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摘要：桐子林水电站砂石加工系统废水处理采用“细砂回收+混凝沉淀+干化”的废水处理工艺，处理后的水全部回用，实现 “零排放”，在场地受限条件下较好解决了砂石加工系统废水存在的环境污染和处理费用高等问题。
关键词：砂石系统；废水处理；建设；回用
Abstract: the seed of tung tree forest wastewater treatment using aggregate processing system of hydropower stations "fine sand recycling + coagulation sedimentation + to do" of the wastewater treatment process, after processing all water reuse, to achieve "zero emissions", under the condition of limited space is better solved the wastewater pollution of the environment of the existence of aggregate processing system and handling charge is high.
Key words: sand system; Wastewater treatment; Construction; recycling
中图分类号： TV 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1项目概况
桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内，系雅砻江下游最末一个梯级电站，开发任务以发电为主，兼顾下游综合用水要求。大坝采用混凝土重力坝，河床式厂房，最大坝高69.5m，水库正常蓄水位为1015 m，总库容0.912亿m3，具有日调节性能，属二等大（2）型工程，电站装机容量为600MW，多年平均年发电量29.75亿kW·h。
金龙沟砂石加工系统承担桐子林水电站工程全部约178万m³混凝土骨料生产，位于已建成投产二滩电站上游左岸约1km的金龙山上，距桐子林水电站坝址约19km。砂石加工系统采用半干法生产，成品料生产能力约540 t/h，其中人工砂生产能力约160t/h，毛料处理能力约670 t/h。砂石加工系统用水量约500t/h，废水产生量约400t/h。
在桐子林水电站的开发建设中，四川省环境保护局提出水环境质量的控制目标为维护工程河段现有Ⅲ类水域功能，生产废水执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准。项目建设业主以“树环保形象”为管理目标，从绿色施工和将桐子林水电站打造雅砻江流域景观明珠角度考虑，金龙沟砂石加工系统废水处理设施按“零排放”进行建设和管理。
2砂石加工系统废水处理
（1）金龙沟砂石加工系统的特点：1）布设在高程1290～1335m的金龙山上，场地呈陡缓相间的台阶状地形，为原山脊开挖而成，场地狭窄细长。2）料源岩性以正长岩为主，夹有少量玄武岩捕虏体，岩石的湿抗压强度176Mpa，岩石经破碎后石粉含量较高。3）采用半干法生产，废水主要产生于粗骨料冲洗作业和筛分车间，其他部位仅作降尘和车间冲洗。4）从二滩库区高程约1200m利用浮船取水，通过三级泵站向高位水池供水。
（2）废水处理方案选定：根据桐子林水电站砂石加工系统废水处理设施的建设与管理要求，结合现场实际，经认真对比分析、论证，最终采用“细砂回收+混凝沉淀+干化”的废水处理工艺。即来自各个车间的生产废水通过管道收集利用刮砂机进行细砂回收，溢出水流入废水调节池，由设在调节池的渣浆泵将废水抽到细砂回收器（水力旋流器+高频振动筛）进行预处理，溢流水添加絮凝剂后进入辐流式沉淀池沉淀，上清液溢流至清水池，清水利用清水泵输送至一级取水池进行回用；刮砂机和细砂回收器回收细砂、石粉于进料仓胶带机上混合进入细砂料仓；辐流式沉淀池底泥经刮泥机进入废渣沉淀池干化脱水，浆液回抽到辐流式沉淀池循环处理，泥渣利用挖掘机摊晒于废渣沉淀池附近，待进一步干化后利用自卸车运到运至阿布郎当沟渣场堆放。通过每月检测，处理后水中的悬浮物浓度在100mg/L以下，满足砂石加工系统用水要求。
金龙沟砂石加工系统废水处理流程见图1。
圖1金龙沟砂石加工系统废水处理流程图
（3）平面布置
金龙沟砂石加工系统依山而建，废水处理系统各处理单元布置场地狭小且分散，主要分布在高程1305～1210m，落差较大，废水采用管道连接输送。
主要构筑物
1）刮砂机：对废水中细砂进行回收，用于废水预处理，主要技术参数见表1。
表1刮砂机主要技术参数表
2）细砂回收器：采用美国德瑞克公司生产的2SG48-120W-4A型旋流真空脱水装置进行细砂、石粉脱水回收，用于废水预处理。2SG48-120W-4A主要由水力旋流器和高频振动筛组成，高频振动筛采用了张拉式聚氨酯筛网、横向筛缝，单层筛，筛网寿命较长，前期通过粒径分析和细砂、石粉脱水回收效果试验，选择最适筛缝宽0.2mm。主要技术参数见表2。为保证成品砂的石粉含量，在细砂回收器配备一料仓，根据成品砂石粉含量将细砂回收器回收多余的细砂、石粉直接存储在料仓，滤出水通过管道进入辐流式沉淀池，料仓的细砂、石粉根据运行情况采用汽车运至渣场。
表2细砂回收器主要技术参数
3）辐流式沉淀池：设置两座辐流式沉淀池，辐流式沉淀池采用中心进水，周边溢流出水，因地形条件限制，分别布设在高程1210m和1246m处，相距约150m，尺寸分别为D=20m，D=16m，h=3.5m，每座辐流式沉淀池各配备1台单周边刮泥机，泥浆通过刮泥机经管路排至废渣沉淀池。
4）清水池：每座辐流式沉淀池分别设置1座清水池，尺寸分别为10m×6m×4m和D=6m，h=2.5m，其中较大清水池同时作为一级泵站的蓄水池。
5）加药间：每座辐流式沉淀池分别设置1座加药间，加药间布置1套一体化加药装置，加药装置含搅拌溶药池2个，用于氯化铝（PAC）和阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）的溶解投加，溶药池分别配置搅拌机和液位计，使用计量泵进行药剂投加。
6）废渣沉淀池：总容量约1550m3，划分成3个废渣沉淀脱水池及1个清水池，其中1#～3#废渣沉淀脱水池的容量分别为V=340 m3，V=430 m3，V=540 m3，清水池V=340 m3，每个废渣沉淀池的池壁在不同高度设置4层DN150排水阀，用以排除不同高度的沉淀清水，清水池中设置抽水装置将水抽至辐流式沉淀池循环进行处理。废渣沉淀池采取以下运行程序：1#沉淀池在用→2#沉淀池脱水→3#沉淀池清渣→3#沉淀池在用→1#沉淀池脱水→2#沉淀池清渣。
（5）混凝试验
通过选取辐流式沉淀池进水口处原水，选择不同的混凝剂、不同的投加量进行试验，确定废水处理的最佳混凝剂及投加量。经试验选择混凝剂以氯化铝（PAC）与阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）40:1比例混合，投加量50mg/L为最佳投加量。
3工程效益
金龙沟砂石加工系统所处地理位置特殊，废水处理后全部回用，认真践行绿色施工，有效实现了节水功效，保护了二滩库区水质，获得了较大的环境效益。
据初步估算，砂石骨料系统平均每天运行10小时，废水回收量约300m3/h，废水回收率约75%，减少砂石加工系统取水高度约50m，按砂石加工系统施工用电0.6元/kW·h计算，每天节省抽水费用约417元，每年节省费用约15万元，经济效益明显。
4经验总结
（1）细砂回收器的可行性
金龙沟砂石加工系统废水处理实验出水水质检测数据表明：原水经过细砂回收器处理后，水中悬浮物浓度由6～7万mg/L降至4万mg/L以下，极大的减轻了后续处理单元负荷，有效进行了细砂、石粉的回收，提高了细砂产量，产生较好的经济效益。实践证明该工艺作为砂石加工系统废水预处理单元是有效的、可行的。
水电站工程的施工高峰期一般不长，且绝大部分砂石加工系统场地有限，如果修建沉淀池等传统大型构筑物进行废水处理，一方面受场地限制，另一方面使用几年后又将拆除，而采用细砂回收器等成套设备则可以减少这部分损失，减少占地，也可以降低工人劳动强度，一般成套设备使用寿命较长，在服务一个水电项目后可重复利用到其他工程，从总体考虑，可以节省废水处理工程的建设投资。
（二）开展混凝剂投加试验的必要性
砂石加工系统废水产生集中，水力停留时间短，悬浮物含量高，添加混凝剂和絮凝剂加速沉淀是必然选择，在废水处理运行成本中药品支出占重要部分，因此开展混凝剂投加试验是非常必要的，通过试验确定混凝剂和絮凝剂最佳配合比及最佳投药量，有效解决了混凝剂添加的随意性，既避免造成浪费，又确保了废水处理效果。
（三）辐流式沉淀池使用
金龙沟砂石加工系统废水处理因场地限制，2个辐流式沉淀池距离废水预处理单元落差分别为60m和100m，为减少因高差产生的冲击负荷，辐流式沉淀池增加入流流速消减装置和中心管底部消能挡板等消能措施。此外，根据骨料生产废水产量合理分配两个辐流沉淀池的处理水量，串联运行，增加水力停留时间，底泥排入废渣沉淀池，澄清后的水通过三角堰溢流至清水池。
（四）污泥干化
污泥处理为砂石加工系统废水处理的重点亦是难点，本砂石加工系统污泥处理考虑攀西地区日照充足、蒸发量大，污泥产生量较少，污泥处理采用自然干化后外运，从运行情况分析，处理效果满足要求。当前其他类似工程亦有采用成套污泥干化设备进行污泥处理，污泥机械脱水后直接外运。前者优点是处理成本较低，缺点是占地面积较大，沉淀池周边环境较差；后者优点是污泥处理效果好，占地面积小，缺点是建安和运行成本较高。因此污泥处理需考虑处理量、场地、成本等因素，因地制宜。
（五）运行管理
为确保废水处理系统有效运行，成立废水处理系统运行班组，由项目部分管环保的项目副经理负责管理，制定废水处理单元操作规程等管理制度。结合设备的布置及劳动强度，废水处理系统每班配备5名工作人员，其中运行班长1名，负责和其他车间的联络和班组管理；电工1名，负责设备电气操作和水处理单元线路维护等工作；操作工1名，负责药品配置和流量控制、刮泥机运行、清水池抽水泵开启；普工2名，负责废渣沉淀池定期清淤等工作。
5结语
桐子林水电站砂石加工系统克服地理位置特殊，废水处理设施布置场地狭窄、分散等因素，采用“细砂回收+混凝沉淀+干化”的废水处理工艺，利用较低的运行成本较好的解决了砂石加工系统废水存在的环境污染和处理费用高等问题，，该套废水处理工艺具有占地面积小、投资省、运行操作简单等优势，在环境保护、去污减粉、废水回收利用方面取得了一定经验，实现了人工砂石加工系统生产废水零排放的目的。对水电工程砂石加工系统废水处理具有较好借鉴意义。
参考文献：
[1] 陈雯、王丽宏、王刚，构皮滩水电站砂石加工系统废水处理新工艺研究，人民长江，2010年第41卷第22期；
[2] 刘伟、涂明刚，人工砂石加工系统废水处理工艺与设备选型初探，四川水力发电，2008年第27卷第6期；
[3] 徐巋东、田明明、崔滨滨，阿海水电站砂石系统废水处理设计及实施，人民长江，2011年第42卷第23期。
关键词：砂石系统；废水处理；建设；回用
Abstract: the seed of tung tree forest wastewater treatment using aggregate processing system of hydropower stations "fine sand recycling + coagulation sedimentation + to do" of the wastewater treatment process, after processing all water reuse, to achieve "zero emissions", under the condition of limited space is better solved the wastewater pollution of the environment of the existence of aggregate processing system and handling charge is high.
Key words: sand system; Wastewater treatment; Construction; recycling
中图分类号： TV 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1项目概况
桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内，系雅砻江下游最末一个梯级电站，开发任务以发电为主，兼顾下游综合用水要求。大坝采用混凝土重力坝，河床式厂房，最大坝高69.5m，水库正常蓄水位为1015 m，总库容0.912亿m3，具有日调节性能，属二等大（2）型工程，电站装机容量为600MW，多年平均年发电量29.75亿kW·h。
金龙沟砂石加工系统承担桐子林水电站工程全部约178万m³混凝土骨料生产，位于已建成投产二滩电站上游左岸约1km的金龙山上，距桐子林水电站坝址约19km。砂石加工系统采用半干法生产，成品料生产能力约540 t/h，其中人工砂生产能力约160t/h，毛料处理能力约670 t/h。砂石加工系统用水量约500t/h，废水产生量约400t/h。
在桐子林水电站的开发建设中，四川省环境保护局提出水环境质量的控制目标为维护工程河段现有Ⅲ类水域功能，生产废水执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准。项目建设业主以“树环保形象”为管理目标，从绿色施工和将桐子林水电站打造雅砻江流域景观明珠角度考虑，金龙沟砂石加工系统废水处理设施按“零排放”进行建设和管理。
2砂石加工系统废水处理
（1）金龙沟砂石加工系统的特点：1）布设在高程1290～1335m的金龙山上，场地呈陡缓相间的台阶状地形，为原山脊开挖而成，场地狭窄细长。2）料源岩性以正长岩为主，夹有少量玄武岩捕虏体，岩石的湿抗压强度176Mpa，岩石经破碎后石粉含量较高。3）采用半干法生产，废水主要产生于粗骨料冲洗作业和筛分车间，其他部位仅作降尘和车间冲洗。4）从二滩库区高程约1200m利用浮船取水，通过三级泵站向高位水池供水。
（2）废水处理方案选定：根据桐子林水电站砂石加工系统废水处理设施的建设与管理要求，结合现场实际，经认真对比分析、论证，最终采用“细砂回收+混凝沉淀+干化”的废水处理工艺。即来自各个车间的生产废水通过管道收集利用刮砂机进行细砂回收，溢出水流入废水调节池，由设在调节池的渣浆泵将废水抽到细砂回收器（水力旋流器+高频振动筛）进行预处理，溢流水添加絮凝剂后进入辐流式沉淀池沉淀，上清液溢流至清水池，清水利用清水泵输送至一级取水池进行回用；刮砂机和细砂回收器回收细砂、石粉于进料仓胶带机上混合进入细砂料仓；辐流式沉淀池底泥经刮泥机进入废渣沉淀池干化脱水，浆液回抽到辐流式沉淀池循环处理，泥渣利用挖掘机摊晒于废渣沉淀池附近，待进一步干化后利用自卸车运到运至阿布郎当沟渣场堆放。通过每月检测，处理后水中的悬浮物浓度在100mg/L以下，满足砂石加工系统用水要求。
金龙沟砂石加工系统废水处理流程见图1。
圖1金龙沟砂石加工系统废水处理流程图
（3）平面布置
金龙沟砂石加工系统依山而建，废水处理系统各处理单元布置场地狭小且分散，主要分布在高程1305～1210m，落差较大，废水采用管道连接输送。
主要构筑物
1）刮砂机：对废水中细砂进行回收，用于废水预处理，主要技术参数见表1。
表1刮砂机主要技术参数表
2）细砂回收器：采用美国德瑞克公司生产的2SG48-120W-4A型旋流真空脱水装置进行细砂、石粉脱水回收，用于废水预处理。2SG48-120W-4A主要由水力旋流器和高频振动筛组成，高频振动筛采用了张拉式聚氨酯筛网、横向筛缝，单层筛，筛网寿命较长，前期通过粒径分析和细砂、石粉脱水回收效果试验，选择最适筛缝宽0.2mm。主要技术参数见表2。为保证成品砂的石粉含量，在细砂回收器配备一料仓，根据成品砂石粉含量将细砂回收器回收多余的细砂、石粉直接存储在料仓，滤出水通过管道进入辐流式沉淀池，料仓的细砂、石粉根据运行情况采用汽车运至渣场。
表2细砂回收器主要技术参数
3）辐流式沉淀池：设置两座辐流式沉淀池，辐流式沉淀池采用中心进水，周边溢流出水，因地形条件限制，分别布设在高程1210m和1246m处，相距约150m，尺寸分别为D=20m，D=16m，h=3.5m，每座辐流式沉淀池各配备1台单周边刮泥机，泥浆通过刮泥机经管路排至废渣沉淀池。
4）清水池：每座辐流式沉淀池分别设置1座清水池，尺寸分别为10m×6m×4m和D=6m，h=2.5m，其中较大清水池同时作为一级泵站的蓄水池。
5）加药间：每座辐流式沉淀池分别设置1座加药间，加药间布置1套一体化加药装置，加药装置含搅拌溶药池2个，用于氯化铝（PAC）和阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）的溶解投加，溶药池分别配置搅拌机和液位计，使用计量泵进行药剂投加。
6）废渣沉淀池：总容量约1550m3，划分成3个废渣沉淀脱水池及1个清水池，其中1#～3#废渣沉淀脱水池的容量分别为V=340 m3，V=430 m3，V=540 m3，清水池V=340 m3，每个废渣沉淀池的池壁在不同高度设置4层DN150排水阀，用以排除不同高度的沉淀清水，清水池中设置抽水装置将水抽至辐流式沉淀池循环进行处理。废渣沉淀池采取以下运行程序：1#沉淀池在用→2#沉淀池脱水→3#沉淀池清渣→3#沉淀池在用→1#沉淀池脱水→2#沉淀池清渣。
（5）混凝试验
通过选取辐流式沉淀池进水口处原水，选择不同的混凝剂、不同的投加量进行试验，确定废水处理的最佳混凝剂及投加量。经试验选择混凝剂以氯化铝（PAC）与阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）40:1比例混合，投加量50mg/L为最佳投加量。
3工程效益
金龙沟砂石加工系统所处地理位置特殊，废水处理后全部回用，认真践行绿色施工，有效实现了节水功效，保护了二滩库区水质，获得了较大的环境效益。
据初步估算，砂石骨料系统平均每天运行10小时，废水回收量约300m3/h，废水回收率约75%，减少砂石加工系统取水高度约50m，按砂石加工系统施工用电0.6元/kW·h计算，每天节省抽水费用约417元，每年节省费用约15万元，经济效益明显。
4经验总结
（1）细砂回收器的可行性
金龙沟砂石加工系统废水处理实验出水水质检测数据表明：原水经过细砂回收器处理后，水中悬浮物浓度由6～7万mg/L降至4万mg/L以下，极大的减轻了后续处理单元负荷，有效进行了细砂、石粉的回收，提高了细砂产量，产生较好的经济效益。实践证明该工艺作为砂石加工系统废水预处理单元是有效的、可行的。
水电站工程的施工高峰期一般不长，且绝大部分砂石加工系统场地有限，如果修建沉淀池等传统大型构筑物进行废水处理，一方面受场地限制，另一方面使用几年后又将拆除，而采用细砂回收器等成套设备则可以减少这部分损失，减少占地，也可以降低工人劳动强度，一般成套设备使用寿命较长，在服务一个水电项目后可重复利用到其他工程，从总体考虑，可以节省废水处理工程的建设投资。
（二）开展混凝剂投加试验的必要性
砂石加工系统废水产生集中，水力停留时间短，悬浮物含量高，添加混凝剂和絮凝剂加速沉淀是必然选择，在废水处理运行成本中药品支出占重要部分，因此开展混凝剂投加试验是非常必要的，通过试验确定混凝剂和絮凝剂最佳配合比及最佳投药量，有效解决了混凝剂添加的随意性，既避免造成浪费，又确保了废水处理效果。
（三）辐流式沉淀池使用
金龙沟砂石加工系统废水处理因场地限制，2个辐流式沉淀池距离废水预处理单元落差分别为60m和100m，为减少因高差产生的冲击负荷，辐流式沉淀池增加入流流速消减装置和中心管底部消能挡板等消能措施。此外，根据骨料生产废水产量合理分配两个辐流沉淀池的处理水量，串联运行，增加水力停留时间，底泥排入废渣沉淀池，澄清后的水通过三角堰溢流至清水池。
（四）污泥干化
污泥处理为砂石加工系统废水处理的重点亦是难点，本砂石加工系统污泥处理考虑攀西地区日照充足、蒸发量大，污泥产生量较少，污泥处理采用自然干化后外运，从运行情况分析，处理效果满足要求。当前其他类似工程亦有采用成套污泥干化设备进行污泥处理，污泥机械脱水后直接外运。前者优点是处理成本较低，缺点是占地面积较大，沉淀池周边环境较差；后者优点是污泥处理效果好，占地面积小，缺点是建安和运行成本较高。因此污泥处理需考虑处理量、场地、成本等因素，因地制宜。
（五）运行管理
为确保废水处理系统有效运行，成立废水处理系统运行班组，由项目部分管环保的项目副经理负责管理，制定废水处理单元操作规程等管理制度。结合设备的布置及劳动强度，废水处理系统每班配备5名工作人员，其中运行班长1名，负责和其他车间的联络和班组管理；电工1名，负责设备电气操作和水处理单元线路维护等工作；操作工1名，负责药品配置和流量控制、刮泥机运行、清水池抽水泵开启；普工2名，负责废渣沉淀池定期清淤等工作。
5结语
桐子林水电站砂石加工系统克服地理位置特殊，废水处理设施布置场地狭窄、分散等因素，采用“细砂回收+混凝沉淀+干化”的废水处理工艺，利用较低的运行成本较好的解决了砂石加工系统废水存在的环境污染和处理费用高等问题，，该套废水处理工艺具有占地面积小、投资省、运行操作简单等优势，在环境保护、去污减粉、废水回收利用方面取得了一定经验，实现了人工砂石加工系统生产废水零排放的目的。对水电工程砂石加工系统废水处理具有较好借鉴意义。
参考文献：
[1] 陈雯、王丽宏、王刚，构皮滩水电站砂石加工系统废水处理新工艺研究，人民长江，2010年第41卷第22期；
[2] 刘伟、涂明刚，人工砂石加工系统废水处理工艺与设备选型初探，四川水力发电，2008年第27卷第6期；
[3] 徐巋东、田明明、崔滨滨，阿海水电站砂石系统废水处理设计及实施，人民长江，2011年第42卷第23期。