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砂石骨料污水處理零排放設想

來源:嚴海 中國水電八局有限公司
時間:2015-07-28
摘要:建筑離不開砂石骨料,砂石骨料生產必然對環境造成影響,尤其是砂石骨料生產時的污水處理,必須做到真正的循環利用和零排放。新《環境保護法》增加了“推進生態文明建設,促進經濟社會可持續發展”的規定,要求行業在工業化進程中切實加強生態環境保護,生態環保是砂石骨料生產的必由之路。

  關鍵詞:新工藝    強制干化    再生水循環    零排放


  人工砂石加工是水電八局的傳統強項,從70年代至今,水電八局一直走在行業的前列,是人工砂石加工技術的領頭羊,隨著國家對環境保護的要求越來越高、砂石項目的不斷擴張、系統規模的不斷擴大和企業轉型升級對的環保的要求,如果水處理技術還不能得到有效的改善,將不利于水電八局砂石工程的發展,為此,本文作者集多年工作經驗和對污水處理認識,談談對污水處理工藝的設想。


  砂石骨料加工目前采用的主要有干法生產、濕法生產和半干法生產三種方式。干法生產生產工藝:由于除塵設備的密封性能還遠不能完全滿足環保要求,除了對工作人員傷害很大以外、粉塵和噪音對環境的污染比較大。半干法生產:由于大多數礦源石料中含泥和層間夾粉比較多,篩分設備經常會出現篩不透,篩面堵孔和設備板結等現象,嚴重的影響了砂石骨料的質量,由于半干法生產和干法生產在實際運用中存在諸多不足,而且生產過程受天氣影響比較大,所以濕法生產成為砂石骨料加工的首選工藝,既解決了粉塵問題也解決了噪音,但是濕法生產的主要污染源,就是污水處理,水電八局有限公司現有的砂石骨料污水處理工藝,基本延用了傳統的直排式或自然干化等粗放型的處理工藝,水資源得不到重復利用或是利用率不高,浪費嚴重,處理效果不理想,雖經多年的摸索,也引用了一些新設備,處理效果有了一定的改觀,但遠還沒有達到完全零排放的標準和要求。    


  砂石公司阿海砂石系統水處理,采用了新的水處理設備和工藝,大量的污水得到了回收利用,但絮凝物還是采用排放到干化池后自然干化,干化池占地面積大、淤泥干化時間長,干化池存在安全隱患,也沒有達到真正意義上的零排放。


  筆者曾參與建設、運行過大小十幾個砂石系統,尤其是參與并主持了阿海砂石系統水處理工程的工藝設計、設備選型、施工運行后,對砂石系統污水處理有了進一步的認識,因此有了設計一套污水處理零排放系統的想法,它可以實現污水凈化、循環利用、廢砂分級強制干化,節約水資源和降低用水成本。系統調試完成后,可以實現少人甚至無人職守運行。而且系統配置完全國產化,結合砂石系統布置特點,因地制宜的建成占地面積少、運行成本低、設備維護簡單、真正實現零排放要求的污水處理系統。


  工藝要點:主要對砂石加工產生的污水進行集中處理,形成再生水加以循環使用,降低生產成本,對污水中的固體物強制干化、在生產的過程中可以直接進行運輸和處理,大大縮短了沉淀物干化時間,充分發揮了水處理系統的最大功效,達到砂石骨料加工系統對環保的要求。   


  系統配置:回轉格柵器、沉砂箱、脫水篩、旋流器、真空帶式過濾機、平流池、臥式螺旋離心機、水泵、清水池等設備和建筑物。


  1、系統設備及主要構件 


 ?。?)回轉格柵:主要用于清除系統在生產過程中,因各種原因進入污水的超大塊徑石料、泥塊、樹根、塑料袋及生活垃圾等雜質,回轉式格柵機自動化程度高,可實現自動清除功能。這類裝置也可以使用自制簡易的柵欄。


 ?。?)沉砂箱:利用水和固體物料比重不同,使顆粒較大的固體物料在箱體中沉淀,減少進入旋流器的固體物,避免大顆粒堵塞旋流器排料孔,起到減少設備的投入和材料消耗、降低生產成本的作用。沉砂箱的容量,可以根據系統水量的大小和含固量的多少設定。


 ?。?)脫水篩:對沉砂箱里的物料進行脫水處理,便于堆存、運輸和摻和。 在濕法生產中,大量的細砂被沖洗水裹挾帶走,是淤塞河道、荒廢地表的主要成因,回收這部分砂,既解決了砂流失、減少了浪費、節約了成本又解決了污染源,一舉多得,現在通用的脫水設備有脫水篩和洗砂機等機型可供選擇,脫水篩和洗砂機相比較,有處理能力大、脫水快速、維護簡單、運行成本低廉等優勢。所以選用脫水篩對污水中的砂進行回收,既減輕了旋流器的工作負擔和堵孔現象,又能讓污水處理系統運行更加流暢。


 ?。?)旋流器:主要針對污水中≤5mm—0.16≥物料進行固、水分離。旋流器分為型動力和無動力型兩類,在落差≥10米以上,可以選用無動力旋流器。國內現在單體無動力旋流器最大處理量可以達到250 m3/h,污水處理量大時,可以采用多個單體旋流器組合使用。 


 ?。?)真空帶式過濾機:對旋流器處理的≤5mm—0.16≥的固體物料進行連續不間斷脫水,該設備能24小時不停機連續運行,不需要像板框式壓濾機和陶瓷過濾機那樣專門停機處理濾布和陶片,脫水后的物料含水率基本≤8%,可以直接摻入機制砂中調節砂的細度模數。 



  真空帶式過濾機是目前城市污水處理運用得比較多的機型,尤其在化工、冶金、煤選礦選等行業被廣泛使用,與陶瓷過濾機相比較,真空帶式過濾機有效率高、處理能力大、設備結構簡單、容易掌握和操作、維修成本低、可實現遠程監控、無人操作等優點。同等處理能力的設備,價格比陶瓷過濾機低40%左右。  


 ?。?)平流池:經過旋流器處理后的水質并不清澈,水體中的SS:2080mg/L—2297mg/L,主要是絮凝狀懸浮物較多,水體渾濁,為了達到水的循環利用,必須對水中絮凝物進行沉淀、以凈化水質,才能實現水的循環使用。平流池起到了對水體中絮凝狀懸浮物沉降的作用,在實際使用過程中,我們發現離進水口距離遠近與物料沉降顆粒大小有關系,離進水口越遠顆粒越細,離進水口近的物料,可以進入真空帶式過濾機進行干化處理。


  結合阿海砂石系統水處理的運行情況,平流池的容積為900m3,系統生產污水為580m3/h,在不使用外加劑的情況下,能保持6小時左右的清潔再生水。為了保證24小時再生水的循環使用,又增加了四個1000m3容量的沉淀池, 實行了砂石骨料系統連續三班生產和污水處理系統24小時不間斷工作,充分發揮了水處理的功效,取得了很好的經濟效果和社會美贊。                    



 ?。?)臥式螺旋離心機:通過檢測,經平流池沉淀的物料基本上都是≤0.16mm的顆粒,呈淤泥狀,脫水性極差,在砂石料里屬廢棄物。在城市污水處理中,對這類物料的處理,主要選用臥式螺旋離心機進行脫水處理。在本工藝設計中,選用該設備,主要基于臥式螺旋離心機對淤泥的脫水性好、工作連續、處理能力大,主機件基本屬于免維護等特點。



  2、工藝流程:


工藝流程示意圖


  系統生產污水經集中后,匯入沉砂箱,進入沉砂箱的污水,由于水和砂比重不同,較大較重的顆粒狀物體在箱體中沉淀(粗砂),通過箱底的閥門和管道將粗砂送入脫水篩,脫水后的粗砂經溜槽、膠帶機送到指定地點攏堆或裝運。沉砂箱溢流污水和脫水篩分離污水,通過管道或水渠進入旋流器進行固、水分離,經沉砂箱沉降后溢流水中含固量和大粒徑骨料較初始階段減少了很多。經測算溢流水中含固量約為10%,顆狀物粒徑為≤5mm以下,≥5mm的顆粒極少,溢流水中的含固量與沉砂箱容量有直接關系。在離心力的作用下,旋流器將污水進行固、水分離,大于0.16mm以上的固體物由旋流器分離后進入布料管,由真空帶式過濾機進行脫水干化處理,小于0.16mm以下絮狀懸浮物進入平流池進行分級沉降。沉淀后生成的再生水流入清水池,由清水泵送入高位水池供生產系統循環使用,分級沉淀后的絮凝物分別由臥式螺旋離心機和真空帶式過濾機進行干化處理,脫水后的物料含水率細砂在8%左右、淤泥在30%左右,強制干化后的物料可以作為摻和料,調節砂的細度模數,也可以作為制磚料和路基墊層料或其它用途,能達到資源利用的最大化。


  這套水處理系統的最大特點是可以實現24小時不間斷運行,系統對地形要求不高,可以整體布置也可以分散布置。設備運行維護簡單、易掌握,水回收利用率高,使用成本和維修成本較低。而且占地少,經濟效益和社會效益大。對比干法、半干法砂石骨料生產,減少了噪音、粉塵等污染源對環境的影響。


  3、經濟效益  


  根據阿海新源溝砂石系統2010年7~12月砂石系統生產高峰期間,經報表顯示,經濟效益是非常顯著的。


  2010年7月~12月,阿海砂石系統共生產各類骨料301.2萬t,處理污水總量180.7萬m3,攔截泥渣3782t,環境效益可觀;處理后水中懸浮物平均濃度32.5mg/L,污水全部回用,總量達136.9萬m3,平均回收率約76%,按阿海水電站砂石系統生產用水合同單價1.2元/t計算,共計節約水費164.2萬元,經濟效益巨大。工程效益統計表見表1:


表1   工程效益統計表


  2011年阿海項目部全年砂石骨料生產501萬噸,使用業主供水僅為89萬m3,水費106.8萬元,如果按每噸砂石骨料生產用水0.6 m3計算,阿海項目部要向業主購買生產用水300萬噸,水費為360萬元,如果沒有水回收再利用,僅此一項就要向業主多付資金約260多萬。在不到一年半時間就收回全部投資,由此可見,經濟效益十分顯著。


  4、 投資估算


  以阿海砂石水處理系統為例,污水處理設計能力為400t/h、實際污水量580t/h,平流池容積為900m3、清水池容積為200m3,水處理系統投資估算見表2:


表2


  *   為了保證系統24小時連續供水,增加了四個1000立方水池。投資約:65萬元、總投資約255萬元(RMB)。


  5、結論: 


  該工藝流程的優點,盡量減少水泵的使用,眾所周知,水泵在砂石骨料污水處理中運用比較多,水泵在使用過程中磨損銹蝕等原因,經常發生機械故障、造成工作不連續、維修量大,減少了泵的使用,相對的減少了運行環節,減少了設備使用和故障點,由于選用的新型水處理工藝和設備,設備間落差小、系統布置緊湊、占地面積少,可以集中布置,也可以分散布置。除旋流器需要10米落差外,其他設備基本不需要落差,只要污水能自然進入下一環節即可。 該污水處理系統可以完全實現真正意義上的污水零排放。處理后的再生水SS:約35mg/L,達到國家(GB8978-1996)規定的一級排放標準,即SS≤70mg/L。   


  通過阿海新源溝砂石系統對污水處理系統新工藝和新設備的論證,各項數據顯示,新型的污水處理工藝為企業創造了經濟價值和社會價值,減少了砂石骨料加工對環境的影響,利國利民利企業,希望該水處理工藝能在下一個新砂石加工系統得到運用和驗證。


編輯:金哲

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