关键词：新工艺 强制干化 再生水循环 零排放
人工砂石加工是水电八局的传统强项，从70年代至今，水电八局一直走在行业的前列，是人工砂石加工技术的领头羊，随着国家对环境保护的要求越来越高、砂石项目的不断扩张、系统规模的不断扩大和企业转型升级对的环保的要求，如果水处理技术还不能得到有效的改善，将不利于水电八局砂石工程的发展，为此，本文作者集多年工作经验和对污水处理认识，谈谈对污水处理工艺的设想。
砂石骨料加工目前采用的主要有干法生产、湿法生产和半干法生产三种方式。干法生产生产工艺：由于除尘设备的密封性能还远不能完全满足环保要求，除了对工作人员伤害很大以外、粉尘和噪音对环境的污染比较大。半干法生产：由于大多数矿源石料中含泥和层间夹粉比较多，筛分设备经常会出现筛不透，筛面堵孔和设备板结等现象，严重的影响了砂石骨料的质量，由于半干法生产和干法生产在实际运用中存在诸多不足，而且生产过程受天气影响比较大，所以湿法生产成为砂石骨料加工的首选工艺，既解决了粉尘问题也解决了噪音，但是湿法生产的主要污染源，就是污水处理，水电八局有限公司现有的砂石骨料污水处理工艺，基本延用了传统的直排式或自然干化等粗放型的处理工艺，水资源得不到重复利用或是利用率不高，浪费严重，处理效果不理想，虽经多年的摸索，也引用了一些新设备，处理效果有了一定的改观，但远还没有达到完全零排放的标准和要求。
砂石公司阿海砂石系统水处理，采用了新的水处理设备和工艺，大量的污水得到了回收利用，但絮凝物还是采用排放到干化池后自然干化，干化池占地面积大、淤泥干化时间长，干化池存在安全隐患，也没有达到真正意义上的零排放。
笔者曾参与建设、运行过大小十几个砂石系统，尤其是参与并主持了阿海砂石系统水处理工程的工艺设计、设备选型、施工运行后，对砂石系统污水处理有了进一步的认识，因此有了设计一套污水处理零排放系统的想法，它可以实现污水净化、循环利用、废砂分级强制干化，节约水资源和降低用水成本。系统调试完成后，可以实现少人甚至无人职守运行。而且系统配置完全国产化，结合砂石系统布置特点，因地制宜的建成占地面积少、运行成本低、设备维护简单、真正实现零排放要求的污水处理系统。
工艺要点：主要对砂石加工产生的污水进行集中处理，形成再生水加以循环使用，降低生产成本，对污水中的固体物强制干化、在生产的过程中可以直接进行运输和处理，大大缩短了沉淀物干化时间，充分发挥了水处理系统的最大功效，达到砂石骨料加工系统对环保的要求。
系统配置：回转格栅器、沉砂箱、脱水筛、旋流器、真空带式过滤机、平流池、卧式螺旋离心机、水泵、清水池等设备和建筑物。
1、系统设备及主要构件
（1）回转格栅：主要用于清除系统在生产过程中，因各种原因进入污水的超大块径石料、泥块、树根、塑料袋及生活垃圾等杂质，回转式格栅机自动化程度高，可实现自动清除功能。这类装置也可以使用自制简易的栅栏。
（2）沉砂箱：利用水和固体物料比重不同，使颗粒较大的固体物料在箱体中沉淀，减少进入旋流器的固体物，避免大颗粒堵塞旋流器排料孔，起到减少设备的投入和材料消耗、降低生产成本的作用。沉砂箱的容量，可以根据系统水量的大小和含固量的多少设定。
（3）脱水筛：对沉砂箱里的物料进行脱水处理，便于堆存、运输和掺和。 在湿法生产中，大量的细砂被冲洗水裹挟带走，是淤塞河道、荒废地表的主要成因，回收这部分砂，既解决了砂流失、减少了浪费、节约了成本又解决了污染源，一举多得，现在通用的脱水设备有脱水筛和洗砂机等机型可供选择，脱水筛和洗砂机相比较，有处理能力大、脱水快速、维护简单、运行成本低廉等优势。所以选用脱水筛对污水中的砂进行回收，既减轻了旋流器的工作负担和堵孔现象，又能让污水处理系统运行更加流畅。
（4）旋流器：主要针对污水中≤5mm—0.16≥物料进行固、水分离。旋流器分为型动力和无动力型两类，在落差≥10米以上，可以选用无动力旋流器。国内现在单体无动力旋流器最大处理量可以达到250 m3/h，污水处理量大时，可以采用多个单体旋流器组合使用。
真空带式过滤机是目前城市污水处理运用得比较多的机型，尤其在化工、冶金、煤选矿选等行业被广泛使用，与陶瓷过滤机相比较，真空带式过滤机有效率高、处理能力大、设备结构简单、容易掌握和操作、维修成本低、可实现远程监控、无人操作等优点。同等处理能力的设备，价格比陶瓷过滤机低40%左右。
（6）平流池：经过旋流器处理后的水质并不清澈，水体中的SS：2080mg/L—2297mg/L，主要是絮凝状悬浮物较多，水体浑浊，为了达到水的循环利用，必须对水中絮凝物进行沉淀、以净化水质，才能实现水的循环使用。平流池起到了对水体中絮凝状悬浮物沉降的作用，在实际使用过程中，我们发现离进水口距离远近与物料沉降颗粒大小有关系，离进水口越远颗粒越细，离进水口近的物料，可以进入真空带式过滤机进行干化处理。
结合阿海砂石系统水处理的运行情况，平流池的容积为900m3，系统生产污水为580m3/h，在不使用外加剂的情况下，能保持6小时左右的清洁再生水。为了保证24小时再生水的循环使用，又增加了四个1000m3容量的沉淀池， 实行了砂石骨料系统连续三班生产和污水处理系统24小时不间断工作，充分发挥了水处理的功效，取得了很好的经济效果和社会美赞。
（7）卧式螺旋离心机：通过检测，经平流池沉淀的物料基本上都是≤0.16mm的颗粒，呈淤泥状，脱水性极差，在砂石料里属废弃物。在城市污水处理中，对这类物料的处理，主要选用卧式螺旋离心机进行脱水处理。在本工艺设计中，选用该设备，主要基于卧式螺旋离心机对淤泥的脱水性好、工作连续、处理能力大，主机件基本属于免维护等特点。
2、工艺流程：
工艺流程示意图
系统生产污水经集中后，汇入沉砂箱，进入沉砂箱的污水，由于水和砂比重不同，较大较重的颗粒状物体在箱体中沉淀（粗砂），通过箱底的阀门和管道将粗砂送入脱水筛，脱水后的粗砂经溜槽、胶带机送到指定地点拢堆或装运。沉砂箱溢流污水和脱水筛分离污水，通过管道或水渠进入旋流器进行固、水分离，经沉砂箱沉降后溢流水中含固量和大粒径骨料较初始阶段减少了很多。经测算溢流水中含固量约为10%，颗状物粒径为≤5mm以下，≥5mm的颗粒极少，溢流水中的含固量与沉砂箱容量有直接关系。在离心力的作用下，旋流器将污水进行固、水分离，大于0.16mm以上的固体物由旋流器分离后进入布料管，由真空带式过滤机进行脱水干化处理，小于0.16mm以下絮状悬浮物进入平流池进行分级沉降。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产系统循环使用，分级沉淀后的絮凝物分别由卧式螺旋离心机和真空带式过滤机进行干化处理，脱水后的物料含水率细砂在8%左右、淤泥在30%左右，强制干化后的物料可以作为掺和料，调节砂的细度模数，也可以作为制砖料和路基垫层料或其它用途，能达到资源利用的最大化。
这套水处理系统的最大特点是可以实现24小时不间断运行，系统对地形要求不高，可以整体布置也可以分散布置。设备运行维护简单、易掌握，水回收利用率高，使用成本和维修成本较低。而且占地少，经济效益和社会效益大。对比干法、半干法砂石骨料生产，减少了噪音、粉尘等污染源对环境的影响。
3、经济效益
根据阿海新源沟砂石系统2010年7～12月砂石系统生产高峰期间，经报表显示，经济效益是非常显著的。
2010年7月～12月，阿海砂石系统共生产各类骨料301.2万t，处理污水总量180.7万m3，拦截泥渣3782t，环境效益可观；处理后水中悬浮物平均浓度32.5mg/L，污水全部回用，总量达136.9万m3，平均回收率约76%，按阿海水电站砂石系统生产用水合同单价1.2元/t计算，共计节约水费164.2万元，经济效益巨大。工程效益统计表见表1：
2011年阿海项目部全年砂石骨料生产501万吨，使用业主供水仅为89万m3，水费106.8万元，如果按每吨砂石骨料生产用水0.6 m3计算，阿海项目部要向业主购买生产用水300万吨，水费为360万元，如果没有水回收再利用，仅此一项就要向业主多付资金约260多万。在不到一年半时间就收回全部投资，由此可见，经济效益十分显著。
4、 投资估算
以阿海砂石水处理系统为例，污水处理设计能力为400t/h、实际污水量580t/h，平流池容积为900m3、清水池容积为200m3，水处理系统投资估算见表2：
* 为了保证系统24小时连续供水，增加了四个1000立方水池。投资约：65万元、总投资约255万元（RMB)。
5、结论：
该工艺流程的优点，尽量减少水泵的使用，众所周知，水泵在砂石骨料污水处理中运用比较多，水泵在使用过程中磨损锈蚀等原因，经常发生机械故障、造成工作不连续、维修量大，减少了泵的使用，相对的减少了运行环节，减少了设备使用和故障点，由于选用的新型水处理工艺和设备，设备间落差小、系统布置紧凑、占地面积少，可以集中布置，也可以分散布置。除旋流器需要10米落差外，其他设备基本不需要落差，只要污水能自然进入下一环节即可。 该污水处理系统可以完全实现真正意义上的污水零排放。处理后的再生水SS：约35mg/L，达到国家（GB8978-1996）规定的一级排放标准，即SS≤70mg/L。
编辑：金哲
