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摘要：

砂石加工系統在生產中會產生懸浮物含量極高的廢水，如不進行處理直接排放，將會污染河流水質。本文針對其生產廢水處理工藝與設備選型進行了探索，為砂石加工系統生產廢水處理的設計提供了參考。

關鍵詞：

廢水處理；工藝設計；自然沉淀；固液分離；構筑物選擇；設備選型

1概述

砂石加工系統不論是半干法生產還是濕法生產工藝，在生產過程中都會用到大量的沖洗水和降塵用水。除極少量消耗于生產過程外，大部分的水將與物料中的細顆粒混合，形成生產廢水。廢水一般不含化學污染成分，但濁度遠遠高于國家地表水排放標準，若不作任何處理直接排放，日積月累將會淤積河流，影響水質，因此需對生產廢水進行凈化處理，循環利用，以創造良好的經濟效益和社會效益。砂石加工系統生產廢水處理既要達到規定的回收率、回收水質或廢水達標排放的標準，又要體現工藝先進、技術可行、運行可靠、節約投資的原則，因此廢水處理工藝流程的設計與構筑物及設備的選擇很重要。筆者根據三峽工程下岸溪砂石系統、構皮灘電站爛泥溝人工砂石系統、向家壩水電站砂石系統、小灣水電站砂石系統、彭水水電站砂石系統、官地水電站砂石系統、四川大崗山水電站砂石系統、金安橋水電站砂石系統、阿海水電站砂石系統、梨園水電站砂石系統等十多個系統的生產廢水處理系統的設計、建設、運行與試驗檢測，對砂石加工系統廢水處理工藝設計與設備選型問題進行總結和探討。

2廢水處理工藝

廢水處理的方式按原理分為物理法、化學法和生物法。砂石加工系統生產廢水因不含化學成分，處理方式一般只采取物理法，即利用物理作用分離廢水中主要呈懸浮狀態的污染物質，在處理過程中不改變其化學性質。根據每個項目的氣候、地形地勢條件、料源巖性特點，結合多年的運行管理經驗，歸納總結了三種廢水處理及回收利用工藝。即預沉（粗、細砂回收）+濃縮（細砂及石粉回收）+干化池+清水回收利用；預沉（粗、細砂回收）+濃縮（細砂及石粉回收）+機械脫水+清水回收利用；預沉（粗、細砂回收）+濃縮（細砂及石粉回收）+尾渣庫+清水回收利用等三種工藝方式。以上三種工藝都是分級處理方式，能處理高濃度、高濁度的廢水，且能確保廢水處理效果，處理后的清液SS＜50mg/L，可以循環利用，回收利用率高達90%以上。但各有優缺點：第一種處理工藝，必須有設置尾渣庫的自然地形、地勢條件；第三種工藝操作運行較簡單，但占地面積龐大，廢渣處理方面將受到當地氣候的限制，在常年平均氣溫不高，雨季較長，雨量較大的地區，對廢渣的自然干化脫水有十分不利的影響，會極大限制廢水回收系統的正常運行；常用的第二種處理工藝，雖然工程投資比較高，但因機械脫水干化不受天氣和氣溫的影響，占地面積小，可有效保證水回收系統的正常運行。其污泥干化效果好，過濾出的固體顆粒含水率控制在16%以下。可以通過膠帶機連續運輸至指定堆場或均勻添加到砂中。尤其是石粉，可以靈活調節成品砂的石粉含量和細度模數。特別是改善RCC混凝土的性能時，起到舉足輕重的作用。工藝的靈活性、先進性與經濟效益、社會效益得到有機結合。

3自然沉淀構筑物型式的比較、選擇

用于自然沉淀的處理構筑物的類型眾多，目前用于砂石加工系統的廢水處理構筑物主要為平流式沉砂池、沉淀池（根據水流方向分為：平流式沉淀池、輻流式沉淀池、豎流式沉淀池）和斜管（板）沉淀池（見表1）。

4固液分離方式及設備選擇

設備固液分離（機械脫水）的方式有過濾、離心分離以及反滲透法。在砂石加工系統廢水處理工藝中應用比較廣泛的設備主要有：螺旋分級機、水力旋流器、壓濾機（板框式以及箱式壓濾機）、陶瓷過濾機、橡膠帶式真空過濾機等等。

4.1螺旋分級機

螺旋分級機則兼有洗砂、分級和脫水的作用。螺旋分級機按其溢流堰相對高度分為高堰式（溢流堰高于下軸承）、沉沒式（溢流水面淹沒螺旋）和低堰式（溢流堰低于下軸承）三種。另外，還可按其螺旋軸的數目或頭數分為單頭螺旋、雙頭螺旋分級機。一般螺旋分級機的轉速較低洗砂機的轉速較高，下端裝攪拌葉槳，寬溢流口、長機身，利于脫水。各類分級機的適用范圍見表2。螺旋分級機用于洗砂和脫水時，一般按返砂量計算其生產能力，按溢流速度驗算其控制粒徑和允許進料流量。當分級機用于砂的分綴時，則需同時驗算返砂量與溢流量。選擇螺旋分級機時，除按公式計算外，還應參照類似加工廠螺旋分級機實際數據進行校核。

4.2水力旋流器

水力旋流器是分級機的一種型式，利用離心力進行分級，用于細粒料的分級和脫水。其溢流粒徑范圍一般用于濃縮料漿和回收細砂，水力旋流器脫水后砂的含水率約為20～26%。水力旋流器規格由生產能力和溢流粒徑來確定。生產能力較大和溢流粒徑較粗時，選用大型旋流器，反之選用小型的。如生產能力大而溢流粒徑小時，則可采用小型的旋流器組。水力旋流器的分級效率約30～50%。由于旋流器易損壞，因此要適當考慮備用。

4.3壓濾機

壓濾機分為板框壓濾機、廂式壓濾機和立式壓濾機三類。壓濾機的基本原理是：壓濾機由多塊濾板和濾框疊合組成濾室，并以壓力為過濾推動力的過濾機。混合液流經過濾介質（濾布），固體停留在濾布上，并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。而濾液部分則滲透過濾布，成為不含固體的清液。壓濾機一般用作砂石系統廢水處理中固液分離的最后機械處理模式。將物料通過壓力來過濾，特別對于粘細物的分離，有其獨特的優越性。與其它固液分離設備相比，壓濾機過濾后的泥餅有更高的含固率和優良的分離效果。能對污泥和石粉進行最終的脫水處理，達到裝車運輸要求，分離出來的水可以直接排放或回收利用。

4.4陶瓷過濾機

陶瓷過濾機也是廢水處理中污泥和石粉的最后機械處理模式，該類型設備不但能對污泥和石粉進行最終的脫水處理，達到裝車運輸要求，同時壓濾水也可以直接排放或回收利用。而且還具有處理量大，操作簡單，能連續作業的優點。

4.5轉筒式離心機

轉筒式離心機采用的是離心濃縮法。離心濃縮法是利用污泥中的固體即污泥與其中的液體即水之間的密度有很大的不同，因此在高速旋轉的離心機中具有不同的離心力，從而可以使二者分離。一般離心濃縮機可以連續工作，出泥的含固率可達4%以上。

4.6橡膠帶式真空過濾機

膠帶式過濾機由橡膠濾帶、真空箱、驅動輥、膠帶支承臺、進料斗、濾布調整裝置、驅動裝置、濾布洗滌裝置、機架等部件構成。環形膠帶由電機經減速拖動連續運行，濾布鋪敷在膠帶上與之同步運行。膠帶與真空室滑動接觸（真空室與膠帶間有環形摩擦帶并通入水形成水密封），當真空室接通真空系統時，在膠帶上形成真空抽濾區；料漿由布料器均勻地布在濾布上，在真空作用下，濾液穿過濾布經膠帶上的橫溝槽匯總并由小孔進入真空室，固體顆粒被截留而形成濾餅；進入真空的液體經氣水分離器排出。隨著橡膠膠帶移動已形成的濾餅依次進入濾餅洗滌區、吸干區；最后濾布與膠帶分開，在卸濾餅輥處將濾餅卸出；卸除濾餅的濾布經清洗后獲得再生；再經過一組支承輥和糾偏裝置后重新進入過濾區。橡膠帶式真空過濾機具有連續運行、連續過濾的特點。生產過程的過濾、洗滌、卸渣、濾布清洗隨膠帶的運行可依次完成，過濾出的固體顆粒含水率可以控制在16%以下，可以通過膠帶機連續運輸至指定堆場。過濾效率得到提高，相應的運行成本也得到有效控制，其在礦山和砂石系統廢水廢渣處理中都得到了成功應用。

5結束語

根據砂石加工系統工藝流程的變化、特點以及生產原料巖石類型的區別，生產系統的用地范圍大小等，在廢水處理工藝設計時，建議將沉淀與設備固液分離（機械脫水）方式相結合，即先將一部分粗顆粒沉淀分離，細顆粒通過濃縮后再利用機械方式進行脫水。對構筑物的選取和設備選擇要根據砂石加工系統的具體特點而定。既要保證廢水處理系統的正常運行又要控制運行成本，最大程度實現節能減排。

參考文獻：

[1]水利水電工程施工組織設計手冊.水力電力出版社.

[2]李志，張靜，陳雄波.水利水電工程施工期砂石料加工廢水處理工藝與實踐.人民黃河，2010（02）.

[3]劉偉，涂明剛.人工砂石加工系統廢水處理工藝與設備選型初探.四川水力發電，2008（06）.

作者:寧梅珍 單位:中國水利水電第八工程局有限公司