浅谈金沙水电站砂石系统采取的环水保措施

覃 定 海

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川 成都 611130)

1 工程概述

金沙水电站工程混凝土总量为150.72万m3(其中RCC 7.67万m3)，其中大坝及两岸边坡处理工程混凝土总量为36.5万m3；电站工程混凝土总量为91.1万m3；导流工程混凝土总量为21.98万m3(其中RCC 7.67万m3)。

该砂石系统位于左岸坝址上游新庄电厂，承担工程所需全部混凝土骨料的生产任务，需生产混凝土骨料总量约356万t，其中粗骨料242.1万t，细骨料113.9万t。砂石系统生产能力按满足混凝土浇筑高峰强度7万m3/月设计，生产四级配混凝土骨料设计小时处理能力为650 t/h，成品骨料生产能力为520 t/h，其中粗骨料生产能力为353 t/h，成品砂生产能力为167 t/h。混凝土骨料采用开挖利用料加工获取。

2 所采用的系统工艺

砂石加工系统主要由粗碎车间、半成品料场、特大石筛分车间、第一筛分车间、中碎车间、细碎车间、第二筛分车间、超细碎制砂料堆、超细碎车间、棒磨机料堆、棒磨机车间、成品料场、供水系统、废水处理系统、供配电系统等组成。生产工艺设计为三段破碎、立轴+棒磨联合制砂，其中粗碎为开路生产，中细碎车间与第二筛分车间1-4#筛为闭路生产，立轴制砂与第二筛5-6#筛分闭路生产。

砂石加工系统利用原新庄电厂旧址，整体上分为5个平台，主要车间布置于高程1 072、1 066.5、1 061 m平台上，成品料场布置于高程1 052 m平台上。水处理系统布置于高程1 026 m平台。

3 砂石系统环保方案的设计及改进

金沙水电站砂石混凝土系统粗碎车间与35 kV变电站直线距离仅60 m，距离各标段施工生活营地只有不到300 m。砂石系统运行过程中，粉尘将影响变电站相关电气设备的绝缘性能及散热性能，严重时可能会发生打火等故障，且其粉尘、噪音会对砂石系统运行人员、变电站值守人员及生活营地施作人员的职业健康造成影响，因此，噪音及粉尘控制既是重点，也是难点。由于该砂石混凝土系统位于攀枝花市西区、距市区上游约1 km，因此环水保问题倍受市民关注。

噪音、粉尘污染主要来自于生产过程中破碎设备运行及胶带机卸料引起的噪音和粉尘、道路运输及胶带机运输过程中产生的粉尘。根据以上情况，在设计过程中，分别从设备选型控制、增加除尘工艺设计、车间采用封闭结构、增加喷雾除尘、结构优化设计等进行控制，以降低噪音和粉尘，对生产废水进行集中处理并回收利用。

3.1 噪音控制设计

系统运行期间，各级破碎车间生产、各级筛分车间筛分、胶带机运行产生的噪音均属于固体振动、撞击产生的噪声，系稳态噪声。

(1)由于35 kV变电站位于粗碎车间上游侧，距离粗碎车间仅有不到100 m的距离。粗碎车间破碎机生产运行时产生的噪音最高约达110 dB。在方案设计中，设计人员充分利用地形，将车间嵌入山坡内，充分利用车间两侧的原始边坡山脊地形作为隔声屏障，在受料平台上游侧布置配电室。通过采取上述措施，阻断了噪声传播方向，减少了其对上游侧35 kV变电站的噪音影响。

(2)系统工程设备选型。砂石加工系统的主要破碎设备选用结构经优化的设备，选用低噪音、密封性能好、空气内部循环的设备;筛分设备选用带橡胶减振装置、加隔振机座以降低噪声且筛面采用聚胺脂材料;空压机、压缩机等主要设备选用低噪音、密封性能好、自带消声器的设备; 破碎设备采用带橡胶减振装置的设备。

(3)破碎车间是砂石加工系统主要产生噪音的地方。中(细)碎车间采取的降噪声措施：在布置时选择靠山位置，以山脊为屏障，阻断两侧噪声的传播方向；在中(细)碎车间调节料仓下部立柱间砌空心砖形成隔音墙，以阻断正面噪声传播。对立轴碎车间实施封闭降噪防尘，并且在车间前面修建配电室，利用配电室阻断正面噪音的传播。棒磨车间是该工程主要的噪音产生部位，根据敏感源的位置，单独设置隔音墙。通过采取上述措施，阻断了噪音传播方向，避开了敏感受体，满足了建筑施工场界噪声限值要求。

(4)胶带机骨料落料时碰击钢结构容易产生噪音。设计时注意控制胶带机与胶带机间石料落料的高差，以减少石料下落的碰击声；胶带机受料斗设计为保持石料自然堆积形式，以避免石料碰击钢结构料斗，进而降低了噪声；对产生噪声的托辊、传动滚筒等及时更换，以降低噪声声源。

(5)骨料破碎机械周边操作人员的工作环境。利用多孔性吸声材料建隔音值班室、休息室，隔音墙对受体和声源之间起到了一定的隔离作用；操作人员全部佩戴防噪耳塞，以保障作业的听力健康。

3.2 所实施的噪音控制改进措施

砂石系统全面投产后，根据运行情况，对部分噪音控制设计进行了改进，主要包括：对粗碎车间毛料运行道路增加了噪音控制措施；对料斗、溜槽、缓降器增加了噪音控制措施。

(1)粗碎车间毛料运行道路增加的噪音控制措施。

砂石系统运行初期，由于粗碎车间毛料运行道路位于35 kV变电站及粗碎车间之间且受地形限制，道路坡度达10%左右，重车上粗碎车间受料平台时噪音较大，尤其是在夜间运料时，对35 kV变电站值班人员影响较大。经过测试，噪音达76 dB(A)(含系统运行噪音)，超过了规范要求。因此，在粗碎道路侧与35 kV变电站之间设置了一道隔音墙。隔音墙由高性能的高分子粘弹阻尼隔音涂层和约束阻尼层共同构成约束阻尼结构板，在受声波振动激励时，粘弹阻尼涂层能有效地将振动能转化为热能，从而起到高效的隔音作用。 安装隔音墙后，在35 kV变电站值班室进行了测试，昼、夜噪声控制在57.2 dB(A)和54.3 dB(A)，满足了规范要求。

(2)料斗、溜槽、缓降器增加的噪音控制措施。

在砂石系统运行过程中，料斗、溜槽、缓降器等位置由于骨料与金属敲击、石打石等噪音较大，经近距离测试，其瞬时噪音最大达87 dB(A)，对系统运行人员造成了较大影响。因此，通过直接在冲击部位加设耐磨橡胶材料，最大限度地降低了噪音。在胶带机料斗内、给料机斗内、筛分溜槽等部位形成料垫、减少料斗结构磨损的同时，减少了骨料直接撞击钢材产生的噪音。

通过采取上述措施，确保了35 kV变电站值班室及施工营地、施工区周边居民点等区域声环境质量满足《建筑施工场界噪声限值》(GB12523-2011)，将昼、夜噪声控制在70 dB(A)和55 dB(A)；

3.3 粉尘控制设计

(1)根据以往的经验，对粗碎、中碎和细碎车间的破碎料喷雾增加湿度不影响砂石骨料的生产质量且降尘效果良好，因此，对以上区域采取了用水喷雾除尘的措施。在每个破碎机进料和出料口安装高压水管路及喷雾装置，生产过程中开启喷雾水降尘。

(2)由于立轴制砂车间的扬尘相对小得多，故采用全封闭措施以控制粉尘和噪音污染，车间用彩钢板封闭，外围钢结构支撑。

(3)各分级筛分主要是对混合料进行分级，是产生粉尘点的主要部位。为降低粉尘，筛分车间全部采取水冲洗骨料的方式。

(4)对于扬尘较大且不适于进行封闭除尘的部位，如回采料场、粗碎车间、半成品料卸料点、成品料卸料点等部位采取了有效的喷雾除尘措施。

(5)对毛料运输道路及场内道路实施定时洒水降尘，特别是夏天干燥季节需要加大洒水降尘的频率。

3.4 所实施的粉尘控制改进措施

砂石系统全面投产后，根据运行情况，对部分粉尘控制设计进行了改进，主要包括：(1)粗碎车间受料仓增设了粉尘控制措施；(2)粗碎至半成品料堆B1、B2、B3、B4胶带机头部落料点增设了粉尘控制措施。

(1)粗碎车间受料仓增设的粉尘控制措施。

粗碎车间因受料仓功能限制无法封闭，在设计时也未考虑采取其他粉尘控制措施。粗碎车间受料仓在毛料运输车辆倒料时，毛料冲击扬尘较大，为控制扬尘，首先采取的措施是对毛料车厢内喷水淋湿，但其费时过长且车厢底部一时难以淋湿；后改为在受料仓边墙顶部安装喷淋头，倒料时开通高压喷头在受料仓上部形成水幕，抑制了倒料冲击扬尘，取得了良好的降尘效果。

(2)粗碎至半成品料堆B1、B2、B3、B4胶带机头部落料点增设的粉尘控制措施。

粗碎车间受料仓通过水幕进行降尘。但为降低用水量，只是在倒料时才开启水幕，因此毛料通过C125颚式破碎机破碎后，多数半成品料仍为干料，含有干粉尘。金沙水电站砂石系统由于受地形限制，粗碎至半成品料堆要跨越503冲沟，因此，需由B1-B3胶带机才能将其传送至半成品料堆，通过设在B4胶带机上的布料小车进行半成品料堆布料，各胶带机机头落料时形成扬尘点源，前期设计时，通过设置半封闭的受料斗做为控制落石及降尘的措施，但由于胶带机难以完全封闭，风季时扬尘较大，为控制扬尘，在胶带机头部设置了小型高压喷头进行喷雾降尘，取得了较好的降尘效果。

通过采取上述措施，确保了将35 kV变电站、施工营地、施工区周边居民点等敏感体附近总悬浮颗粒物(TSP)的浓度限值控制在日均浓度≤0.3 mg/Nm3。

4 水环境保护的设计措施及改进

4.1 废水处理措施

(1)在高程1 072、1 065、1 061 m平台设计了坡度大于1%的排水沟，将生产废水引入设置在高程1 061 m的石粉回收车间；高程1 065 m及1 061 m平台为主要车间布置平台，在场地硬化时将场平按1%横坡向排水沟倾斜设置，以利于场地冲洗水自然流入排水沟。石粉回收车间采用由美国Krebs公司生产的旋流器和VDS512-4强力脱水筛，石粉回收量最大为60 t/台·h，粒径≥0.05 mm石粉回收率达95%以上。石粉回收后，通过胶带机与二筛成品砂进行混合后进入成品砂料仓，以改善成品砂的级配组成，使成品砂细度模数及石粉含量达到设计要求。相对于传统的沉淀回收系统，每年可节约运输及成品砂细度模数调节等运行成本费用，并且减少了环境污染;对废水进行预处理后，可大大减轻废水处理厂的运行压力，保证出水质量。

(2)高程1 052 m平台为成品骨料仓。该平台的废水主要是成品骨料的自然脱水，其水质相对较好，因此，在该平台成品骨料仓外两侧设置了纵向排水沟。由于该成品砂为水洗砂，因此，在砂仓内设置了八条横向排水盲沟与砂仓外两侧纵向的排水沟相连，在纵向排水沟未端设置沉淀池，废水通过初步沉淀后接入主排水管自流入高程1 026 m平台废水处理系统进行处理。

(3)废水经石粉(细砂)回收车间预处理后由排水管自流入高程1 026 m平台废水处理系统配水井，配水井配水至辐流沉淀池，再由加药间对辐流沉淀池投加混凝剂PAM(聚丙烯酰胺)和絮凝剂PAC(聚合氯化铝)进行絮凝沉淀。辐流沉淀池沉淀后的出水和污泥脱水车间的出水自然流入回收水池，再将其抽至生产高位水池循环利用。辐流沉淀池底的泥通过渣浆泵房送至污泥脱水车间进行脱水处理，形成泥饼后运输至渣场填埋。

4.2 废水处理设计采取的改进措施

砂石系统运行后，废水处理设计采取的改进措施主要包括：(1)半成品料堆廊道出口设置排水措施；(2)成品骨料仓廊道出口设置排水措施。

(1)在半成品料堆廊道出口设置排水措施。

由于粗碎车间至半成品料堆原设计为干法生产，为抑制扬尘，在粗碎车间受料仓及B1-B4胶带机头处均设置有喷雾设备，因此，半成品骨料堆廊道出口内不可避免地将产生积水。为避免其对环境造成污染，监理工程师要求承包人在半成品骨料廊道出口新设置了排水沟，将水引入高程1 065 m平台主排水沟。

(2)在成品骨料仓廊道出口设置排水措施。

虽然成品骨料仓两侧设置有纵向排水沟，但由于部分骨料自然脱水后通过下料口进入了地弄，汇集后通过廊道出口自然外排，顺高程1 050 m平台坡面流淌，进而将影响环水保。因此，监理工程师要求承包人在廊道出口设置一个沉淀池，将废水初步沉淀后接入废水排水主管道后引入废水处理系统进行处理。

对表1、2、3相关检测数据进行分析得知：通过采取上述措施，将整个砂石系统的生产废水引入废水处理系统，经过“机械预处理”+“辐流沉淀池”+“机械压滤脱水”的生产工艺，生产废水处理后的回收率达76.9%以上，回收水质满足生产再利用要求，达到了零排放目标。

表1 废水回收率检测结果表

表2 废水固形物含量检测结果表

表3 回收水质检测结果表

注：废水处理能力试验采用时间段统计数据，生产废水固形物含量采用烘干法检测，回收水质采用全自动水质浊度检测仪测定。

5 所实施的水土保持措施

5.1 系统场区水土保持设计

(1)在距边坡开口线3 m的位置设置截水沟，纵向坡度根据地形设置，对于坡度较陡的位置设置消力坎；在公路开挖侧和场内局部位置设排水沟，纵向坡度根据公路和场地设置。通过设置截排水沟，减少了雨水对场区的冲刷，避免了场内水土流失。

(2)在高程1 072～1 065、1 065～1 052以及1 060 m平台立轴制砂车间边坡坡脚设置了2 m高的浆砌石挡墙，上部设置框格梁；在框格梁内覆土种植芭蕉树固土护坡，并利用芭蕉树的宽大叶面形成隔音及防尘屏障，从而进一步降低了噪音及扬尘，起到了良好的效果。

(3)针对金沙水电站所处的地理位置和气候特征(全年大部分时间干燥少雨，降雨量集中在5～10月)，在场内道路边及各车间外沿裸露区域砌筑花台，种植较耐干旱的三角梅及草种，以起到水土保持作用。

通过实施上述措施，对施工开挖的边坡等进行挡护，保护了场地周围的林草和水土，尽量减少了其对地表的扰动。从系统运行情况看，其对避免或减少因施工造成的水土流失起到了良好的效果。

6 结 语

金沙水电站砂石系统作为较大规模的人工砂石生产系统，其所处的地理位置距离攀枝花市区较近，环保水保方面的压力较大，对于环保水保，在技术方面需要通过实际运行不断地摸索与总结分析，进行相应的改进。该系统所采用的环保水保技术取得了较为明显的成效，通过自检及第三方对相关数据的检测(成都综合岩矿测试中心)，基本实现了国家相关行业对环保水保的要求，其设计思路及所采取的措施可为今后同类人工砂石系统的建设提供借鉴。