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为满足经济发展对能源的需求,我国正大力开发利用水能资源。水电是清洁能源,可再生、无污染、运行费用低,便于进行电力调峰,有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。但是水电站工程特别是大型水电站,水电站施工历时长,对工程区域地表水造成明显污染,尤为明显的是施工期砂石加工系统废水。该废水中主要污染物成分为悬浮物,虽然污染物组分单一,但浓度极高,其SS可高达40000~75000mg/L,甚至100000 mg/L以上。施工废水若不经处理直接排放可能对工程区下游水环境造成明显的不利影响,同时还会造成河道淤塞,河床抬高,降低防洪标准。因此,砂石加工冲洗废水的处置是经济建设中不可回避的问题。近年来,随着外界及环保行政主管部门对水电工程环保工作的日益关注,水电站施工期砂石加工生产废水的达标处理已成为水电工程环保工作的一个敏感问题。然而,目前国内尚没有该类废水处理成熟运行的工程实例,很多针对该类废水处理的工艺都简单套用市政工程中的构筑物形式和参数,没有对该类废水悬浮物的沉降性能和脱水特性进行深入研究,使得处理过程不仅投药量大、能耗高,成本高,并且由于SS浓度高,构筑物固体负荷大,造成构筑物很快淤积堵塞,清理困难,运行管理十分不便。
论文通过现场调研并提取水样分析砂石加工废水的性质,废水所含悬浮物不仅浓度高,而且颗粒细小,100μm以下的颗粒占到了70%-90%。在沉降试验中发现沉淀下来的沉渣中有粗细颗粒分层现象,且下层较粗颗粒的脱水性能较好,在此基础上研究提出了分级沉淀处理砂石加工废水的工艺。并通过分析各级沉渣的脱水性能,研究影响沉渣脱水性能的主要因素。
试验结果表明:平流式两级沉淀池最终确定的停留时间是12和24min,旋流式沉淀池确定出最佳工况后分析沉渣的性质,与平流式是接近的,试验重点研究平流式沉淀池沉渣的脱水干化。
废水一级沉淀池去除总悬浮物的43.68%,沉渣粒径大,含水率是41.06%,脱水性能好,采用自然干化处理。在滤布上沉渣铺设厚度2.5cm左右,干化1小时含水率可以降为25%~28%。
废水二级沉淀池去除总悬浮物的19.48%。沉渣含水率为74.48%,比阻是3.45×1010cm/g。粒径小于20μm的颗粒占82.33%,自然干化无法形成泥饼状,采用真空脱水加强沉渣的干化。对真空脱水的影响大小的因素依次是,脱水时的泥饼厚度、真空度和絮凝剂的使用。结合真空脱水过程中的泥水分离现象分析,确定沉渣脱水后的丰泥渣厚度在1.1cm左右的效果是较好的,4~9分钟内就可以完全脱水。
絮凝剂有助于改善反应沉淀油沉渣的脱水性能。经过比选,聚丙烯酰胺PAM的效果最好,最佳投药量为0.03%。
反应沉淀池沉渣含水率是76.05%,比阻是5.136×1010cm/g。真空脱水的影响因素大小依次是,脱水时的泥饼厚度、絮凝剂的使用和真空度。投加絮凝剂后,脱水效率最高可提高50%。脱水效果较好的是在泥量900ml以内,脱水后的干泥渣厚度在1.1 cm左右,加入聚丙烯酰胺PAM后,沉渣真空脱水干化5~12min。
试验通过对各级沉渣的脱水方式和相关影响因素进行探讨,为分级处理工艺的进一步扩大规模应用和沉渣简易脱水设备的开发提供了依据。