等主要通过絮凝沉淀后进行 浓缩排除, 唯一的不同之处是根据现场实际采取了不同形式的水处理构筑物。砂石供料系统的冲洗水在洗 净砂石骨料的同时, 冲洗水中携带大量的泥砂、 碎石排入水处理 构筑物, 废 水的含固率 很高( 40 1

3、20kg/ m3) , 尤其是含有一定量的中粗砂及砾石(表 1), 使沉淀物流动性能降低。通过多年国内水电建设的经验, 砂石冲洗废水在沉砂池中运行时, 极易固化板结, 造成排泥系统堵塞, 严重影响砂石废水处理厂的正常运行; 同时废水的回收率不足 40% , 水质波动较大, 成为砂石冲洗废水处理的难点。图 1? 常规高浊度废水处理工艺流程图表 1? 普通水厂进厂源水与砂石冲洗废水水质比较含固率( G)杂质(SS)压缩沉 降速度比重沉淀物含水率沉淀物状态普通水厂 进厂源水正常情况下较低, 出 现峰值的时间较短微细 粘 土 颗 粒、 细粉砂等较慢较小矾花沉积物饱水 性 好、 含水率高流塑状淤泥砂物洗

4、冲 废? 水长期维持在 高峰值 ( 40 120kg/ m3)石 粉、细 砂、 泥和中粗砂较快较大沉积物饱水性差极易固化板结, 流动性很差2. 2? 方案的确定针对上述情况, 通过对废水中泥砂级配、 沉降性能28以预沉浓缩干化池处理砂石骨料冲洗废水等指标的进一步实验分析, 根据多年从事该项工程运 行管理经验, 为充分利用废水含固率高及其在固结过 程中起到的架桥起拱作用, 并考虑到此时增加了泥沙 孔隙率, 降低了泥渣的饱水性, 使得泥渣易于干化、 板 结等特点, 依据浅池理论, 提出在常规处理工艺之前增 设预沉浓缩干化池, 利用沉砂池、 平流沉淀池、 污泥浓 缩池、 污泥干化脱水等工艺, 确定将

5、系列功能合并设 计, 使之既有泥沙的预沉淀功能, 又有泥渣的浓缩和干化脱水功能, 改常规水力排污为机械除渣的新思路, 从 而取消常规的沉砂池和浓缩池。这样便将原处理工艺 中砂石的冲洗水经絮凝沉淀处理排入浓缩池进行浓缩 后, 再利用水力或机械排泥方式改为砂石冲洗废水直 接进入预沉浓缩干化池, 对废水中的大量泥砂先行排 除, 以减轻后续构筑物的表面负荷。其处理工艺流程 见图 2。图 2? 砂石冲洗废水处理工艺流程图? ? 预沉浓缩沉渣池相对于沉渣池在设计思路及参数 的选取有很大的不同, 除在预沉浓缩沉渣池底板设反滤料盲沟外, 其它主要不同之处见表 2。表 2? 预沉浓缩干化池与平流沉砂池的主要区别

6、预沉浓缩干化池平流沉砂池水平流速8 10mm/s20mm/ s沉淀时间1?8 2h15 30min池? 深5m有效水深 3?0 3?5m, 超高 0?3 0?5m池? 宽大于 10m( 满足装载机回转半径)一般采用 3 9m排泥方式中断进水排泥, 采取装载机下池挖 泥, 自卸车运输一般不中断进水, 采取水力斗底排泥、 水力穿 孔管排泥及机械连续排泥等3? 工作原理根据该工程砂石冲洗废水处理厂场地内高差较小 等特点, 为有效降低工程成本, 减少开挖量, 充分利用现有地形, 在砂石废水处理厂共修建了二组预沉浓缩 干化池, 交替使用。预沉浓缩干化池典型断面见图 3。在进行水处理时, 当废水进入预沉浓

7、缩干化池中的某 一个池子的同时, 关闭预沉浓缩干化池壁外与盲沟相通的闸阀, 进行泥渣的预沉淀, 以充分利用废水中高浓 度、 粗颗粒在沉降过程中对细颗粒的拦截、 吸附卷扫作用, 使废水中大部分细颗粒得以取除; 同时利用冲洗废 水泥渣压缩沉降速度较快的特点, 在浓缩过程中利用其重量提高泥渣浓度, 减少排泥水量, 将泥渣中的水挤 压出来, 使其随上清水流入后续构筑物, 以提高水的回收率。随着废水的不断流入, 泥渣不断沉积, 泥渣量越 来越大。当达到设计泥量或出水水质明显恶化后, 通过闸板闸门将废水引入另一组池子中。此时该池停止 进水, 进入泥渣的浓缩与干化脱水阶段。打开预沉浓缩干化池池壁外与盲沟相通

8、的闸阀, 利用粗砂、 砂砾石饱水性能差的特点, 让泥渣进行重力脱水浓缩。这时 泥渣中残留的多余水分穿过底板上的反滤层, 通过排水盲沟排出池外。当池中泥渣经过浓缩干化, 满足车辆挖运时, 利用装载机下池挖泥渣、 由自卸车运至指定渣场。然后再次进水、 干化脱水和除渣, 如此反复进 行, 基本实现污水零排放。图 3? ? 预沉浓缩干化池典型断面图在预沉浓缩干化池运行时, 当池体前 2/3 3/ 4 段已沉淀且积满泥渣, 无法再进行水处理时, 泥渣只需经过 4 5d 的干化, 就可满足机械除渣要求; 但在池体1/4 1/3 段末端因砂石加工厂冲洗水排放的不连续292005 年第四期? ? 总第 96

9、期? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 水利水电施工? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?性, 在停止运行时, 水体中的细颗粒大量下沉, 覆盖在颗粒沉积层表层, 使得泥渣中夹有大量饱和水和夹层 水, 形成 千层饼!式的 夹心水!。此时泥渣成流塑态,无法用 机械立 即排 除( 泥渣 的平 均厚 度在 1?5 2?5m)。通过实验分析, 有两种较经济、 合理的途径可以解决: 第一种, 自然沉淀浓缩, 一般需要 15d 左右, 能 满足机械挖泥要求; 第二种, 通过实验, 挖掘一部分泥砂放在池外平地上, 破坏泥砂的内部夹层水以及饱和 水的结构, 使泥砂很快脱水干化。在现

10、场采用了第二种方案, 将池内的塑态泥渣利用装载机挖运堆放在附 近场地内(不用修建干化场) , 并在四周修建截水沟, 将渗流出的水排出场外。 通过该工艺处理, 在预沉浓缩干化池中, 粒径大于0?1mm 的颗 粒取除 率 可达 100% 以 上, 粒 径 低于 0?1mm 的固体颗粒去除率在 70% 左右, 除渣效果明显。由此可知, 后续构筑物的来水水质满足了常规水 处理工艺的要求, 大大减轻了水处理系统机械设备的磨损, 费用和工人劳动强度大大降低, 且出水水质满足 了再生产利用的要求, 达到了预期的环保目标, 彻底解决了人工砂石料系统废水处理的水质难于达到设计要 求的难题。4? 效益分析TEKE

11、ZE 水电站砂石废水处理厂已建成投产, 通过近一年的运行, 产生了良好的环保效益和经济效益, 水的回收率成倍增加( 达到 80% 以上), 而且满足合同要求废( 污)水排放必须满足世界卫生组织( WHO) 要 求的污水排放标准。根据初步概算, 对不同方案进行经济比较, 可降低成本 100 万美元以上(见表 4) 。 表 4? 砂石废水处理成本比较分析表序号名? ? 称摊销水单位备? 注1常规处理工艺7 元/ m32设预沉浓缩干化池1?9 元/m35? 结论与建议TEKEZE 水电站成功地采取设置预沉浓缩干化池的方法处理人工砂石系统的冲洗废水, 经过一年多 的运行, 充分显现出其经济、 环保的价

12、值, 是一种经济合理、 操作运行简单的有效方法。 TEKEZE 水电站人工砂石系统的废水处理, 由于受场地的限制, 只修建了两组预沉浓缩干化池。运行 中感到循环周期偏短, 沉渣滤水不够彻底。建议在地形允许的情况下, 尽可能增加预沉浓缩池的组数, 增大 循环周期, 以延长沉渣滤水时间, ( 一般以 3 4 组为佳) 。( 上接第 24 页)10d 以内的短间歇仓。铺设 2cm 厚保温被, 采用 2 层 1?0cm 厚保温被满铺, 上压石块或跳板固定; 10 28d 的长间歇仓, 铺设 3cm 厚保温被, 仓面使用 2 层1?5cm 厚保温被满铺, 上压石块或跳板固定; 间歇期超 过 28d的仓面

13、, 采用编织袋装风化砂( 50cm 厚) 满铺仓面。正在浇筑的仓面采用 1?5cm 厚保温被边浇边覆 盖。(3) 孔洞封堵 已封顶的廊道口和尾水管扩散段上下游孔口进行封堵。先将 10#铁丝平拉并固定在孔洞两侧的拉条螺 杆或钢筋根部(也可采用在套筒螺栓、 节安螺帽、 定位锥孔内打入木塞, 然后用铁钉来固定铁丝) , 铁丝间距 为 2?0 2?5m; 然后将保温被铺开并用木条固定在铁丝上, 每条保温被之间要用扎丝连接好。孔洞四周保 温被固定时, 中间留一道 2m 高进出门。(4) 多卡模板下砼面的保温 在多卡模板下缘悬挂 2?0cm 厚的保温被, 作临时保温用, 保温被随模板一起提升。4? 施工注

14、意事项及效果( 1) 冬季砼养护改为洒水养护, 以免流水对保温被 造成冲刷破坏。( 2) 低温季节(如拆模后砼表面温降可能超过 6 9 )以及气温骤降期间, 应推迟拆模时间, 否则须在拆模后立即保温。 ( 3) 所有砼冬季浇筑时浇筑温度不得低于 5 。(4)保温施工前, 对所使用的工具、 安全帽、 安全 带、 安全绳、 软梯等彻底检查, 不符合安全规定的禁止使用, 并作好检查记录。 ( 5) 大风、 大雨等气候恶劣天气和夜间严禁从事保温作业。 ( 6) 保温作业中注意防火, 作业完毕后, 必须工完场清, 检查现场有无明火, 确保无隐患后方可离开作业 现场。葛洲坝集团在三峡三期工程的施工承担了大坝 225?4 万 m3、 厂房 41. 2 万 ? 的砼浇筑任务, 通过对上述保温措施的应用, 成功确保了三峡三期砼已建部分 单元工程合格率 100% , 已通过国家专家组鉴定。30以预沉浓缩干化池处理砂石骨料冲洗废水