引言
1 工程概況硬梁包水電站位于四川省甘孜藏族自治州瀘定縣境內的大渡河干流上,為四川省大渡河干流最新規劃二十八級方案的第一十四級電站,上游為瀘定水電站,下游梯級銜接大崗山水電站。劉河壩砂石加工系統承擔本工程成品骨料總量約400萬t供給任務。混凝土高峰月平均澆筑強度約9萬m3,系統毛料處理能力約850t/h,成品骨料生產能力約700t/h(其中成品砂生產能力約280t/h)。該系統總用水量為512m3/h,生產廢水為477m3/h。
2 廢水處理方案比選砂石加工系統生產廢水主要含有細砂、石粉、泥土和少量雜質等固體物形成的懸浮物,懸浮物是造成水渾濁的主要原因,其濃度更是高達15000mg/L~90000mg/L。在以前常用的廢水處理方案有斜管沉淀池、深錐沉淀罐、高效污水處理器以及旋流處理器和第一代輻流沉淀池等,都存在藥劑用量超標、沉淀效果不理想、實現固液分離后排泥困難、容易造成長時間停機堵管和沉淀物突然坍塌堵管現象,一旦堵管會造成廢水處理系統失效甚至癱瘓報廢。廢水處理設備運轉穩定可靠,化學藥劑用量少,廢水處理效率高是選擇廢水處理工藝和設備的首選條件。結合本項目廢水處理特點和料源巖石特性,經綜合比較分析決定采用:“平流沉淀+細砂回收+中進周出輻流沉淀池+藥劑投放+自動升降式耙式濃密機+壓濾機脫水+石粉回收+智能控制”的中進周出輻流工藝的廢水處理方案。該處理方式的設備配置見表1。
3 中進周出輻流工藝流程及應用
3.1 中進周出輻流工藝原理及流程加大廢水在沉淀池中流經長度、減小廢水在沉淀過程中的流速和擾動、改良清水區與沉淀區的位置關系,有利于懸浮物更好地沉淀;改變泥漿排出方式,防止堵塞,保證設備運轉穩定可靠。進周出輻流工藝原理詳見圖1,工藝流程詳見圖2。
3.2 應用實施及操作要點
3.2 .1 補充水源補充水源可以采用抽水式和引水式,如果采用抽水式需考慮一臺備用水泵,以保證用水可靠性,如果采用引水式需在取水口設置取水池和攔渣網(已有城市工業供水除外),通過管道或者渠道將水引入清水池中,當水中懸浮物大于100mg/L時,應在清水池前設置凈水廠,以滿足用水要求。
3.2 .2 清水池清水池依據地形可以設置高位水池和低位水池,當采用高位水池時,其高度應大于沖洗用水點20m高程,以保證在不用加壓泵的情況下達到0.2MPa沖洗壓力;當采用低位水池時,需要用加壓泵加壓到沖洗用水點,沖洗壓力不小于0.2MPa,清水池容量不小于1h高峰強度用水量,其結構多采用埋式磚混結構。
3.2 .3 生產廢水經過生產車間用水后,一部分噴霧降塵、道路灑水、成品骨料含水等自然揮發掉,噴淋沖洗后的細砂、石粉、泥土、石屑和其他雜質等固體物混合在水中形成的廢水,達到供水總量的93%左右,懸浮物濃度高達15000mg/L~90000mg/L。
3.2 .4 平流沉淀生產車間的生產廢水通過管道或者渠道引入平流沉淀池中進行歸集和初級沉淀,池內最大流速為0.0 5m/s,最小流速為0.0 25m/s;最大流量時的停留時間不小于400s;應使進水水流均勻擴散,平穩進入池內,進水段漸變角不宜超過20°;平流沉淀池的分隔數量不小于2個,有效水深不應大于1.2m,每格寬度不宜小于1.2m;池底坡度宜為1%~2%,當設置除砂設備時,可根據除砂設備的要求確定池底的形狀;沉砂斗容積應不小于0.5h的沉砂量,采用重力排砂時,沉砂斗斗壁與水平面的傾角應不小于55°,池深應在有效高度的基礎上加0.3m超高。
3.2 .5 細砂回收常用細砂回收裝置有鏈板式刮砂機、鏈斗式刮砂機、旋流泵脫水篩式細砂回收機、液力螺旋分級機等。鏈板式和鏈斗式刮砂機由于處理量較小,回收細砂含水比例高,石粉回收量偏低,使用項目較少;旋流泵脫水篩式細砂回收機目前市場使用較多,但國產設備達不到進口設備的效果,進口設備費用太高;液力螺旋分級機具有結構簡單、工作穩定、裝機功率低、處理能力適中。細砂回收后的產品通過膠帶機直接輸送到成品料倉。運行時細砂漿濃度控制在50000g/m3~150 000g/m3之間,其設備額定處理能力應大于設計處理量的1.2 5倍,并至少留有一臺備用。
3.2 .6 中進周出輻流沉淀池在生產前先把輻流沉淀池內裝滿清水,生產廢水經平流沉淀和細砂回收后流入二級平流沉淀池,再經渣漿泵抽到輻流沉淀池的中間空心軸內,中間空心軸底部設有阻流器,廢水在通過底部的阻流器后向四周擴散,此時淤泥在輻流池底部沉淀區固體顆粒以水平流速v和沉降速度u的合成速度,一邊前行一邊向下沉降。同時擠壓輻流池頂部清水向周邊溢流槽流動,流出清水再經管道引入清水池中實現循環使用,整個過程中輻流池頂部始終為清水區,流出清水再經管道引入清水池中實現循環使用。
3.2 .7 自動升降耙式濃密機耙式濃密機的耙臂通過電動液壓裝置設計成可自動提升結構,便于運行過程中的檢修,同時能根據輻流沉淀池底部懸浮物沉淀情況調整耙臂高度,保證刮泥效果。通過泥漿泵把高密度濃漿抽到中間空心軸的中轉池,再通過中間空心軸的泥漿泵接力抽到壓濾車間的濃漿池。由于泥漿的排出是通過提升泵向上運動,在停電休班過程中泥漿在重力作用下會自動排空管路,從而避免了堵塞現象的發生[5]。耙式濃密機耙臂外邊緣線速度宜為2.5m/min~5.0m/min。
3.2 .8 藥劑投放聚合氯化鋁(PAC)濃度按3%控制,一般控制在20mg/L~50mg/L;聚丙烯酰胺(PAM)濃度按2%控制,一般控制在3mg/L~5mg/L;投加混凝劑和助凝劑應采用計量泵加注,宜采用自動控制投加;聚丙烯胺與廢水混合方式宜采用水射器或管道混合器,混合時間宜為10s~30s,混合速度G值不宜低于500/s;其他藥劑宜在水池或水箱中采用機械或水力混合,混合時間宜為10s~60s,混合速度G值不宜低于400/s,其混合速度與混合時間的乘積GT值宜為1500~2 000,管內流速宜為1.5m/s~2.0m/s。
3.2 .9 壓濾脫水常用壓濾設備有真空盤式壓濾機、離心壓濾機、帶式壓濾機、板框壓濾機等。真空盤式壓濾機處理效果良好處理能力中等,設備故障率低,但裝機功率太大,電耗成本高;離心壓濾機處理效果良好,但處理能力較弱,主要用于制藥行業;帶式壓濾機目前行業應用較多,能連續工作,處理能力最大,但干化過后含水偏大,且藥劑的用量偏大;板框壓濾機的處理能力較大,干化過后含水較小,藥劑的用量也偏小,是目前行業用量最多的一種廢水處理設備。板框壓濾機的操作要點如下:要按設備的使用要求確保進液濃度和壓力,否則會影響設備處理能力和干化效果;進入設備的漿液內不能有大于5mm的固體顆粒,避免壓濾過程中破壞濾布;濾布出現穿孔或破損時要立即更換,以免影響出水水質。排出的泥漿采用泵提升時,宜采用耐磨蝕的泥漿泵或砂泵;泵的設置高度應滿足自灌式要求,為防止泥漿沉淀,在濃泥漿池頂部設有攪拌機,以滿足泥漿能順利吸入泥漿泵中;泥渣排泥閘門應采用漿液閥,并應在泥渣排泥閥前設置檢修閥門和高壓水反沖管;壓力輸泥管宜選用管道阻力損失較小的過濾流速,可按照1.2m/s~1.7m/s進行設計;壓力輸泥管彎頭轉彎半徑應不小于管徑的6倍。
3.2 .1 0 石粉回收經壓濾車間干化后的泥餅,如果是天然砂石料,其回收的泥餅含泥較重,可以作為復耕用土;如果是人工砂石料,其回收的泥餅主要成分為石粉,可以用于水泥廠、加氣磚、涂料、耐火材料等領域。
3.2 .1 1 智能控制通過在廢水處理車間加裝的攝像頭,實現遠程可視化操作;通過在配電柜加裝PLC自動監控程序和電腦模擬顯示,實現一鍵式啟動和數據在線檢測;通過無線遙控技術,實現巡視檢修人員遠程控制,從而達到降低人員投入數量,改善人員作業環境,提高安全管理水平,產品質量持續保障有效。
3.3 中進周出輻流工藝特點(1)增加砂子產能,改變砂子細度模數,減少廢水處理工程量。(2)廢水自輻流沉淀池中心底部沿半徑方向向池周緩緩流動,懸浮物在流動擴散過程中沉降,同時擠壓頂部清水向池周緩慢流出溢流槽,最大限度減少水流擾動,廢水始終位于輻流沉淀池的底部區域,清水始終位于輻流沉淀池的頂部區域,從而便于固液分離,提高了廢水處理效率。(3)采用可自動升降式耙式濃密機和向上排泥通道,有效避免了長時間停機和沉淀物突然坍塌造成的堵管現象,提高了廢水處理系統運行的可靠性和穩定性。(4)由于輻流沉淀池的沉淀效果較好,減少了藥劑使用量,降低了藥劑成本,同時減少了藥劑對砂石骨料的化學影響。(5)通過視頻監控、電腦操作、電機變頻技術、遠程遙控等手段大量減少了人工投入成本。(6)通過對石粉的回收,可以用于水泥廠、加氣磚廠等行業,從而達到變廢為寶實現創收的效果,如果是含泥較重的廢水泥餅回收后也可以用于耕地復土.
3.4 效益分析中進周出輻流工藝在硬梁包水電站砂石加工系統廢水處理中取得了顯著的經濟效益,每小時回收細砂10t,共回收細砂達8萬t,給項目創造直接經濟效益達到200多萬元;該系統廢水處理過程中水回收量達可450m3/h,水回收利用率達88%,大大降低了生產成本,節約了水資源,為項目節約成本達120多萬元;壓濾車間回收石粉外賣給水泥廠,變廢為寶創造間接價值400萬元。累計綜合價值達720萬元。
4 適用范圍本工藝適用于水利水電、公路、鐵路、市政、港口、機場等所有需要混凝土砂石骨料的建筑類土木工程的生產廢水處理系統,也適用于礦山、電力等能源類生產型企業的生產廢水處理系統。即便是有毒有害物質的生產廢水處理,也可以通過改變化學藥劑的方法,使其有毒有害物質固態轉化,再實現固液分離,從而達到廢水零排放要求。
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