混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝應用

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摘要:目前對于混凝土攪拌車沖洗廢水的處理尚無成熟有效的工藝。以金沙江白鶴灘水電站為例，從混凝土攪拌車沖洗廢水水質特性出發，根據廢水污染因素的類型，通過調研混凝土攪拌車沖洗廢水常用的預處理設備，參考類似生產廢水處理方案，提出了一種新型的混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝，即砂石分離機+DH高效污水凈化器+板框壓濾機的處理工藝;并結合該工藝在白鶴灘水電站的實際應用情況，從系統運行管理、創新混凝土攪拌車監管手段、工藝優化等方面進行了總結。相關經驗可供類似工程借鑒。

關鍵詞:沖洗廢水處理;混凝土攪拌車;工藝研究;白鶴灘水電站

1研究背景

金沙江是長江的上游河段，上起青海省玉樹縣直門達，下至四川省宜賓市［1］，特殊的地理位置決定了金沙江流域的水環境質量是長江中下游地區一道重要的生態屏障。根據相關流域規劃，金沙江共規劃25個梯級電站，在金沙江水利水電項目開發過程中，水污染治理對于水環境保護、水環境質量的改善起到非常重要的作用。水利水電項目開發建設過程中，水污染物主要來源于生活污水、砂石混凝土生產廢水、機修廢水、混凝土攪拌車沖洗廢水等。目前生活污水、砂石混凝土生產廢水、機修廢水等處理工藝已經較為成熟，應用也較為廣泛，廢水經處理后均能滿足達標排放的要求。而混凝土攪拌車沖洗廢水的處理在水利水電行業目前還屬于被忽視的部分，混凝土攪拌車沖洗廢水未經處理或超標排放現象普遍，且對混凝土攪拌車沖洗產生廢水處理工藝的研究基本沒有，更多的是針對混凝土攪拌車沖洗裝置的研究，例如葛玨遜［2］、陳棉生［3］、楊昌賢［4］等人均提出了一種混凝土攪拌車清洗裝置，沙峰［5］提出了一種混凝土攪拌車沖洗裝置，閔夢蝶［6］提出了一種混凝土攪拌車清洗平臺，王亮［7］等提出了一種高效的混凝土攪拌車自動清洗裝置，韓小華［8］等提出了用于清洗混凝土攪拌車的清洗裝置。混凝土攪拌車沖洗廢水處理的問題亟需解決，筆者團隊根據白鶴灘水電站根據現場建設實際情況，對混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝進行了研究，并對工藝應用情況進行了總結，以期推動混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝研究與應用的發展。

2混凝土攪拌車沖洗廢水特性

混凝土攪拌車沖洗廢水主要污染物為pH、SS，污染因素比較單一，但鑒于高濃度懸浮物、偏堿性的廢水特性，如不處理直接排放，會對水環境造成污染。以金沙江白鶴灘水電站為例，根據水質監測結果，攪拌車沖洗廢水SS濃度約為10000～40000mg/L，pH值約為11。白鶴灘工程建設高峰期，混凝土攪拌車約100臺，單臺攪拌車容量一般為9～12m3，按每天每臺車沖洗一次，每次沖洗水量為容量的1/2，按最大廢水量估測，白鶴灘水電站混凝土攪拌車沖洗廢水量約為600m3/d。

3混凝土攪拌車沖洗廢水處理目標

以金沙江白鶴灘水電站為例，混凝土攪拌車沖洗廢水水量較大、偏堿性且SS濃度較高，考慮清潔生產、環境保護、提高水資源利用率等因素，擬將混凝土攪拌車沖洗廢水處理后回用，不外排;同時，由于混凝土攪拌車沖洗用水本身除SS濃度不宜過高外無其他特殊要求，因此，設計混凝土攪拌車沖洗廢水系統時暫時只考慮SS一項指標，確定廢水經處理后達到GBT18920－2002《城市污水再生利用城市雜用水水質》洗車標準后回用于攪拌車沖洗，并參考其他工程經驗，確定出水SS濃度小于100mg/L，后期根據實際運行情況，再確定是否增加pH調節裝置，對廢水中酸堿性進行調控。

4混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝研究

通過調研國內混凝土攪拌車沖洗廢水常用預處理設備，發現混凝土攪拌車沖洗廢水與砂石加工生產廢水具有相似性，參考砂石加工生產廢水處理工藝、處理效果等，經研究，初定砂石分離機+自然沉淀法、砂石分離機+輻流沉淀池法、砂石分離機+DH高效污水凈化器處理法等3種工藝進行混凝土攪拌車沖洗廢水處理。

4．1自然沉淀法

自然沉淀法采用砂石分離機+一級沉砂+二級沉淀+清水池的處理工藝。混凝土攪拌車沖洗廢水經砂石分離機預處理后，采用一、二級平流沉淀進一步處理，二級沉淀池上清液進入清水池后回用，沉淀污泥采取自然干化處理后運至棄渣場進行堆存。具體工藝流程如圖1所示。

4．2輻流沉淀池法

輻流沉淀池法采用砂石分離機+輻流沉淀+清水池的處理工藝，沖洗廢水經砂石分離機預處理后，采用輻流沉淀池進一步處理，輻流沉淀池上清液進入清水池回用，沉淀池底部污泥經渣漿泵，加壓至脫水設備，脫水干化處理后形成泥餅，泥餅運至指定棄渣場堆存。

4．3DH高效污水凈化器處理法

DH高效污水凈化器處理法采用砂石分離機+DH高效污水凈化器+清水池的處理工藝，沖洗廢水經砂石分離機預處理后，與混凝劑充分混合進入DH高效污水凈化器進行處理，凈化器頂部上清液進入清水池后回用于攪拌車沖洗;底部濃縮污泥進入污泥池經渣漿泵加壓至脫水設備，脫水干化處理后形成泥餅，泥餅運至指定棄渣場堆存。具體工藝流程示于圖3。

4．4綜合比選分析

根據金沙江白鶴灘水電站混凝土攪拌車沖洗廢水的特性及處理目標，綜合考慮處理效果、占地面積、污泥處置、現場文明施工要求等因素，3種處理方案比選情況列于表1。根據白鶴灘水電站實際情況及當前環保形勢，經比選分析，占地面積、污泥含水率、現場文明施工等方面是白鶴灘水電站混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝比選的關鍵性因素，由于白鶴灘水電站位于河谷河段，兩岸可用施工場地受限，且現場文明施工形象要求嚴格，白鶴灘水電站混凝土攪拌車沖洗廢水處理設計最終采用砂石分離機+DH高效污水凈化器+板框壓濾機的處理工藝。

5混凝土攪拌車沖洗廢水處理工藝應用

根據白鶴灘水電站建設布置規劃，在壩下荒田工區設置1套混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環利用系統，設計處理規模為30m3/h，具體構筑物、設備參數及應用情況如下。

5．1主要設備參數

(1)砂石分離機。系統設置砂石分離機1臺，處理能力為30m3/h，基礎尺寸為5．5m×2．2m，主要將沖洗廢水混合物中的砂、石和水進行分離，分別送至儲砂、儲石槽及廢水調節池，實現廢水預處理的功能。(2)DH高效污水凈化器。系統設置DH高效污水凈化器1臺，型號DH－SSQ－30，處理能力為30m3/h，水力停留時間為20～30min，進水水質SS濃度要求低于10000mg/L;廢水經離心分離、重力分離、污泥濃縮等處理過程后，從凈化器頂部排出經處理后的清水，從底部排出濃縮污泥。(3)板框壓濾機。系統設置板框壓濾機1套，型號XMYZB50/800－UB，過濾面積50m2，慮室數量49個，慮室容積640L，尺寸為8．5m×5．7m;基礎采用鋼筋混凝土結構，設備平臺為鋼結構，平臺上方設置彩鋼瓦雨棚，主要將污泥池的污泥進行壓縮干化，壓出的泥餅直接排出，運至棄渣場堆棄。

5．2處理工藝應用效果

受混凝土攪拌車傾倒是否徹底、沖洗車數不均衡等因素影響，混凝土攪拌車沖洗廢水中顆粒物(粒徑10mm以下)濃度不穩定，水質波動范圍較大。為準確分析工藝應用效果，分別選取5個不同時間，在系統滿負荷運行，即3臺混凝土攪拌車同時沖洗的情況下采樣，進行工藝應用效果對比分析，具體情況如下。

5．2．1砂石分離機預處理效果分離前進水水樣為混凝土攪拌車沖洗廢水原水水樣，分離后出水水樣為經砂石分離機處理后匯入調節池混合前水樣，通過多組廢水樣品分析，廢水經過砂石分離機處理以后，廢水中顆粒物去除情況列于表2。從表2看出:混凝土攪拌車沖洗廢水中顆粒物的濃度不穩定，波動性較大，遠超出所選用的DH高效污水凈化器進水水質濃度限值，需設置預處理裝置以降低廢水濃度負荷;砂石分離機對廢水中顆粒物去除率在50%～70%之間，廢水經砂石分離機預處理后，顆粒物濃度基本能穩定在DH高效污水凈化器進水水質濃度限值左右。通過多組廢水樣品分析，廢水經過砂石分離機處理以后，廢水中不同粒徑顆粒物去除情況列于表3。從表3看出:砂石分離機對于粒徑2．5mm以上的顆粒物去除率達到了100%，對于粒徑0．315～2．500mm之間的顆粒物去除率達到了99%以上，對于粒徑0．160～0．315mm之間的顆粒物去除率達到了95%以上，對于粒徑在0．160mm以下的顆粒物，去除率為70%左右。在砂石分離后的廢水中，粒徑在0．160mm以下的顆粒物質量占廢水總顆粒物質量的90%左右，經實際運行分析，砂石分離機對于粒徑0．160mm以上的顆粒物去除效果較好，而對于粒徑0．160mm以下的微小顆粒物，去除效果相對較差。

5．2．2DH高效污水凈化處理效果進水水樣為調節池混合后水樣，出水水樣為DH高效污水凈化處理后水樣，通過多組廢水樣品分析，廢水中顆粒物去除情況見表4。從表4可看出:DH高效污水凈化器對于廢水中細顆粒的去除率能達到99%以上，出水水質中SS濃度低于100mg/L，達到GBT18920－2002《城市污水再生利用城市雜用水水質》中相關標準，滿足回用要求。

5．3建設運行費用

白鶴灘水電站荒田混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環利用系統建設費用約為178．59萬元，其中，主要構筑物及配套設施建設費用約98．32萬元，主要設備采購費用約72．20萬元，設備安裝費用約8．07萬元，考慮聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、棄渣轉運等，混凝土攪拌車沖洗費用約為27元/臺。

5．4運行管理創新

白鶴灘水電站為加強混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環利用系統的運行管理，將混凝土攪拌車沖洗列入施工區環境保護巡點項目，納入到環境保護考核、獎懲工作范圍內，并借助施工區現有車輛定位及軌跡跟蹤系統，開發了混凝土攪拌車沖洗記錄功能，實現了混凝土攪拌車沖洗自動記錄、公開可查和違規沖洗可軌跡追溯等功能，保障了混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環利用系統有效運行。

5．5優化建議

混凝土攪拌車沖洗廢水中的顆粒物具有水泥凝結的特性，需定期對調節池、DH高效污水凈化器進行檢修，清除調節池底部、DH高效污水凈化器側壁板結的泥塊。為保證混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環利用系統連續有效運行，調節池和DH高效污水凈化器檢修工作應交錯進行;同時，在砂石分離機與DH高效污水凈化器之間、調節池與污泥池及清水池之間分別增加備用管路。在調節池清淤檢修時，關閉調節池進水閥門，開啟砂石分離機與DH高效污水凈化器之間的備用管路，砂石分離后的出水直接進入DH高效污水凈化器進一步處理。在DH高效污水凈化器清淤檢修時，開啟調節池與污泥池之間的備用管路，調節池底部污泥通過污泥泵抽至污泥池，再經渣漿泵抽至板框壓濾機做進一步處理，調節池上部清水通過清水泵抽至清水池，以此保證混凝土攪拌車沖洗廢水處理及循環利用系統有效運行。

6結語

混凝土攪拌車沖洗廢水污染因素比較單一，具有高濃度懸浮物、偏堿性的廢水特性。綜合考慮處理效果、占地面積、運行管理等，白鶴灘水電站攪拌車沖洗廢水處理采用了砂石分離機+DH高效污水凈化器+板框壓濾機的處理工藝。應用實踐表明:該工藝可有效處理混凝土攪拌車沖洗廢水，并可實現廢水處理后循環利用，節水、減排效益顯著，對混凝土攪拌車沖洗廢水處理具有重要的借鑒意義。

參考文獻:

［1］陳洋，王瑋，張俊鵬，等．水利水電工程砂石料加工系統廢水處理工藝比較研究:以金沙江下游梯級電站為例［J］．中國水運，2018(1):153－155．

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［5］沙峰．一種混凝土攪拌車沖洗裝置:中國，201620027431．1［P］．2016－06－22．

［6］閔夢蝶．一種混凝土攪拌車清洗平臺:中國，201820162353．5［P］．2018－10－30．

［7］王亮，周揚武，陳玉成，等．一種混凝土攪拌車清洗平臺:中國，201821217115．6［P］．2018－07－30．

［8］韓小華，王玉鵬，豐燁，等．用于清洗混凝土攪拌車的清洗裝置:中國，201821098249．0［P］．2019－02－01．

作者：陳洋 王瑋 朱亞鵬 歐陽秋平 羅龍海 單位：中國三峽建設管理有限公司