Plate and frame chamber diaphragm filter presses
1 Overview
巴塘水電站位于金沙江上游河段西藏自治區和四川省的界河上,以發電為主,為二等大(2)型工程。電站裝機750MW,多年平均發電量為33.75億kWh,裝機年利用小時4500h。巴塘水電站混凝土、大壩過渡料、大壩反濾料高峰時段月均澆筑(填筑)強度分別為4.7萬m3、2.39萬m3、3.10萬m3,砂石加工系統規模應滿足三者疊加后砂石骨料的需求。砂石加工系統成品骨料生產能力不低于700t/h,毛料處理能力不低于850t/h,為大型人工砂石加工系統。
巴塘水電站砂石系統廢水產生主要為破碎車間的碎石沖洗、篩分車間粗骨料沖洗、成品砂沖洗以及各車間降塵用水、清理用水等,高峰期用水量約800m3/h,考慮砂石系統各車間沖洗用水消耗和噴霧降塵、場地沖洗用水消耗,損耗率按20%計算,產生廢水量約685m3/h,廢水中主要為砂石沖洗產生的石粉、泥沙等懸浮物,經實測,懸浮物濃度大于70000mg/L。巴塘水電站位于金沙江上游河段,根據其環境影響報告書及批復文件要求,水域環境功能執行地表水環境質量標準為II類標準,各類廢(污)水禁止排入金沙江。整個生產過程形成的生廢水主要為沉淀物及懸浮物SS,不存在化學污染。本工程廢水處理后的中水滿足SS<100mg/L的回用和“零”排放的生態環保要求。
2 廢水處理方案對比
2.1 廢水濃縮工藝對比人工骨料廢水處理是廢水懸浮物在添加絮凝藥劑后,泥渣比阻降低,沉淀速度加快,在水中濃縮沉淀分離成泥渣,并經脫水設備將泥渣脫水的過程。主要有平流沉淀池、輻流沉淀池和高位濃縮罐等三種方式。
(1)平流沉淀池:優點是處理廢水量不限,沉淀效果好,平面布置緊湊,施工方便,造價低,加絮凝藥劑量較少。缺點是占地面積大,工作量大,機械排泥,浸于水中的設備和驅動件易生銹和腐蝕,進出配水不易均勻。
(2)輻流沉淀池:優點是沉淀效果好,日處理量大,加絮凝藥劑量較少,機械排泥,運行較好,設備較簡單。缺點是占地面積較大,池水水流速度不穩定,底部刮泥、排泥設備復雜。
(3)高位濃縮罐:優點是占地面積小,結構簡單,布置緊湊,污泥濃縮效果好,處理效率高,操作簡單,故障率低,循環水水質好,造價較低。缺點是加絮凝藥劑量較多,廢水需泵送提升罐頂,能耗高。三種廢水沉淀方式均能滿足要求,但受金沙江上游“白格”堰塞湖影響,砂石加工系統面積縮小,平流沉淀池和輻流沉淀池需面積較大,使用面積受限,影響沉淀效果;高位濃縮罐占地面積小,工藝可靠、穩定,運行管理難度小,故選用高位濃縮罐。
2.2 脫水設備對比人工骨料濃縮泥渣脫水設備主要有帶式壓濾機、盤式真空過濾機和廂式壓濾機三種機械脫水設備。
(1)帶式壓濾機:優點是連續自動運行,操作和維護簡單,低噪音,低能耗,使用壽命長,輔助設備和投資小。缺點是占地面積大,泥餅含水率高(需場地晾曬),污泥回收率較低,絮凝藥劑耗損高,運行成本高,反沖洗水量大。
(2)盤式真空過濾機:優點是連續自動運行,勞動強度低,操作條件好,絮凝藥劑耗損少,標準盤式過濾單元,互換性強。缺點是設備能耗大,設備結構復雜,輔助設備多,設備費用高,泥餅含水率高(需場地晾曬),反沖洗水量大,工作量大,進料濃度高。
(3)廂式壓濾機:優點是占地面積小,過濾效率和效果好,濾餅含水率低,進料濃度范圍廣,設備和運行成本低,土建費用低,設備穩定性好,便于維護和檢修。缺點是間歇操作,不能連續工作,人工半自動輔助卸泥餅,勞動強度大,絮凝藥劑耗損較高。本工程場面面積受限,結合三種設備處理特點,廂式壓濾機泥餅處理量最大、濾餅含水率最低、運行成本適中,本工程選用廂式壓濾機脫水設備。
2.3 廢水處理方案優選根據以上比較,平流沉淀池+脫水設備,輻流沉淀池+脫水設備,高位濃縮罐+脫水設備等三種廢水處理工藝各具優缺點,結合本工程實際,采用高位濃縮罐+廂式壓濾機的工藝進行巴塘水電站砂石骨料加工系統人工骨料生產的洗砂廢水處理。
3 廢水處理工藝設計
3.1 廢水處理工藝流程生產廢水處理系統主要包括細沙回收系統、廢水收集系統、廢水沉淀系統、加藥系統、機械壓濾系統、中水回用系統、淤泥干化系統及其他輔助設備設施組成。砂石料加工系統生產廢水首先經過細砂回收裝置,對大顆粒細骨料進行回收,經細砂回收后的廢水通過廠區內的排水溝匯集入廢水收集系統,用渣漿泵提升至高位濃縮罐進行沉淀處理。為加速沉淀,縮短沉淀時間,在高位濃縮罐頂端添加PAC藥劑以加快懸浮物沉淀速度,懸浮物在絮凝劑作用下沉淀至高位濃縮罐椎斗底部形成污泥層。高位濃縮罐內沉淀處理后的中水通過出水槽進入出水管道自流至中水池,高位濃縮罐底部泥漿通過排泥管道和渣漿泵提升至板框壓濾機進行脫水處理,板框壓濾機凈化后的中水通過排水管道自流至中水池,作為砂石系統生產用水回用,泥餅干化后通過自卸汽車運至渣場堆存,中水池中的水通過回用泵提升至砂石系統生產車間循環利用。生產廢水處理系統工藝流程詳見圖1。
3.2 廢水處理工藝設計
3.2.1 細砂回收系統本工程人工砂生產線采用濕法生產工藝,但洗砂過程中會使0.16mm以下細砂嚴重流失。因此,不僅影響各粒徑砂子的含量,造成細度模數偏粗,而且造成大量細砂排放,增加泥水分離環節的負擔和處理難度。細砂回收是砂石加工系統生產廢水處理工藝的首要環節,也是調整砂細度模數和石粉含量的重要環節。細砂回收機的主要作用是對回收細砂清洗、脫水、分級,能夠回收洗砂機流失的0.16mm以下石粉和細砂,降低廢水濃度,提升經濟效益。本工程配置3臺ZX250-B細砂回收機,單臺ZX250-B細砂回收機處理廢水能力250m3/h,細砂回收能力為25t/h以上,提高細砂產量約10%。
3.2.2 廢水收集系統砂石加工系統生產廢水經排水溝匯集入容量為60m3的錐底廢水收集池,池內設置電動攪拌裝置防止廢水沉淀,配置2臺XPA200-150渣漿泵。單臺渣漿泵流量160~400m3/h,最大揚程20m。
3.2.3 廢水加藥絮凝系統生產廢水經錐底廢水收集池渣漿泵提升至高位濃縮罐頂部的廢水加藥絮凝系統,廢水加藥絮凝系統由1臺容量3.0m3攪拌罐和1臺容量7.0m3混合藥劑液儲罐組成。在高位罐混流槽起點經人工手動控制閥門自動加入絮凝藥劑,加藥廢水在高位罐混流槽中發生混凝反應,廢水的懸浮物在絮凝和助凝藥劑作用下變成易沉淀的物質,最終流入高位濃縮罐內。
3.2.4 濃縮分離系統濃縮泥水分離是廢水處理工藝的關鍵環節,設置2臺高位濃縮罐,單個高位濃縮罐直徑7.2m,單個高位濃縮罐容量為300m3,可滿足800m3/h廢水處理需要。生產加藥廢水從高位濃縮罐頂部中心進水、四周排水。在高位濃縮罐穩流筒內,廢水絮凝后的大絮團顆粒在重力作用下沉降到罐體下部,上層水變為澄清中水溢流至周邊排水管至中水回用池,濃縮泥漿自高位濃縮罐底部排出,經渣漿泵壓入廂框壓濾系統,2臺渣漿泵為80SYAG75Q-55,流量160m3/h,揚程75m。
3.2.5 廂框壓濾系統廂式壓濾機是進行濃縮大絮團污泥中自由水與污泥分離開的脫水設備[4]。本工程污泥壓濾系統配置4臺XMZF500/1500-UB廂框壓濾機,單臺壓濾機過濾面積為500m2,濾室容積8.8m3,處理能力8.5m3/h。經渣漿泵壓入廂框壓濾機,經壓濾后的中水回流至中水回用池,泥餅干化后運至棄渣場規范堆存。
3.2.6 中水回用系統本工程砂石加工系統廢水處理后的中水全部用于生產,中水回用系統配置1座中水回用池,凈空尺寸為20m×10m×5m,有效容量900m3,在鄂破附近高程2460m配置1座容積1000m3清水補水池。中水經3臺250ZXP350-65型離心泵(流量350m3/h,揚程65m)提升至砂石系統生產系統循環再利用。
4 廢水處理系統應用效果本工程砂石加工系統生產廢水為800m3/h,廢水中主要污染物為懸浮物,采用“細砂回收+高位濃縮罐+機械壓濾脫水”廢水處理工藝,系統處理能力滿足持續生產要求,實現廢水處理后的中水滿足SS<100mg/L的回用標準,污泥干化外運,實現了中水經砂石供水系統全部循環再利用。
5 Conclusion
水電工程人工砂石加工系統生產的廢水具有處理量大、懸浮物(SS值)含量高、處理難度高等特點,直接排放會造成所在區域河流水質污染,因此,生產廢水的處理一直是困擾水電工程人工砂石加工系統生產的難題。經對廢水懸浮物含量分析和處理設備性能與處理工藝對比分析,結合本工程實際,采用“細砂回收+高位濃縮罐+機械壓濾脫水”的廢水處理工藝,在水電站砂石系統中應用效果顯著滿足砂石系統生產廢水連續處理需求,經處理后的中水水質優良,達到了SS<100mg/L回用標準。該系統具有處理能力大、運行穩定,對不同濃度廢水的適應性較好,且占地面積小,土建施工費用低,建設周期短等優點,實現了高效率、低成本運行,達到了廢水處理后循環利用和“零”排放的生態環保要求,為大型人工砂石系統生產廢水處理樹立了“亮點”標桿,為巴塘水電站創建“綠色金上”奠定了堅實基礎。
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