新疆阿爾塔什水利樞紐工程施工期廢水回收再利用處理工藝應用匯總

曹文潔

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830000）

隨著我國政治、經濟不斷發展，水利工程也如火如荼地進行著，但發展的同時也帶來一些問題，這些河流及飲用水源頭區域的水利工程，建設過程中勢必會有大量的施工廢水需要排放，如若不處理就隨意排放，無疑對水體環境保護帶來巨大威脅[1-7]，根據規范要求[8]，此工程區域禁止新建排污口排污。故這些生產廢水應經過恰當的處理措施，將對環境的影響降低到最小。

為此，我國專家學者在處理施工過程中產生的混凝土拌和系統廢水、砂礫石篩分廢水、含油廢水、隧洞廢水等做了大量的工作。

在混凝土拌和系統廢水處理領域：候旭林等[9]通過試驗發現隨著廢水泥漿液摻量不斷增加，將會加速混凝土結構裂縫的發展。陳顯秋等[10]通過試驗研究表明摻適量的廢水對混凝土強度性能影響較小。張良超等[11]將廢水漿液和添加劑一并加入再生產拌和混凝土中，最后通過試驗得出混凝土的強度可以滿足要求。馬先偉等[12]研究了混凝土強度與廢水摻量和濃度之間的關系。梅曉東等[13]使用旋轉分離機設備，把廢棄的混凝土拌和物放入該裝置中進行液渣分離，分離后的渣也直接作為原料用于拌和混凝土生產中。

在砂石料篩分產生廢水在回收利用領域：如毛華等[14]在里底水利樞紐中采用“多種工藝與設備組合”處理廢水，最終達到廢水循環再利用與“零”排放的目的，最終為大型水利工程人工砂石系統回收廢水再利用樹立了成功案例。王潔瑜等人[15]提出了在工地附近有條件的可以成立一個專門處理廢水回收利用的公司，最終達到節省現場投入的目的。耿計計等[16]采用高效污水凈化處理器、高頻振動篩等新工藝設備處理生產砂石料時產生的廢水，該套處理工藝經過與傳統工藝對比存在更大優勢。毛新等[17]在研究向家壩水利樞紐中的砂石料生產系統時，采用DH 高效型污水凈化裝置處理生產廢水，發現此種處理工藝不但效率高，而且處理后排出水水質均能夠達標。

在含油廢水回收利用領域：李亮等[18]使用疏水膜過濾含油廢水，重點研究并介紹了該膜處理油狀物的機理。王剛等[19]采用微生物燃料電池的方法處理含油廢水，并且將MFC 中的降解機理與傳統水處理工藝耦合使用，使得此類廢水處理的效率得到了極大限度的提高。李思凡等[20]總結了微生物法處理含油廢水，并介紹了單種細菌試劑與多種細菌試劑的混合試劑處理此類廢水現狀。

劉攀[21]采用物化法即沉淀-沸石吸附-草場灑水-道路除塵等方式，對新疆某隧洞施工期廢水進行預處理及后處理。李曉晗等[22]介紹了一套隧洞施工廢水處理系統，實現了對隧洞廢水的系統處理，并實現了廢水零排放。岳峰[23]采用沉淀法、酸堿平衡法、絮凝法、反濾等措施，有效處理了隧洞施工廢水，上述專家學者是保護生態環境的縮影，為今后處理工程廢水提供借鑒。

阿爾塔什水利樞紐工程素有“新疆三峽”稱號，它對南疆莎車縣脫貧工作將起到積極推進作用，水庫在建設過程中廢水排放量也十分巨大，為了妥善處理生產廢水以響應環保要求，將對周圍不良生態影響降低到最小，通過介紹工程中產生的混凝土拌和系統廢水、砂石料篩分系統廢水、含油廢水、隧洞廢水對生態環境的影響，并介紹了一套適合本工程的生產廢水處理工藝，達到廢水再利用的目的，以便緩解工地水源區水體環境污染的問題。

1 工程簡介

新疆阿爾塔什水電站總庫容22.40 億m3，最大壩高164.8 m，河床段覆蓋層最深為94 m，主電站總裝機量690 MW，生態電站總裝機量55 MW，屬于大（1）型Ⅰ等工程。擋水建筑是砂礫石面板堆石壩，施工周期為72 個月。

2 施工期生產廢水影響匯總

2.1 混凝土拌和系統生產廢水影響

由于本工程為大（1）型Ⅰ等工程，且距離縣城120 km，距離較遠，因此，工地現場所有混凝土均采用自行拌和供給，最終布置了4 座大型拌和站以滿足工程建設需要。在拌和站生產混凝土時勢必會排出大量廢水，本工程現場4 座拌合站廢水數據統計如表1所示。

表1 本工程拌和系統所產生的廢水濃度表

從表1可以看出，3#拌和站距葉爾羌河600 m，相對其他3 個拌合站來說較遠，該站的生產廢水就地排入河道較遠。除3#拌和站以外的1#、2#、4#拌合站與河道之間又被施工道路阻隔，因此，生產廢水直接排入河道污染水質的可能性較小。上述4 座拌合站對地表水影響較小。倘若生產廢水就地肆意排放，蒸發不及時就有滲入地下的可能性。地表的植被在強堿性生產廢水里會直接導致植被死亡。土壤硬化板結。此外，滲入地下水體后直接影響地下水水質。

2.2 砂石骨料篩分場生產廢水影響

由于本工程混凝土澆筑量巨大，河床兩側河漫灘砂礫石儲量非常豐富，就在現場選擇2 處位置進行砂石骨料篩分。兩處篩分站距主河道不遠，混凝土要求砂石含泥量不能大于5%，因此，需要大量水清洗砂石，所以廢水排巨大。廢水排放情況見表2。

表2 廢水排放統計表

根據表2中1#、2#砂石篩分系統距離地表水體較近，水源地嚴禁任何排污行為，若不收集并處理廢水，將使河水中懸浮物含量增加，水體渾濁，嚴重影響到水中生物的生存環境；還可能對施工營地生活用水、下游農業引水水質造成影響；甚至造成河道淤積，抬高河床。

2.3 含油廢水對環境的影響

為了沖洗保養現場施工機械，本工程現場共設置了2 個保養站，運輸車等大型碾壓機械設備在大修或保養時必定產生含油廢水。大壩施工區保養站距離葉爾羌河河道直線距離約25 m，廠房施工區保養站距離葉爾羌河河道直線距離約50 m。含油廢水為間歇式排放，廢水量總計16.0 m3/d，污染物中主要包含成分有石油類、SS 和CODCr，其濃度分別為100.0 mg/L、500.0～4 000.0 mg/L 和25.0～200.0 mg/L。

兩處保養站的布設位置距離葉爾羌河河道均較近，若不加以收集，存在含油廢水進入葉爾羌河污染水體水質的可能；含油廢水流經區域，還將會在地面干結最終導致土壤理化性質改變，肥力降低。

2.4 隧洞廢水對環境的影響

隧洞施工廢水主要產生于發電引水隧洞進口及各施工支洞進口，污染物主要為巖體開挖產生的泥漿帶來的懸浮物，高峰期總排水量約為95 m3/d。

這些廢水若直接排放，漫流出洞外，在下滲消耗過程中，泥沙、泥漿沉積后覆蓋于地表，灰漿硬結成塊，將占壓地表，影響植被生長，滲入土壤的部分將使土壤pH 值升高，對土壤的酸堿度產生影響。

3 廢水處理措施

3.1 混凝土拌和系統處理工藝

依據規范[8]規定水源地建設工程生產污水嚴禁排放。因此，區域內各拌和站產生廢水必須回收處理或再利用。借鑒國內商混站廢水處理成熟工藝及經驗[7-15]，將本工程拌和站生產廢水再次利用拌和混凝土。廢水處理標準如表3所示。

表3 砼拌和養護水處理后水質要求mg/L

本工程各個混凝土拌和站所生產的廢水中懸浮物濃度都比較高，考慮上述特點，本工程初步處理措施采用沉淀和砂濾工藝。該工藝中拌合站排放的廢水先流入調節預沉池中，可以去除廢水中大部分的懸浮物，出水再流入砂濾池中，最后流入清水池，處理再次利用拌和混凝土前加入清水稀釋，不容物SS 這里可以提高標準，要求小于800 mg/L。砂濾池中的濾料可以采用現場砂石料進行加工，以免堵塞該濾料必須及時更換，池中沉沙及廢料可以運至棄渣場進行填埋處理。具體處理工藝流程示意圖如圖1所示。工藝設計參數如表4所示。

圖1 泥砂及廢水處理工藝流程示意圖

3.2 砂石篩分站廢水處理工藝

借鑒國內石料篩分廢水處理成熟經驗[16-19]，各砂石料篩分廢水回用于混凝土拌和養護用水，處理目標與混凝土拌合系統一致，SS≤800 mg/L。砂石料篩分系統排放的廢水采用混凝沉淀法對其進行處理，工藝流程示意圖如圖2所示。

圖2 砂石料篩分系統廢水處理工藝流程圖

砂石料篩分系統產生的廢水先流入泵池里，含有高懸浮物的廢水進入細砂回收處理器里，收回80%左右，且粒徑大于0.035 mm 的細砂，篩濾水進入混合器前投放混凝劑，充分混合后，平流進入沉淀池中，待絮凝沉淀之后表層清液平流進入清水池，最后加工拌和站抽取進行拌和利用。泥漿可采用吸泥機進入污泥干化池中，最終干化脫水用機械挖出運送棄渣場。生產廢水經處理后水中不容物SS 小于800 mg/L 的要求，具體工藝設計參數如表4所示。

表4 生產廢水沉淀法回收再利用工藝設計參數表

3.3 含油廢水處理工藝

含油廢水處理目標是對含油廢水進行油水分離，廢油全部回收，石油類≤5 mg/L，處理后的廢水回用或用于灑水降塵。采用小型隔油池進行處理。小型隔油池處理方案需要各保養站修建一個處理池，含油廢水通過處理池入口的隔油材料進入處理池中，蓄滿后回收表層的浮油，剩余水需在池中停留12 h 以上才能排放，可用于現場施工便道灑水降塵。由于構筑物流程簡單，不需要維護，在使用過程中需定時清洗、更換隔油材料及清池，按時回收浮油。工藝設計參數詳見表5。

表5 含油廢水回收處理工藝參數表

3.4 隧洞施工廢水處理工藝

廢水在隧洞施工過程中會大量流失，只有少部分能夠集中收集消耗，廢水經收集后，通過排水管排出洞外沉淀池自然沉淀蒸發消耗，嚴禁排入河道，確保不污染附近水體。沉淀池的容積根據廢水排放量確定，各沉淀池均需作防滲襯砌，施工結束后待各池蒸發完后進行池底清理，廢渣清運至棄渣場，沉淀池清理后覆土掩埋。

4 結論

（1）本工程混凝土使用量巨大，為了滿足所有混凝土建筑物各個部位強度需求，要求生產各類強度的混凝土，因此，廢水中的各類參數不穩定，為了確保混凝土建筑物正常使用年限，此次現場生產廢水回收再利用于臨時或等級較低的混凝土建筑物中。

（2）建設期所產生的隧洞廢水、含油廢水、拌和站廢水、砂石骨料沖洗廢水量巨大，因此，要求處理回收原理、設施簡單，方便維修。同時，注意要求及時更換砂濾池里的過濾料，定時清除調節預沉池與砂濾池里的泥沙淤積物，本工程建設周期較長，為72 個月，建議每天將處理后多余的水，用于道路灑水降塵。

（3）結合實際工程，介紹了工程施工期間所有類型的廢水對周圍環境可能造成的影響，同時借鑒國內建設工程廢水回收再利用的經驗，提出了一套適合本工程施工過程中所有部位產生的廢水處理工藝，以便能夠達到滿足工程需求、生態環保的目的。