龙滩工程大法坪——砂石加工废水处理创新技术

兰 芳

（葛洲坝集团第五工程有限公司，湖北　宜昌　443002）

摘 要：大法坪砂石加工系统是广西龙滩水电站的特大型砂石系统，是国内外水电建设史已建最大的砂石加工系统，处理能力2750t/h，成品骨料生产能力2250t/h，废水处理能力4500m3/h。由葛洲坝集团与广西局组建的葛桂联营体承担设计、施工、运行任务。本文主要从压滤机干化、劲马泵处理、尾渣库堆存三个阶段来介绍大法坪废水处理技术。

关键词：尾渣库　劲马泵　压滤机　废水处理　龙滩工程

1 项目缘由

龙滩水电站是我国计划在红水河上修建的十座梯级电站中的第4座，是国家西部大开发和“西电东送”的标志性工程。总投资243亿元、总装机容量540万Kw。业主要求建“绿色”龙滩水电工程，而水电施工过程中，砂石加工系统是用水大户，工程建设要与环境建设同步进行，为保护水资源，业主要求实现砂石加工系统的废水做到“零排放”。

1.1 系统规模

龙滩大法坪砂石加工系统位于坝址右岸下游4.5km处，以大法坪料场的石灰岩作为料源。处理能力2750t/h，成品骨料生产能力2250t/h，废水处理能力4500m3/h。初期投产按满足高峰月浇筑强度25万m3混凝土所需的人工骨料设计，处理能力2000t/h，成品骨料生产能力1600t/h。扩容后按满足高峰月浇筑强度32.5万m3混凝土所需的人工骨料设计，处理能力2750t/h，成品骨料生产能力2250t/h。

1.2 系统废水状况

砂石加工系统用水，主要用于防尘，排除污泥，冲洗骨料，棒磨机制砂，作为载体进行分级输送。废水中的污染物主要是悬浮物 （SS）、砂、石屑等。大法坪砂石系统废水中泥沙含量为：200t/4500m3=0.044t/m3=44kg/m3。属高浊度废水，不允许直接排入水体，必须经过处理，使排放的废水达到国家标准的规定，即排放水中的悬浮物含量小于200mg/L。

由系统工艺决定废水状况。

系统生产用水包括砂石加工系统生产用水和料场施工用水。

①洗石机2台同时工作，需水量1600m3/h；

②冲水筛分机共24台，其中预筛分2台，第二筛分16台，第三筛分6台，需水量2860m3/h；

③棒磨机8组，360m3/h；

④料场施工用水10m3/h。

最大用水量按5000m3/h计算。除去成品骨料含水、泄漏、蒸发损失的20%，80%的水进入废水处理系统。

大法坪砂石加工系统生产废水包括两部分，一部分是预筛分和洗石机排水，主要含泥，第二部分是第二、三筛分车间、棒磨机、洗砂机排水，经回收细砂及石粉后的尾水主要含石粉。

2 系统废水处理

2002年7月开工建设，2003年12月投产，2004年10月扩容调试至今，大法坪砂石加工系统废水处理技术由压滤机——劲马泵——尾渣库，进行了三次变更。

2.1 压滤机干化

压滤机干化即废水处理系统投标设计，采用辐流沉淀池，刮泥机浓缩和压滤机干化的处理工艺。

废水处理系统由沉淀池，回收水池，回水泵站，渣浆泵站，压滤车间，加药间，集水渠与控制室等部分组成。

沉淀池4座，为辐流式沉淀池结构，沉淀池直径D=40m，总深H=9m，并配置CG40CT单周边传动提耙式刮泥机4台。

回收水池调节容积4000m3，单池净空尺寸为B×L×H=23.4×23.4×4m，共2座2× 2000m3，配用16SA－9A离心水泵6台。

渣浆泵为80ZG90型，共8台。

压滤机为XMZ1060/2000型箱式压滤机，共8台。

废渣采用自卸汽车运至龙滩沟渣场堆放。

压滤干化法是传统水处理工艺，已有很多成功的运行经验。处理效果好，原则上可以实现“零排放”。泥渣的干化度高，用汽车运输不造成二次污染。然此种工艺经过预沉池处理、加药沉淀处理及压滤干化处理的多道程序，工艺繁杂、建安投资和运行成本均较高。

在施工设计中，根据现场勘察地形地质条件，考虑到料场开采时，滚石对废水处理系统建筑物会构成较大的危害，经过认真的考察和评审，将原设计的方案更改为环保型劲马泵处理工艺。现场的环境条件，尤其是沉淀池的条件和尾渣库的条件，很适合采用劲马泵工艺形式。

2.2 劲马泵处理工艺

（1） 劲马泵处理工艺(www.xing528.com)

细砂回收——沉淀池浓缩——环保型劲马泵处理系统——管道输送——尾渣库的工艺。

废水由排水渠汇集到沉淀池；废水中的泥沙颗粒经自然沉降而富集于沉淀池的底部；沉淀池上部的清水由集水渠和管道自流到回收水池；沉淀池沉淀的细沙、泥粉可通过劲马系统的泵吸，输送到龙滩沟尾渣库堆存。

（2） 沉淀池

沉淀池设在靠八腊乡的山沟处，由山坡，成品料场和场内公路围成。设计深度10m，容积为16万m3。池底板和池壁经防渗处理。劲马泵，空压机和干式变压器置于船体上。船体为自行设计的组合浮箱式船。船体长20m，宽8m，型深1.4m，吃水深0.8m。输泥管道为进口的高密度聚乙烯管，由浮筒式浮体支承。

（3） 劲马泵

选用型号为300/60-VS意大利劲马泵。设计生产能力360m3/h，输送距离2km，工作深度3～10m，排高6m；输送浓度为：容积比60%～70%，混合料容重=1.42。劲马泵是利用水压力与在一个特制的泥缸里的压缩空气形成的一个空气活塞泵。它的运作是一个正排量泵模式，活塞是由压缩空气充满的，其作用相当于一种弹性传送方式。

环保型劲马泵处理系统在当时是国内砂石系统中首次使用。沉淀池中的泥渣，以90%以上的高浓度远距离输送到2km外的尾渣库，彻底解决了高粘塑性物质管道输送困难和输送中的二次污染问题。

劲马泵处理工艺与压滤机干化工艺在技术上均是可靠的，技术上各具有优缺点，需要根据实际的环境条件来决定废水处理工艺。两种处理工艺的技术比较见表1。

表1 两种处理工艺的技术比较

续表

采用劲马泵处理工艺比原采用压滤机处理工艺，有较大的经济优势。两种处理工艺的经济比较见表2。

表2 两种处理工艺的经济比较

劲马泵工艺在大法坪砂石系统中运行平稳、处理效果好，取得良好的经济效益。

（4） 尾渣库

尾渣库设于龙滩沟。龙滩沟原为水沟，排放山水，沟两侧为山体。龙滩工程长距离胶带机穿越此沟，建有一道堆石坝。坝下游为龙滩工程的弃渣场，坝上游形成了较大的库区，库底建有城门式的混凝土排水涵管。因此，此处具备作为尾渣库的良好条件。

尾渣库设计利用了胶带机坝作为库区下游的挡渣坝，上游设一土坝。库区容积80万m3，可以满足大法坪砂石加工系统废水处理后渣浆的堆放。

设计劲马泵清淤及输送的渣浆浓度为60%～70% （体积比），输送渣浆时，带出部分水，储存在尾渣库中。为了滤水，设置四处沿斜坡修筑的阶梯形反滤井。过滤后的清水通过渠道排入库底的排水涵管中。加速渣浆的干化，并保证排出的离析水符合排放的标准。

后期料场岩性问题使尾液中浊度增加，原设计的清淤装置难以与其区配，影响清淤效果，暂停使用。加之系统扩容的影响。后期尾水经过主排水及专用排水系统直接排往尾渣库。

2.3 直排尾渣库处理工艺

废水中的污染物主要是悬浮物 （SS）、砂、石屑等，工艺上选择以自然沉降法为主的处理工艺。

2004年12月23日，大法坪砂石系统采用直排方式进入尾渣库，在库内自然沉淀。运行期节能降耗最优。当然此工艺对地形要求严格，需新增尾渣库——有近35万m3尾渣需辟新的尾渣库，以保证系统生产的正常进行。经实地考察，在长胶带机路堤以下，原水电八局生活营地以上龙滩沟弃渣场右侧修筑一道黏土心墙堤坝，形成一个新的尾渣库，库容约23万m3，再利用大法坪废水回收池存储12万m3，即可满足整个加工系统尾渣堆存需要。

“渣浆泵抽送至尾渣库内自然沉淀，废渣存于库内，回收清水”工艺，后来在向家坝砂石系统 （马延坡成品加工区） 得到推广应用。为防止在运行期，由于尾渣库区水位的升高及汛期周边水汇流入库后，造成的坝体位移、渗漏，需在建设期沿坝轴线埋设了监测标志点，以利于坝体运行的安全观测。除了水库的安全外，还应该充分考虑过往人员、牲畜的安全，在库区主要交通要道边设置了钢丝网，库区需设置了安全警示牌，以保证不危及当地群众的生命安全。

3 认识

大法坪砂石加工系统经历的三种废水处理工艺，技术上均是可行的。运行好废水处理系统，在相关工艺的各个环节设计、运行上，还要进一步探索、总结与改进。如在压滤机干化工艺中：沉淀池的设计、压滤机设备的选型、车间设计等。在劲马泵工艺中：对劲马泵的选型，清淤船的设计，沉淀池的防渗漏处理，尾渣库的排水净化等。在直排尾渣库工艺中：对尾水的输送方式及材料选择，尾渣库的择址，回收水的取水口设置，尾渣库的运行维护等。

因地制宜，针对不同的岩性，不同的施工场地，选择技术最可靠，经济最优的工艺。

上述研究试验，为无建库废水处理工程探索新的处理工艺提供了技术积累。如：链板刮砂机上安装斜管进行水处理，国产细砂回收装置预除废水中90%渣料，减轻废水处理车间压力等。

4 结语

大法坪砂石加工系统废水处理技术，是几种典型方案与新方案的探索，尾渣库的成功运行给后续的特大型、大型砂石系统废水处理积累了经验，可为借鉴。为后来建设的向家坝马延坡砂石系统的废水处理设计提供重要参考依据。

◎作者简介：

张建花，女，葛洲坝五公司砂石科学研究所工程师。

兰 芳，女，葛洲坝五公司砂石科学研究所高级工程师，副所长。