機(jī)制砂生產(chǎn)線廢水處理系統(tǒng)的研究

溫華元

（中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350003）

傳統(tǒng)的機(jī)制砂廢水處理方法采用多級(jí)沉淀池進(jìn)行沉淀，沉淀后的清水重復(fù)利用，但處理占地面積大且效果有限。近年來(lái)業(yè)界使用高分子藥劑加入廢水中以加速污泥的沉淀，但是藥劑的量無(wú)法控制，使得藥劑費(fèi)用高，且造成回收水至砂石場(chǎng)產(chǎn)生污染產(chǎn)品的情形。本文對(duì)目前較為成熟的濃密灌配合板框壓濾機(jī)的廢水處理工藝展開探討。

1 機(jī)制砂生產(chǎn)線廢水處理系統(tǒng)工藝

本文以1000t/h機(jī)制砂生產(chǎn)線為參考進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。根據(jù) 《水電工程砂石加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （DL/T5098-2010）［1］，采用濕法生產(chǎn)的機(jī)制砂生產(chǎn)線用水量相對(duì)較大，單位用水量為1m3/t～2m3/t，單位用水量與原料巖性、原料中含泥量有較大關(guān)系。本文以較為常見的花崗巖作為參考巖性，其單位用水量取1.5m3/t。故1000t/h的花崗巖機(jī)制砂生產(chǎn)線用水量為1500t/h，其需處理的廢水量為1500t/h。

廢水處理系統(tǒng)主要工藝：洗砂廢水在洗砂設(shè)備溢流口自流到中轉(zhuǎn)池，部分溢出的廢水通過(guò)污水溝自流到污水中轉(zhuǎn)池，污水無(wú)需中轉(zhuǎn)池較長(zhǎng)時(shí)間沉淀，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，污水中轉(zhuǎn)池有0.5h～1h的污水儲(chǔ)量即可，污水中轉(zhuǎn)池的污水直接經(jīng)污水泵提升至污水處理系統(tǒng)的緩沖槽，在接近罐體整流井處置，系統(tǒng)開始根據(jù)抽樣污水的沉淀時(shí)間自動(dòng)控制所加藥的量，污水和藥劑的混合液進(jìn)入污水處理系統(tǒng)的整流井，污水罐將廢水中大部分顆粒物沉淀后上部出水自流或采用水泵抽至清水池再回用于生產(chǎn)，污水罐底部污泥通過(guò)刮臂收集至底部的泥漿收集桶，系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置刮臂的扭力值自動(dòng)啟停渣漿泵抽送至泥漿收集罐 （儲(chǔ)泥罐），這樣可以保證抽走的泥漿濃度一致，再用泵抽至全自動(dòng)板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥干化處理，經(jīng)污泥干化處理將廢水分離成泥餅和清水，最后經(jīng)過(guò)壓濾后的泥餅用輸送帶或裝載機(jī)送至指定位置。圖1為廢水處理系統(tǒng)工藝流程。

圖1 廢水處理系統(tǒng)工藝流程

2 機(jī)制砂生產(chǎn)線廢水處理系統(tǒng)設(shè)備選型配置

2.1 洗砂及細(xì)砂回收系統(tǒng)

砂石骨料沖洗后的廢水匯集后進(jìn)入輪斗式洗砂機(jī)，輪斗式洗砂機(jī)將廢水中的粗砂分離出來(lái)后進(jìn)入直線振動(dòng)篩脫水處理，脫水后的粗砂通過(guò)皮帶機(jī)輸送至成品砂倉(cāng)。經(jīng)洗砂機(jī)及直線振動(dòng)篩處理后的廢水進(jìn)入細(xì)砂回收機(jī)，細(xì)砂回收機(jī)主要由直線振動(dòng)篩、旋流器、渣漿泵等組成，廢水經(jīng)細(xì)砂回收機(jī)后分離出的細(xì)砂通過(guò)皮帶機(jī)輸送至成品砂倉(cāng)，廢水匯集至污水中轉(zhuǎn)池。

洗砂機(jī)廢水進(jìn)料量約1500t/h，選用XS4215輪斗洗砂機(jī)8臺(tái)，每臺(tái)洗砂機(jī)處理能力為200t/h。脫水直線振動(dòng)篩選用DWS1437型振動(dòng)篩8臺(tái)，每臺(tái)直線振動(dòng)篩處理能力為200t/h。細(xì)砂回收裝置選用XH950型細(xì)砂回收機(jī)，每臺(tái)細(xì)砂回收機(jī)處理能力為450t/h，共選配4臺(tái)。

2.2 污水中轉(zhuǎn)池

污水中轉(zhuǎn)池用于暫時(shí)儲(chǔ)存經(jīng)洗砂設(shè)備溢流的污水，污水中轉(zhuǎn)池根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置采用鋼筋混凝土水池，污水無(wú)需中轉(zhuǎn)池較長(zhǎng)時(shí)間沉淀。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，污水中轉(zhuǎn)池有0.5h～1h的污水儲(chǔ)量即可，以便收集廢水并將廢水中粗顆粒的固體進(jìn)行初級(jí)沉淀，并在池中安裝3臺(tái) （兩用一備）污水泵將污水提升進(jìn)入后續(xù)的污水處理系統(tǒng) （26m濃密罐）進(jìn)行進(jìn)一步的絮凝處理。污水中轉(zhuǎn)池平面尺寸為16m×12m、深5m。污水泵參數(shù)為：Q=800m3/h、H=20m、N=110kW。

2.3 污水罐及清水罐

廢水首先經(jīng)過(guò)砂泥分離機(jī) （洗砂機(jī)）確保將砂完全取出后，先經(jīng)加藥處理 （由傳感器測(cè)知污泥含量后，加藥機(jī)自動(dòng)調(diào)配藥水濃度）后廢水再進(jìn)入濃縮的整流井，污泥由此沉淀至池底，再由池底的刮泥臂將污泥集中收集至池底中央的泥漿收集桶，以便污泥泵將污泥抽出 （污泥泵的啟停將根據(jù)刮泥臂所測(cè)知的扭力值來(lái)自動(dòng)調(diào)整），能保證泥漿濃度均勻且濃稠，因此壓濾機(jī)的脫水時(shí)間固定可控，壓濾機(jī)也使用自動(dòng)模式操作且時(shí)間縮短。

污水罐主要包含污泥刮板、中心驅(qū)動(dòng)機(jī)、回轉(zhuǎn)刮泥臂架、出水溢流堰、污泥泵等。污水罐處理后的清水自流進(jìn)入清水罐中，安裝3臺(tái) （兩用一備）清水泵將處理后的清水回用于生產(chǎn)。清水泵參數(shù)為：Q=800m3/h、H=50m、N=160kW。

參考處理廢水量為1500m3，每小時(shí)損失約10%總水量（成品砂和泥餅帶走），所以設(shè)計(jì)污水罐為直徑26m，筒深5.5m，可容納約2900m3的污水。

清水罐大小根據(jù)補(bǔ)充水量來(lái)源及污水罐流入的清水確定，本文清水罐按直徑20m，筒身5m考慮，可容納清水約1500m3。

2.4 儲(chǔ)泥罐

經(jīng)污水罐沉淀后，罐底刮臂收集在泥漿收集桶里的污泥抽至儲(chǔ)泥罐。在儲(chǔ)泥罐下面設(shè)泥漿泵抽至壓濾機(jī)。儲(chǔ)泥罐采用鋼結(jié)構(gòu)制作布置2個(gè)，直徑為8m、筒身總高13.9m，單個(gè)罐可儲(chǔ)存約500t的泥漿。儲(chǔ)泥罐靠近壓濾車間布置，以便于儲(chǔ)泥罐中的泥漿送入壓濾機(jī)進(jìn)行處理。

2.5 壓濾機(jī)

壓濾機(jī)采用板框壓濾機(jī)，主要由機(jī)架、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、自動(dòng)拉板系統(tǒng)、濾布及濾板組成。

壓濾機(jī)工作原理是待過(guò)濾的料液通過(guò)輸料泵在一定的壓力下，從止推板的進(jìn)料孔進(jìn)入到各個(gè)濾室，通過(guò)濾布，固體物被截留在濾室中并逐步形成濾餅；液體則通過(guò)出水孔排出機(jī)外。隨著過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行，濾餅過(guò)濾開始，泥餅厚度逐漸增加，過(guò)濾阻力加大。當(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度或充滿全框停止過(guò)濾。打開板框卸出濾餅，清洗濾布后重新裝合進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

泥餅固形化利于后端處置及再利用：脫水泥餅含水率低至25%可降低泥餅量，減少降低運(yùn)輸費(fèi)用及掩埋場(chǎng)之處理費(fèi)用，此固形化泥餅可再利用當(dāng)為磚窯場(chǎng)之原料，亦可當(dāng)回填土或土壤改良使用，達(dá)到廢棄物減量或回收再利用之目的。濾液清澈可回收至清水池回收使用。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，板框壓濾機(jī)每次壓濾每平米過(guò)濾面積可出泥餅0.025t，壓濾機(jī)每40min一次循環(huán)，則平均每小時(shí)每平米過(guò)濾面積可出泥餅0.0375t；設(shè)計(jì)參考廢水處理量為1500t，其中含泥量按10%考慮，則每小時(shí)需出泥餅150t，則配置4000m2過(guò)濾面積，共配備過(guò)濾面積為800m2的板框壓濾機(jī)6臺(tái)，型號(hào)為XMZF800/2000-UK板框壓濾機(jī)。

2.6 主要設(shè)備匯總

廢水處理系統(tǒng)主要設(shè)備匯總見表1。

表1 主要設(shè)備匯總

3 機(jī)制砂生產(chǎn)線廢水處理系統(tǒng)布置

廢水處理系統(tǒng)主要布置有洗砂及細(xì)砂回收車間、污水中轉(zhuǎn)池、污水罐、清水罐、儲(chǔ)泥罐及壓濾車間，其中洗砂及細(xì)砂回收車間需根據(jù)機(jī)制砂生產(chǎn)線布置一并結(jié)合考慮，本文不考慮該車間的布置。

污水中轉(zhuǎn)池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，污水罐、清水罐及儲(chǔ)泥罐采用鋼結(jié)構(gòu)制作，壓濾車間下部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上部采用鋼結(jié)構(gòu)制作。各車間、設(shè)備布置應(yīng)盡量緊湊，以減少管道數(shù)量和節(jié)約場(chǎng)地，布置時(shí)以污水罐為中心，污水中轉(zhuǎn)池、清水罐、儲(chǔ)泥罐盡量靠近污水罐布置，板框壓濾機(jī)靠近儲(chǔ)泥罐布置，板框壓濾機(jī)處需要考慮泥餅輸送環(huán)節(jié)，較常用的是裝載機(jī)直接鏟料裝車或者布置皮帶機(jī)運(yùn)料裝車。

本文按1500t廢水處理量布置廢水處理系統(tǒng)，以假定的場(chǎng)地布置。根據(jù)布置，該廢水處理系統(tǒng)占地面積約為3000m2，相對(duì)于沉淀法沉淀可節(jié)約大量場(chǎng)地用地。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用濃密灌配合板框壓濾機(jī)的處理方式，將廢水中的水與其他固定廢棄物分離，可有效解決傳統(tǒng)的機(jī)制砂行業(yè)采用沉淀方法處理廢水的弊端，減少場(chǎng)地占地面積，水資源重復(fù)利用率高，滿足國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，可為今后大型、特大型機(jī)制砂生產(chǎn)線的廢水處理提供參考。