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摘要:黃登水電站砂石加工系統設計規模為2500t/h毛料處理能力，是瀾滄江流域最大的砂石加工系統。隨著黃登和大華橋兩座水電站同時進入主體澆筑階段，砂石骨料產量隨之遞增，而砂石加工系統的污水處理系統按能力不能與砂石增加額產能相匹配，需進行擴容改造。污水處理系統擴容改造采用“多種工藝組合”的處理工藝和“分散與集中”相結合的布置，使用國內較為先進的污水處理設備，使污水處理系統工藝設計和運行管理達到了預期目標，實現了合同要求的“零排放”的要求。

關鍵詞:砂石系統;污水處理設備;改造;效果對比;黃登水電站

引言

黃登水電站砂石系統2010年6月砂石系統開始開工建設，2011年7月砂石系統已單機空載調試，2011年9月受國家宏觀經濟調控影響致使工期延緩，2013年4月起進行砂石骨料供應。2015年底黃登和大華橋兩座電站同時進入主體澆筑階段，混凝土澆筑需求量達到高峰，砂石骨料產量隨之遞增。為了滿足骨料供應，砂石加工系統由單班8h增至15h連續高強度生產，而污水系統按處理能力不能與砂石增加額產能相匹配，超過8h后污水回收的指標遠超過骨料沖洗用水標準，不能達到合同規定的零排放指標。因此在原設計基礎上對污水處理系統進行擴容和改造工作，最終實現了“零污染排放”標準。

1工程概況

黃登水電站砂石加工系統主要承擔黃登和下游大華橋兩座水電站主體工程共約550萬m3碾壓和常態混凝土以及25萬m3工程噴混凝土所需的1280萬t粗、細骨料生產和供料。系統布置于距壩軸線約13km的左岸上游大格拉石料場附近，加工系統設計規模為2500t/h毛料處理能力和不低于2150t/h的成品生產能力。大格拉砂石加工系統生產污水處理系統的主要功能是處理砂石加工系統產生的生產污水，包括細砂回收、污水處理及回收，系統污水處理總體規模為400m3/h。系統主要由細砂回收車間、污水處理車間、污泥干化車間、水池、泵站、管網、供配電設施、生產輔助房建等組成。

2原污水處理系統工藝

2.1工藝流程

原系統污水處理工藝順序為污水回收→高效污水凈化→污泥脫水→清水回收。污水回收由調節池收集，高效污水凈化采用MGS斜管沉淀池，污泥脫水采用陶瓷真空過濾機，清水采用水泵加壓至高位水池回收。原系統工藝流程如圖1所示。

2.2處理能力

原污水處理系統處理設備及沉淀水池處理運行各環節均滿足單班8h生產污水處理能力。具體為:(1)2號調解池容積109m3，2h蓄滿，主要承擔棒磨機產生的污水，待沉淀后濃度較高部分抽排至1號調節池繼續進行處理。1號調解池容積204m3，0.7h蓄滿，主要進行加藥后對骨料沖洗污水和2號調節池高濃度污水進行處理，最后將處理未完成部分抽排至MGS斜管沉淀池繼續處理。(2)MGS斜管沉淀池容積為800m3，每小時處理270m3，砂石系統單班8h共計產生并導入2760m3污水需處理，設備運行8h可匹配處理完成。(3)陶瓷過濾機每小時處理污水約60m3，砂石系統單班8h共計產生并導入510m3污水需處理，設備運行8.5h可處理完成。砂石系統當天生產任務結束后，污水處理系統仍繼續運行處理各級預沉池內剩余污水，直到將當天產生的污水處理完成后再停機。砂石系統每天生產約8h，污水處理系統連續運行處理約10～12h能完成單班所產出全部污水處理工作，且滿足“零排放”的要求。

3技術改造背景

黃登、大華橋砂石加工系統初期供料設計規劃是按照單座電站分先、后兩個時期依次生產供應成品骨料，黃登水電站高峰月骨料需求量約為45萬t、大華橋電站約為26萬t，砂石加工系統成品骨料設計產能為2150t/h，系統按每天8h作業生產時可生產砂石骨料1.72萬t，除去系統檢修時間，月生產量約為48.16萬t，完全可以滿足單座電站骨料的月供應需求量，污水處理系統在此工況下污水處理量為300m3/h，經過處理后污水濃度值(SS值)＜200mg/L，回收利用率滿足沖洗骨料水質利用標準，且滿足合同提出的“零排放”標準。由此可見，污水處理系統原設計規模滿足單座電站供應砂石料的生產及供應需求。黃登、大華橋電站由于在工程前期受國家宏觀經濟調控影響致使工程緩建，在2015年底黃登、大華橋兩座電站混凝土澆筑工作由原錯峰施工變為同步施工，使得砂石骨料需求出現疊加供應現象，大格拉砂石加工系統骨料生產及供應量在原設計基礎上大幅度增加，需調整砂石系統生產工藝來實現增加產能的目的。原砂石系統單班8h生產可供應砂石骨料1.72萬t，若要滿足兩座電站高峰疊加的骨料需求用量，系統每天需連續生產15h約3.225萬t砂石骨料方可滿足高峰期月供應71萬t骨料需求計劃。由于原污水處理系統處理工藝只能在砂石系統連續生產8h的運行工況下有效運行，超過8h后污水處理系統沉淀池及GMS高效沉淀器設備便會處于飽和狀態，且處理后污水濃度值升高至(SS值)＞1000mg/L，不具備回用標準，必須停運污水處理系統并對飽和設備、設施進行清理維護后方可繼續恢復運行，期間砂石系統需要中斷生產約5h，同時系統料倉只能調節使用3h左右，從而直接影響到大壩拌合系統的連續生產作業。因此，須在原污水處理系統單班運行8h的基礎上對系統進行擴容技術改造勢在必行。

4改造方案及效果

4.1方案改造及實施

由于2015年底黃登、大華橋兩座電站同時進入主體澆筑階段，導致混凝土澆筑需求高峰疊加，砂石骨料產量隨之增加，為滿足黃登、大華橋水電站砂石加工系統污水處理系統污水循環利用并且達到“零排放”標準，在原污水處理系統上主要以增加沉淀池、增加污水處理設備、改變污水處理設備開機組合及加藥比例措施等，對污水處理系統進行擴容改造。具體改造措施如下。(1)新增沉淀池。砂石加工系統由單班8h增至15h連續生產，考慮污水處理系統某一設備(車間)如發生故障后，為防止出現水環境污染事件的產生，同時確保系統正常生產，對砂石系統成品料倉處擴容增加應急水池、系統零排放新增水池以及回收水池。增加投用后將大大增加系統污水沉淀反應時間，提供高效污水澄清器車間的處理效果，進一步提供陶瓷過濾機車間的使用效率。根據擴容改造方案將成品砂倉處3個水池作為預沉池串聯使用，并在大格拉隧洞進口洞頂平臺新建不低于5000m3的事故應急水池(事故水池一期、事故水池二期1號、2號)，作為系統水處理車間故障時保證污水沉淀回收。同時為保障系統生產用水及生產用水情況，在現有高位水池側新建一個高位水池，容積為2500m3。新增水池具體情況如表1所示。(2)增加DH高效污水凈化器。DH高效污水凈化器是將物理、化學反應有機融合在一起，集成了直流混凝、臨界絮凝、離心分離、動態過濾及污泥濃縮沉淀技術，短時間內(25～30min)在同一罐體中完成污水快速多級凈化的一體化組合設備。該設備SS去除率高達99.9%，COD去除率達到40%～70%。凈化器為鋼制罐體，上中部為圓柱體，下部為錐體，自下而上分別為污泥濃縮區、混凝區、離心分離區、動態過濾區、清水區。砂石系統在連續高強度生產供應下，污水處理系統就會存在MGS澄清器不能長時間處理高濃度的污水的問題，通過試驗論證采用DH高效污水澄清器+沉淀池的方案效果最佳。(3)增加黑旋風細砂回收裝置。灰巖骨料巖質偏軟特點，會導致污水處理系統實際運行過程中大量泥沙直接進入污水沉淀池中，增加沉淀池干化及清淤工作難度，通過在棒磨機出口濃度最高環節增加1個細砂回收裝置(ZX-250型黑旋風細砂回收裝置)，有效解決了這項問題。

該設備的主要使用優勢表現在:①能對砂石料系統生產中產生的漿液進行細微顆粒石粉的脫水回收。②處理后的漿液含有的固體顆粒少。③整機處理漿料能力大，細顆粒石粉回收效率高同時減輕后期污水處理的壓力，處理能力最高達到為200m3/h。(4)優化投藥量及增加溶藥池。由于砂石加工系統生產污水膠體小顆粒含量高，在處理過程中很難下沉，投加混凝劑(或絮凝劑)能使膠體顆粒脫穩而相互凝聚。本工程采用混凝劑投加混凝劑和助凝劑聯合投加方式，助凝劑加注量按污水SS的0.4%計，混凝劑加注量按污水SS的0.1%計，采用濕法投加，稀釋濃度2%。污水SS濁度為30000mg/L，污水處理量600m3/h。助凝劑投加量為AM=72kg/h，混凝劑投加量為18kg/h，助凝劑溶液投加量為3.6m3/h，混凝劑溶液投加量為0.9m3/h。溶藥攪拌時間按50～60min計，兩種藥劑溶藥池分別設2格，溶藥池容積按滿足每班投加5～6次，即連續投加1.5h的藥量設置，單個溶藥池容積位為助凝劑單格尺寸為2m×2m×1.5m(長×寬×高)，混凝劑單格尺寸為1.0m×0.9m×1.5m(長×寬×高)。(5)增加攪拌裝置。助凝劑溶液藥池配置2臺ZJ-750型攪拌機，單機功率4kW。助凝劑投加配置3臺G25-1螺桿泵，單機功率1.5kW，流量2m3/h，揚程60m。混凝劑溶液藥池配置2臺ZJ-470型攪拌機，單機功率2.2kW。混凝劑投加配置3臺G20-1螺桿泵，單機功率0.75kW，流量0.8m3/h，揚程60m。加藥處理后通過對系統1號調節池進行加藥，使藥水混和后直接分別進入DH高效污水凈化器及MGS斜管沉淀池進行沉淀分離，縮短了絮凝體的流程，減少了水流對絮凝體的擾動，有利于絮凝反應生成穩定絮體及后續沉淀分離效果。同時，骨料沖洗篩污水不流進預沉池，有利于在料源質量差時棒磨車間污水經黑旋風處理后在兩池中的沉降，提高處理效果，降低兩池的清淤頻率。為保證在調節池內的污水均勻加藥沉淀，通過在加藥間內增加漿液攪拌機后，將混凝劑進行充分攪拌，提高了加藥的效率，由原來0.8m3/h增加到目前2m3/h。

4.2改造流程及效果評價

4.2.1改造后工藝流程2015年9月起大格拉砂石系統逐步進入生產高峰期，隨后開展了對原生產污水處理系統進行了相關改造工作，即在原有系統的基礎上新增一套污水處理系統，對原有系統工藝流程進行相關修改，將系統生產污水按照濃度(SS值)的高低進行分別處理，提高了系統生產污水處理效率。新增系統著重對原生產工藝流程中的濃縮環節進行處理。其流程為①棒磨車間污水(SS值28～33萬)→陶瓷過濾機→清水回用、濾渣干排。②骨料沖洗篩分車間污水(SS值6～7萬)→預沉池沉淀→DH高效污水澄清器→陶瓷過濾機→清水回用、濾渣干排。工藝流程如圖2所示。

4.2.2改造后效果評價DH高效污水凈化器單獨運行可以處理系統4h產生的污水，且能夠滿足系統回收用水質量標準。超過4h后，DH高效污水凈化器清水出口SS濃度較大，將不能用于系統生產。MGS斜管沉淀池單獨運行，可以處理系統3.5h產生的污水，且能夠滿足系統回收用水質量標準。超過3.5h后，MGS斜管沉淀池清水出口SS濃度較大，將不能用于系統生產。經多次污水處理系統方案論證后，通過將DH高效污水凈化器和MGS斜管沉淀池聯合運行，可以處理生產系統一天(15h)產生的污水，且能夠滿足系統回收用水質量標準。通過檢查砂石系統當天生產任務結束后，污水處理系統仍繼續運行處理各級預沉池內剩余污水，直到將當天產生的污水處理完成后再停機。砂石系統每天生產約15h，污水處理系統連續運行處理約17～19h完成所有污水處理工作，改造后該系統不僅能完成污水處理工作，而且效果極其明顯。改造后，在原有系統的基礎上新增一套污水處理系統，同時對原有系統工藝流程進行改進，即將系統生產污水按照濃度(SS值)的高低進行分別處理，提高系統生產污水處理效率，由原來污水SS值為1000mg/L降低至現在200mg/L。經過DH高效污水凈化器與MGS高效污水澄清器聯合運行，處理后的污水滿足砂石骨料沖洗用水要求，污水回收率由原來70%左右提升至現在88%左右，實現污水全部回收利用，達到系統零排放要求。目前系統開機生產時，回收清水濃度(SS值)與之前相比相對穩定，滿足生產用水要求。原污水處理系統污水處理設計量為400m3/h，實際能處理污水300m3/h，經改造后單班8小時配合系統同步生產工況下可處理500m3/h，15h運行工況下從各級沉淀水池加系統設備配套運行可高效連續處理450m3/h污水，比原設計污水系統處理能力增加50m3/h，改造后效果極其明顯，能滿足該系統高峰生產污水處理“零排放”及回收利用要求。改造后污水處理系統采用分別處理骨料沖洗篩廢水和棒磨車間廢水，能有效利用棒磨車間廢水的高濃度的特性，與陶瓷過濾機及黑旋風搭配使用，降低DH高效污水凈化器和MGS斜管沉淀池的運行負荷。同時DH高效污水凈化器和MGS斜管沉淀池的并聯運行將廢水總量很好的分成兩部分同時處理，減輕兩者負荷，使處理效果改善，這也相對減少了陶瓷過濾機的負荷，與此同時減少了間歇交替使用時頻繁啟閉設備的人工費用，降低運行成本。對處理核心設備通過并聯使用，兩兩相通的這些單元流程模式，大大的提高了無備用設備節點處的系統處理可靠性，不至于因為此處的單臺設備故障而導致整個系統的停運，提高了系統穩定運行保障率。

5結語

黃登水電站砂石加工污水處理系統擴容改造采用了“多種工藝組合”的處理工藝和“分散與集中”相結合的布置，使用了國內較為先進的污水處理設備，使污水處理系統工藝設計和運行管理達到了預期目標，實現了黃登水電站環境保護“零排放”的要求，最終污水回收利用率高達88%。但在污水處理系統淤泥量較大時，須注意配置容積較大的污水沉淀池及足量的清淤干化設備(陶瓷過濾機)，以保證系統在高強度下可持續作業生產。

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［3］劉志強，王海龍，劉開顏，等.水電工程砂石加工系統廢水預處理環節設計關鍵要點初揮［J］.浙江水利科技，2015(6):39-41.

作者：穆曉東 蘇興強 單位：中國水利水電建設工程咨詢西北有限公司黃登監理中心