砂石加工系统废水处理研究范文

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摘要：

砂石加工系统在生产中会产生悬浮物含量极高的废水，如不进行处理直接排放，将会污染河流水质。本文针对其生产废水处理工艺与设备选型进行了探索，为砂石加工系统生产废水处理的设计提供了参考。

关键词：

废水处理；工艺设计；自然沉淀；固液分离；构筑物选择；设备选型

1概述

砂石加工系统不论是半干法生产还是湿法生产工艺，在生产过程中都会用到大量的冲洗水和降尘用水。除极少量消耗于生产过程外，大部分的水将与物料中的细颗粒混合，形成生产废水。废水一般不含化学污染成分，但浊度远远高于国家地表水排放标准，若不作任何处理直接排放，日积月累将会淤积河流，影响水质，因此需对生产废水进行净化处理，循环利用，以创造良好的经济效益和社会效益。砂石加工系统生产废水处理既要达到规定的回收率、回收水质或废水达标排放的标准，又要体现工艺先进、技术可行、运行可靠、节约投资的原则，因此废水处理工艺流程的设计与构筑物及设备的选择很重要。笔者根据三峡工程下岸溪砂石系统、构皮滩电站烂泥沟人工砂石系统、向家坝水电站砂石系统、小湾水电站砂石系统、彭水水电站砂石系统、官地水电站砂石系统、四川大岗山水电站砂石系统、金安桥水电站砂石系统、阿海水电站砂石系统、梨园水电站砂石系统等十多个系统的生产废水处理系统的设计、建设、运行与试验检测，对砂石加工系统废水处理工艺设计与设备选型问题进行总结和探讨。

2废水处理工艺

废水处理的方式按原理分为物理法、化学法和生物法。砂石加工系统生产废水因不含化学成分，处理方式一般只采取物理法，即利用物理作用分离废水中主要呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。根据每个项目的气候、地形地势条件、料源岩性特点，结合多年的运行管理经验，归纳总结了三种废水处理及回收利用工艺。即预沉（粗、细砂回收）+浓缩（细砂及石粉回收）+干化池+清水回收利用；预沉（粗、细砂回收）+浓缩（细砂及石粉回收）+机械脱水+清水回收利用；预沉（粗、细砂回收）+浓缩（细砂及石粉回收）+尾渣库+清水回收利用等三种工艺方式。以上三种工艺都是分级处理方式，能处理高浓度、高浊度的废水，且能确保废水处理效果，处理后的清液SS＜50mg/L，可以循环利用，回收利用率高达90%以上。但各有优缺点：第一种处理工艺，必须有设置尾渣库的自然地形、地势条件；第三种工艺操作运行较简单，但占地面积庞大，废渣处理方面将受到当地气候的限制，在常年平均气温不高，雨季较长，雨量较大的地区，对废渣的自然干化脱水有十分不利的影响，会极大限制废水回收系统的正常运行；常用的第二种处理工艺，虽然工程投资比较高，但因机械脱水干化不受天气和气温的影响，占地面积小，可有效保证水回收系统的正常运行。其污泥干化效果好，过滤出的固体颗粒含水率控制在16%以下。可以通过胶带机连续运输至指定堆场或均匀添加到砂中。尤其是石粉，可以灵活调节成品砂的石粉含量和细度模数。特别是改善RCC混凝土的性能时，起到举足轻重的作用。工艺的灵活性、先进性与经济效益、社会效益得到有机结合。

3自然沉淀构筑物型式的比较、选择

用于自然沉淀的处理构筑物的类型众多，目前用于砂石加工系统的废水处理构筑物主要为平流式沉砂池、沉淀池（根据水流方向分为：平流式沉淀池、辐流式沉淀池、竖流式沉淀池）和斜管（板）沉淀池（见表1）。

4固液分离方式及设备选择

设备固液分离（机械脱水）的方式有过滤、离心分离以及反渗透法。在砂石加工系统废水处理工艺中应用比较广泛的设备主要有：螺旋分级机、水力旋流器、压滤机（板框式以及箱式压滤机）、陶瓷过滤机、橡胶带式真空过滤机等等。

4.1螺旋分级机

螺旋分级机则兼有洗砂、分级和脱水的作用。螺旋分级机按其溢流堰相对高度分为高堰式（溢流堰高于下轴承）、沉没式（溢流水面淹没螺旋）和低堰式（溢流堰低于下轴承）三种。另外，还可按其螺旋轴的数目或头数分为单头螺旋、双头螺旋分级机。一般螺旋分级机的转速较低洗砂机的转速较高，下端装搅拌叶桨，宽溢流口、长机身，利于脱水。各类分级机的适用范围见表2。螺旋分级机用于洗砂和脱水时，一般按返砂量计算其生产能力，按溢流速度验算其控制粒径和允许进料流量。当分级机用于砂的分缀时，则需同时验算返砂量与溢流量。选择螺旋分级机时，除按公式计算外，还应参照类似加工厂螺旋分级机实际数据进行校核。

4.2水力旋流器

水力旋流器是分级机的一种型式，利用离心力进行分级，用于细粒料的分级和脱水。其溢流粒径范围一般用于浓缩料浆和回收细砂，水力旋流器脱水后砂的含水率约为20～26%。水力旋流器规格由生产能力和溢流粒径来确定。生产能力较大和溢流粒径较粗时，选用大型旋流器，反之选用小型的。如生产能力大而溢流粒径小时，则可采用小型的旋流器组。水力旋流器的分级效率约30～50%。由于旋流器易损坏，因此要适当考虑备用。

4.3压滤机

压滤机分为板框压滤机、厢式压滤机和立式压滤机三类。压滤机的基本原理是：压滤机由多块滤板和滤框叠合组成滤室，并以压力为过滤推动力的过滤机。混合液流经过滤介质（滤布），固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液。压滤机一般用作砂石系统废水处理中固液分离的最后机械处理模式。将物料通过压力来过滤，特别对于粘细物的分离，有其独特的优越性。与其它固液分离设备相比，压滤机过滤后的泥饼有更高的含固率和优良的分离效果。能对污泥和石粉进行最终的脱水处理，达到装车运输要求，分离出来的水可以直接排放或回收利用。

4.4陶瓷过滤机

陶瓷过滤机也是废水处理中污泥和石粉的最后机械处理模式，该类型设备不但能对污泥和石粉进行最终的脱水处理，达到装车运输要求，同时压滤水也可以直接排放或回收利用。而且还具有处理量大，操作简单，能连续作业的优点。

4.5转筒式离心机

转筒式离心机采用的是离心浓缩法。离心浓缩法是利用污泥中的固体即污泥与其中的液体即水之间的密度有很大的不同，因此在高速旋转的离心机中具有不同的离心力，从而可以使二者分离。一般离心浓缩机可以连续工作，出泥的含固率可达4%以上。

4.6橡胶带式真空过滤机

胶带式过滤机由橡胶滤带、真空箱、驱动辊、胶带支承台、进料斗、滤布调整装置、驱动装置、滤布洗涤装置、机架等部件构成。环形胶带由电机经减速拖动连续运行，滤布铺敷在胶带上与之同步运行。胶带与真空室滑动接触（真空室与胶带间有环形摩擦带并通入水形成水密封），当真空室接通真空系统时，在胶带上形成真空抽滤区；料浆由布料器均匀地布在滤布上，在真空作用下，滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇总并由小孔进入真空室，固体颗粒被截留而形成滤饼；进入真空的液体经气水分离器排出。随着橡胶胶带移动已形成的滤饼依次进入滤饼洗涤区、吸干区；最后滤布与胶带分开，在卸滤饼辊处将滤饼卸出；卸除滤饼的滤布经清洗后获得再生；再经过一组支承辊和纠偏装置后重新进入过滤区。橡胶带式真空过滤机具有连续运行、连续过滤的特点。生产过程的过滤、洗涤、卸渣、滤布清洗随胶带的运行可依次完成，过滤出的固体颗粒含水率可以控制在16%以下，可以通过胶带机连续运输至指定堆场。过滤效率得到提高，相应的运行成本也得到有效控制，其在矿山和砂石系统废水废渣处理中都得到了成功应用。

5结束语

根据砂石加工系统工艺流程的变化、特点以及生产原料岩石类型的区别，生产系统的用地范围大小等，在废水处理工艺设计时，建议将沉淀与设备固液分离（机械脱水）方式相结合，即先将一部分粗颗粒沉淀分离，细颗粒通过浓缩后再利用机械方式进行脱水。对构筑物的选取和设备选择要根据砂石加工系统的具体特点而定。既要保证废水处理系统的正常运行又要控制运行成本，最大程度实现节能减排。

参考文献：

[1]水利水电工程施工组织设计手册.水力电力出版社.

[2]李志，张静，陈雄波.水利水电工程施工期砂石料加工废水处理工艺与实践.人民黄河，2010（02）.

[3]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（06）.

作者:宁梅珍 单位:中国水利水电第八工程局有限公司