混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝應(yīng)用
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摘要:目前對(duì)于混凝土攪拌車沖洗廢水的處理尚無成熟有效的工藝。以金沙江白鶴灘水電站為例，從混凝土攪拌車沖洗廢水水質(zhì)特性出發(fā)，根據(jù)廢水污染因素的類型，通過調(diào)研混凝土攪拌車沖洗廢水常用的預(yù)處理設(shè)備，參考類似生產(chǎn)廢水處理方案，提出了一種新型的混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝，即砂石分離機(jī)+DH高效污水凈化器+板框壓濾機(jī)的處理工藝;并結(jié)合該工藝在白鶴灘水電站的實(shí)際應(yīng)用情況，從系統(tǒng)運(yùn)行管理、創(chuàng)新混凝土攪拌車監(jiān)管手段、工藝優(yōu)化等方面進(jìn)行了總結(jié)。相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供類似工程借鑒。
關(guān)鍵詞:沖洗廢水處理;混凝土攪拌車;工藝研究;白鶴灘水電站
1研究背景
金沙江是長江的上游河段，上起青海省玉樹縣直門達(dá)，下至四川省宜賓市［1］，特殊的地理位置決定了金沙江流域的水環(huán)境質(zhì)量是長江中下游地區(qū)一道重要的生態(tài)屏障。根據(jù)相關(guān)流域規(guī)劃，金沙江共規(guī)劃25個(gè)梯級(jí)電站，在金沙江水利水電項(xiàng)目開發(fā)過程中，水污染治理對(duì)于水環(huán)境保護(hù)、水環(huán)境質(zhì)量的改善起到非常重要的作用。水利水電項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)過程中，水污染物主要來源于生活污水、砂石混凝土生產(chǎn)廢水、機(jī)修廢水、混凝土攪拌車沖洗廢水等。目前生活污水、砂石混凝土生產(chǎn)廢水、機(jī)修廢水等處理工藝已經(jīng)較為成熟，應(yīng)用也較為廣泛，廢水經(jīng)處理后均能滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。而混凝土攪拌車沖洗廢水的處理在水利水電行業(yè)目前還屬于被忽視的部分，混凝土攪拌車沖洗廢水未經(jīng)處理或超標(biāo)排放現(xiàn)象普遍，且對(duì)混凝土攪拌車沖洗產(chǎn)生廢水處理工藝的研究基本沒有，更多的是針對(duì)混凝土攪拌車沖洗裝置的研究，例如葛玨遜［2］、陳棉生［3］、楊昌賢［4］等人均提出了一種混凝土攪拌車清洗裝置，沙峰［5］提出了一種混凝土攪拌車沖洗裝置，閔夢(mèng)蝶［6］提出了一種混凝土攪拌車清洗平臺(tái)，王亮［7］等提出了一種高效的混凝土攪拌車自動(dòng)清洗裝置，韓小華［8］等提出了用于清洗混凝土攪拌車的清洗裝置?；炷翑嚢柢嚊_洗廢水處理的問題亟需解決，筆者團(tuán)隊(duì)根據(jù)白鶴灘水電站根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)實(shí)際情況，對(duì)混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝進(jìn)行了研究，并對(duì)工藝應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)，以期推動(dòng)混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝研究與應(yīng)用的發(fā)展。
2混凝土攪拌車沖洗廢水特性
混凝土攪拌車沖洗廢水主要污染物為pH、SS，污染因素比較單一，但鑒于高濃度懸浮物、偏堿性的廢水特性，如不處理直接排放，會(huì)對(duì)水環(huán)境造成污染。以金沙江白鶴灘水電站為例，根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，攪拌車沖洗廢水SS濃度約為10000～40000mg/L，pH值約為11。白鶴灘工程建設(shè)高峰期，混凝土攪拌車約100臺(tái)，單臺(tái)攪拌車容量一般為9～12m3，按每天每臺(tái)車沖洗一次，每次沖洗水量為容量的1/2，按最大廢水量估測(cè)，白鶴灘水電站混凝土攪拌車沖洗廢水量約為600m3/d。
3混凝土攪拌車沖洗廢水處理目標(biāo)
以金沙江白鶴灘水電站為例，混凝土攪拌車沖洗廢水水量較大、偏堿性且SS濃度較高，考慮清潔生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、提高水資源利用率等因素，擬將混凝土攪拌車沖洗廢水處理后回用，不外排;同時(shí)，由于混凝土攪拌車沖洗用水本身除SS濃度不宜過高外無其他特殊要求，因此，設(shè)計(jì)混凝土攪拌車沖洗廢水系統(tǒng)時(shí)暫時(shí)只考慮SS一項(xiàng)指標(biāo)，確定廢水經(jīng)處理后達(dá)到GBT18920－2002《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》洗車標(biāo)準(zhǔn)后回用于攪拌車沖洗，并參考其他工程經(jīng)驗(yàn)，確定出水SS濃度小于100mg/L，后期根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，再確定是否增加pH調(diào)節(jié)裝置，對(duì)廢水中酸堿性進(jìn)行調(diào)控。
4混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝研究
通過調(diào)研國內(nèi)混凝土攪拌車沖洗廢水常用預(yù)處理設(shè)備，發(fā)現(xiàn)混凝土攪拌車沖洗廢水與砂石加工生產(chǎn)廢水具有相似性，參考砂石加工生產(chǎn)廢水處理工藝、處理效果等，經(jīng)研究，初定砂石分離機(jī)+自然沉淀法、砂石分離機(jī)+輻流沉淀池法、砂石分離機(jī)+DH高效污水凈化器處理法等3種工藝進(jìn)行混凝土攪拌車沖洗廢水處理。
4．1自然沉淀法
自然沉淀法采用砂石分離機(jī)+一級(jí)沉砂+二級(jí)沉淀+清水池的處理工藝?；炷翑嚢柢嚊_洗廢水經(jīng)砂石分離機(jī)預(yù)處理后，采用一、二級(jí)平流沉淀進(jìn)一步處理，二級(jí)沉淀池上清液進(jìn)入清水池后回用，沉淀污泥采取自然干化處理后運(yùn)至棄渣場(chǎng)進(jìn)行堆存。具體工藝流程如圖1所示。
4．2輻流沉淀池法
輻流沉淀池法采用砂石分離機(jī)+輻流沉淀+清水池的處理工藝，沖洗廢水經(jīng)砂石分離機(jī)預(yù)處理后，采用輻流沉淀池進(jìn)一步處理，輻流沉淀池上清液進(jìn)入清水池回用，沉淀池底部污泥經(jīng)渣漿泵，加壓至脫水設(shè)備，脫水干化處理后形成泥餅，泥餅運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)堆存。
4．3DH高效污水凈化器處理法
DH高效污水凈化器處理法采用砂石分離機(jī)+DH高效污水凈化器+清水池的處理工藝，沖洗廢水經(jīng)砂石分離機(jī)預(yù)處理后，與混凝劑充分混合進(jìn)入DH高效污水凈化器進(jìn)行處理，凈化器頂部上清液進(jìn)入清水池后回用于攪拌車沖洗;底部濃縮污泥進(jìn)入污泥池經(jīng)渣漿泵加壓至脫水設(shè)備，脫水干化處理后形成泥餅，泥餅運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)堆存。具體工藝流程示于圖3。
4．4綜合比選分析
根據(jù)金沙江白鶴灘水電站混凝土攪拌車沖洗廢水的特性及處理目標(biāo)，綜合考慮處理效果、占地面積、污泥處置、現(xiàn)場(chǎng)文明施工要求等因素，3種處理方案比選情況列于表1。根據(jù)白鶴灘水電站實(shí)際情況及當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)，經(jīng)比選分析，占地面積、污泥含水率、現(xiàn)場(chǎng)文明施工等方面是白鶴灘水電站混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝比選的關(guān)鍵性因素，由于白鶴灘水電站位于河谷河段，兩岸可用施工場(chǎng)地受限，且現(xiàn)場(chǎng)文明施工形象要求嚴(yán)格，白鶴灘水電站混凝土攪拌車沖洗廢水處理設(shè)計(jì)最終采用砂石分離機(jī)+DH高效污水凈化器+板框壓濾機(jī)的處理工藝。
5混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝應(yīng)用
根據(jù)白鶴灘水電站建設(shè)布置規(guī)劃，在壩下荒田工區(qū)設(shè)置1套混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環(huán)利用系統(tǒng)，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為30m3/h，具體構(gòu)筑物、設(shè)備參數(shù)及應(yīng)用情況如下。
5．1主要設(shè)備參數(shù)
(1)砂石分離機(jī)。系統(tǒng)設(shè)置砂石分離機(jī)1臺(tái)，處理能力為30m3/h，基礎(chǔ)尺寸為5．5m×2．2m，主要將沖洗廢水混合物中的砂、石和水進(jìn)行分離，分別送至儲(chǔ)砂、儲(chǔ)石槽及廢水調(diào)節(jié)池，實(shí)現(xiàn)廢水預(yù)處理的功能。(2)DH高效污水凈化器。系統(tǒng)設(shè)置DH高效污水凈化器1臺(tái)，型號(hào)DH－SSQ－30，處理能力為30m3/h，水力停留時(shí)間為20～30min，進(jìn)水水質(zhì)SS濃度要求低于10000mg/L;廢水經(jīng)離心分離、重力分離、污泥濃縮等處理過程后，從凈化器頂部排出經(jīng)處理后的清水，從底部排出濃縮污泥。(3)板框壓濾機(jī)。系統(tǒng)設(shè)置板框壓濾機(jī)1套，型號(hào)XMYZB50/800－UB，過濾面積50m2，慮室數(shù)量49個(gè)，慮室容積640L，尺寸為8．5m×5．7m;基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)備平臺(tái)為鋼結(jié)構(gòu)，平臺(tái)上方設(shè)置彩鋼瓦雨棚，主要將污泥池的污泥進(jìn)行壓縮干化，壓出的泥餅直接排出，運(yùn)至棄渣場(chǎng)堆棄。
5．2處理工藝應(yīng)用效果
受混凝土攪拌車傾倒是否徹底、沖洗車數(shù)不均衡等因素影響，混凝土攪拌車沖洗廢水中顆粒物(粒徑10mm以下)濃度不穩(wěn)定，水質(zhì)波動(dòng)范圍較大。為準(zhǔn)確分析工藝應(yīng)用效果，分別選取5個(gè)不同時(shí)間，在系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行，即3臺(tái)混凝土攪拌車同時(shí)沖洗的情況下采樣，進(jìn)行工藝應(yīng)用效果對(duì)比分析，具體情況如下。
5．2．1砂石分離機(jī)預(yù)處理效果分離前進(jìn)水水樣為混凝土攪拌車沖洗廢水原水水樣，分離后出水水樣為經(jīng)砂石分離機(jī)處理后匯入調(diào)節(jié)池混合前水樣，通過多組廢水樣品分析，廢水經(jīng)過砂石分離機(jī)處理以后，廢水中顆粒物去除情況列于表2。從表2看出:混凝土攪拌車沖洗廢水中顆粒物的濃度不穩(wěn)定，波動(dòng)性較大，遠(yuǎn)超出所選用的DH高效污水凈化器進(jìn)水水質(zhì)濃度限值，需設(shè)置預(yù)處理裝置以降低廢水濃度負(fù)荷;砂石分離機(jī)對(duì)廢水中顆粒物去除率在50%～70%之間，廢水經(jīng)砂石分離機(jī)預(yù)處理后，顆粒物濃度基本能穩(wěn)定在DH高效污水凈化器進(jìn)水水質(zhì)濃度限值左右。通過多組廢水樣品分析，廢水經(jīng)過砂石分離機(jī)處理以后，廢水中不同粒徑顆粒物去除情況列于表3。從表3看出:砂石分離機(jī)對(duì)于粒徑2．5mm以上的顆粒物去除率達(dá)到了100%，對(duì)于粒徑0．315～2．500mm之間的顆粒物去除率達(dá)到了99%以上，對(duì)于粒徑0．160～0．315mm之間的顆粒物去除率達(dá)到了95%以上，對(duì)于粒徑在0．160mm以下的顆粒物，去除率為70%左右。在砂石分離后的廢水中，粒徑在0．160mm以下的顆粒物質(zhì)量占廢水總顆粒物質(zhì)量的90%左右，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行分析，砂石分離機(jī)對(duì)于粒徑0．160mm以上的顆粒物去除效果較好，而對(duì)于粒徑0．160mm以下的微小顆粒物，去除效果相對(duì)較差。
5．2．2DH高效污水凈化處理效果進(jìn)水水樣為調(diào)節(jié)池混合后水樣，出水水樣為DH高效污水凈化處理后水樣，通過多組廢水樣品分析，廢水中顆粒物去除情況見表4。從表4可看出:DH高效污水凈化器對(duì)于廢水中細(xì)顆粒的去除率能達(dá)到99%以上，出水水質(zhì)中SS濃度低于100mg/L，達(dá)到GBT18920－2002《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，滿足回用要求。
5．3建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用
白鶴灘水電站荒田混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環(huán)利用系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用約為178．59萬元，其中，主要構(gòu)筑物及配套設(shè)施建設(shè)費(fèi)用約98．32萬元，主要設(shè)備采購費(fèi)用約72．20萬元，設(shè)備安裝費(fèi)用約8．07萬元，考慮聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、棄渣轉(zhuǎn)運(yùn)等，混凝土攪拌車沖洗費(fèi)用約為27元/臺(tái)。
5．4運(yùn)行管理創(chuàng)新
白鶴灘水電站為加強(qiáng)混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環(huán)利用系統(tǒng)的運(yùn)行管理，將混凝土攪拌車沖洗列入施工區(qū)環(huán)境保護(hù)巡點(diǎn)項(xiàng)目，納入到環(huán)境保護(hù)考核、獎(jiǎng)懲工作范圍內(nèi)，并借助施工區(qū)現(xiàn)有車輛定位及軌跡跟蹤系統(tǒng)，開發(fā)了混凝土攪拌車沖洗記錄功能，實(shí)現(xiàn)了混凝土攪拌車沖洗自動(dòng)記錄、公開可查和違規(guī)沖洗可軌跡追溯等功能，保障了混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環(huán)利用系統(tǒng)有效運(yùn)行。
5．5優(yōu)化建議
混凝土攪拌車沖洗廢水中的顆粒物具有水泥凝結(jié)的特性，需定期對(duì)調(diào)節(jié)池、DH高效污水凈化器進(jìn)行檢修，清除調(diào)節(jié)池底部、DH高效污水凈化器側(cè)壁板結(jié)的泥塊。為保證混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環(huán)利用系統(tǒng)連續(xù)有效運(yùn)行，調(diào)節(jié)池和DH高效污水凈化器檢修工作應(yīng)交錯(cuò)進(jìn)行;同時(shí)，在砂石分離機(jī)與DH高效污水凈化器之間、調(diào)節(jié)池與污泥池及清水池之間分別增加備用管路。在調(diào)節(jié)池清淤檢修時(shí)，關(guān)閉調(diào)節(jié)池進(jìn)水閥門，開啟砂石分離機(jī)與DH高效污水凈化器之間的備用管路，砂石分離后的出水直接進(jìn)入DH高效污水凈化器進(jìn)一步處理。在DH高效污水凈化器清淤檢修時(shí)，開啟調(diào)節(jié)池與污泥池之間的備用管路，調(diào)節(jié)池底部污泥通過污泥泵抽至污泥池，再經(jīng)渣漿泵抽至板框壓濾機(jī)做進(jìn)一步處理，調(diào)節(jié)池上部清水通過清水泵抽至清水池，以此保證混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環(huán)利用系統(tǒng)有效運(yùn)行。
6結(jié)語
混凝土攪拌車沖洗廢水污染因素比較單一，具有高濃度懸浮物、偏堿性的廢水特性。綜合考慮處理效果、占地面積、運(yùn)行管理等，白鶴灘水電站攪拌車沖洗廢水處理采用了砂石分離機(jī)+DH高效污水凈化器+板框壓濾機(jī)的處理工藝。應(yīng)用實(shí)踐表明:該工藝可有效處理混凝土攪拌車沖洗廢水，并可實(shí)現(xiàn)廢水處理后循環(huán)利用，節(jié)水、減排效益顯著，對(duì)混凝土攪拌車沖洗廢水處理具有重要的借鑒意義。
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作者：陳洋 王瑋 朱亞鵬 歐陽秋平 羅龍海 單位：中國三峽建設(shè)管理有限公司
