阿尔塔什水利枢纽工程混凝土拌和系统废水回用措施探讨

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐，830000)

前言

随着我国政治经济不断发展，水利工程建设水平不断提高。近年来混凝土在水利工程建设中得到广泛应用，极大地提高了水利工程的质量。现阶段，我国混凝土在水利工程中的应用仍然存在很多问题[1]。在生产混凝土时必定会产生大量的废水，然而大部分水利工程一般都在山区或河流源头区，这些区域的地表水水质多为Ⅰ、Ⅱ类，此类废水完全靠沉淀池已无法解决根本问题[2]，若废水不加利用肆意排放到周边场地或者河流，将造成土壤、地表水系和沿途地下水的污染，带来环境污染问题[2]。根据环保规范及标准[3]规定，Ⅰ、Ⅱ类水域和Ⅲ类水域中划定的保护区，禁止新建排污口排污[4]。

目前，建筑商品混凝土已经开始研究此类问题，梅晓东等人[5]通过利用分离机装置，将废弃的混凝土拌和物进行分离，重新作为原料用于混凝土生产中；马先伟等人[6]介绍了现阶段废水的性质以及处理工艺，探讨了废水掺量和浓度与混凝土性能的关系；候旭林等人[7]研究了废水泥浆对C30混凝土强度的影响，发现一定范围内随着废水泥浆掺量的增加会加速混凝土裂缝的发展；周汉章[8]通过试验分析废水浓度控制在10%以内，试验混凝土试件强度有所增加；周戈等人[9]分析了废水中固体含量对水泥净浆及混凝土的影响，制定了搅拌站废水全回收利用方案；张良超[10]将废水浆液与添加剂一并加入混凝土再生产中，得出满足强度要求的混凝土；陈显秋[11]通过试验得出适量掺废水对混凝土特性影响不大；李峰[12]介绍了废水回收的新方法，并详细地描述了废水如何重新利用于生成混凝土。可见废水回收利用已经在商混拌和系统中逐渐趋于成熟化。

对南疆莎车县脱贫工作起到积极推进作用的阿尔塔什水利枢纽工程来说，水库在建设过程中对周围生态影响显得更加重要。阿尔塔什水利枢纽工程建设时，废水排放量也会非常巨大，为了妥善处理废水以满足环保要求，本文提出处理后的废水再利用于混凝土拌和及路面降尘，实现拌和站废水再利用，缓解施工现场环境污染问题。

1 工程概况

阿尔塔什水利枢纽工程是叶尔羌河干流山区下游河段的控制性工程，承担灌溉、防洪、发电综合任务。水库总库容为22.40亿m3，正常蓄水位1820m，坝高164.8m，装机总量为690MW，控制灌溉土地面积为27.51万hm2，工程规模为大(1)型Ⅰ等工程。该枢纽挡水建筑为面板堆石坝、泄水建筑为左岸1#、2#表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、右岸1#、2#发电引水洞、深孔泄洪洞、下游的发电站厂房、坝后的生态基流引水洞和生态电站厂房等建筑物组成。坝址区基本设计震烈度为Ⅷ度，大坝抗震设计烈度为Ⅸ度。

2 混凝土拌和系统废水影响

阿尔塔什水利枢纽工程施工现场共布置4座混凝土拌和系统，由于场地分布范围较大，现只列出日排放量最大的2#拌和站如图1所示。在混凝土拌和过程中会产生部分废水，同时在每班末对混凝土转筒和料罐的冲洗也会产生大量废水，混凝土拌和废水排放率约为40%，工程混凝土拌和系统废水排放情况及废水监测结果见表1。

图1 阿尔塔什水利枢纽工程混凝土拌和系统布置

表1工程混凝土拌和系统废水排放情况及废水监测结果

根据现场混凝土拌和系统所处位置和地形表明，3#混凝土拌和系统距离河道较远，拌和废水直接进入叶尔羌河河道的可能性较小；其它各混凝土拌和系统距离河道均较近，但1#、2#和4#混凝土拌和系统与叶尔羌河河道之间分别有1#、5#和10#道路阻隔，拌和废水不会直接进入河道污染水质。

若混凝土拌和废水就地排放渗流，地表植被的影响最直接，碱性水长期淹灌植被将会直接影响其正常生长，造成植被衰败甚至死亡；拌和废水随意散排漫流，会使土壤结构发生变化、肥力下降，物理性质也会从松散状态变得硬化板结，土壤逐渐碱化，不适宜植被生长，同时在施工结束迹地恢复过程中，也很难恢复到原有地貌；同时，此碱性水经过土壤会缓慢渗入地下，可能会对地下水水质造成一定的影响。因此，此类废水的回收再利用对保护生态系统不被污染破坏至关重要。

3 混凝土拌和系统废水回收措施

本工程共设4座混凝土拌和系统，根据表1可知，1#-4#拌和系统高峰日废水排放量分别为106.4m3/d、123.2m3/d、56m3/d、61.6m3/d。工程区内叶尔羌河地表水水质目标为Ⅱ类，根据规范要求禁止向地表及河道排放污水及废水。故按照环境保护和节约水资源的要求，各混凝土拌和站废水必须进行处理或全部回收再利用。考虑废水回收利用已经在商混拌和系统中逐渐趋于成熟化，因此，将1#-4#拌和站废水进行回收利用，重新用于混凝土拌和中。各混凝土拌和站的废水处理标准按照《水工混凝土施工规范》(DL/T 5114-2001)对混凝土拌和养护用水水质要求执行，废水处理标准见表2。

表2混凝土拌和养护用水水质要求

从表2中可见，不溶物SS浓度<2000mg/L即可满足混凝土拌和要求，考虑废水回用与新鲜水混和后使用，也为安全起见，确定混凝土拌和废水处理目标为SS≤800mg/L。

3.1 处理工艺及设计参数

混凝土拌和废水具有瞬时排放量大、悬浮物浓度高的特点，因此选用沉淀+砂滤工艺进行初步处理，废水先进入调节预沉池，去除大部分悬浮物，再进入砂滤池进一步处理，砂滤池出水进入清水池，处理设施采用一体化结构，简称沉淀砂滤池。砂滤池滤料采用砂石料加工系统的骨料，滤料须及时更换，以免堵塞。预沉池沉砂与废滤料一起运至弃渣场填埋处理。混凝土拌和系统废水处理工艺及设施见图2、图3。工艺设计参数详见表3。

图2 混凝土拌和系统废水及泥砂处理工艺流程

图3 阿尔塔什水利枢纽工程混凝土拌和系统废水回收设施

表3混凝土拌和废水处理系统构筑物设计参数

构筑物名称主要工艺参数调节预沉池设计去除率80%,停留时间6h,清泥周期15d砂滤池设计去除效率为90%,滤料更换周期视实际情况确定清水池停留时间6h

3.2 处理设施尺寸及设备

根据处理工艺，在各混凝土拌和站修建调节预沉池、砂滤池、清水池各1座，内壁衬砌C25混凝土25cm，每套处理系统配50QW-10-10-0.75型潜污泵，1用1备。各混凝土拌和站废水处理措施工程量见表4。

表4混凝土拌和系统废水处理措施工程量

注：水池超高均为0.3m。

4 结论

(1)阿尔塔什水利枢纽工程中所使用的混凝土标号从C10-C50，废水离子浓度、悬浮物、pH值等一些参数不能完全做到及时监测，为了确保工程正常使用年限，所以，废水回收利用重新拌和的混凝土多应用于本工程临时建筑物中。通过现场废水回收利用生产的混凝土抽检结果表明，此类混凝土强度受废水离子浓度、悬浮物、pH值有一定影响，这与专门研究商混废水回收再利用的试验成果基本一致，待此类研究更加成熟、监测仪器可实时采集废水中离子浓度、悬浮物、pH值后，生产的混凝土强度能满足设计要求，到时一些大型的主要建筑物就可以采用此类混凝土。

(2)由于混凝土拌和废水处理设施简单，在运行过程中主要注意定时清理调节预沉池和砂滤池中的泥沙，及时更换砂滤池中的滤料。将管理和维护工作纳入混凝土拌和系统统一安排，不另设机构和人员。整个水利工程建设周期较长，搅拌站每日多余的废水经过沉淀处理后，还可以用于洒水降尘。

(3)水利工程建设中会使用大量的混凝土，势必会产生不少废水，此类废水排入水体或地表，都会对生态环境造成不可挽回的损失，拌和站废水回收再利用既满足生态需求，又可以节省大量的水资源。阿尔塔什水利枢纽工程混凝土拌和系统废水回用的方案、措施及实践经验，可供水利工程建设过程中的废水回收利用参考借鉴。