卡普斯浪河温泉水利枢纽工程环保措施中拌和站废水回用于混凝土拌和系统的探讨

曹文洁

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)

0 引 言

随着我国经济不断发展，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，在提高水利工程质量的同时，也为工程周边环境带来一些新问题[1]：在生产混凝土时必定会产生大量的废水，若此类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]。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，根据环保要求[3]，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类水域中划定的保护区，禁止新建排污口排污[4]。因此，要求工程施工废水不能排入周边水体中，更不能不经过处理就外排，最好的废水出路就是进行综合利用。而在实际工作中，大多数混凝土拌和站废水处理设施仅为较为简单的沉淀池，出水水质很难让人满意[2]。

为了解决废水综合利用的问题，对建筑商品混凝土已经开始进行研究。梅晓东等[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[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[7]研究了废水泥浆对C30和混凝土强度的影响，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[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，并详细描述了废水如何重利用于生成混凝土。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。

对在新疆水利工作中起到积极推进作用的温泉水利枢纽工程来说，水库在建设过程中为了践行 “绿水青山就是金山银山”，提出将混凝土拌和站废水妥善处理后再利用于混凝土拌和及路面降尘，实现废水再利用，以缓解施工现场环境污染问题。

1 工程概况

温泉水利枢纽工程位于新疆阿克苏地区拜城县境内，是卡普斯浪河上的控制性工程，为中型Ⅲ等工程，水库正常蓄水位1 900 m，总库容5 082×104m3，电站装机容量24 MW，多年平均年发电量0.90×108kW·h。主要建筑物为沥青混凝土心墙坝、表孔溢洪洞、泄洪冲沙洞、灌溉供水发电洞及电站厂房。

2 混凝土拌和系统废水影响

温泉水利枢纽工程施工现场共布置2座混凝土拌和系统，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表见表1，拌和站见图1。

表1 工程混凝土拌和系统废水排放情况及废水监测结果表

图1 温泉水利枢纽工程混凝土拌和系统示意图

根据现场混凝土拌和系统所处位置和地形表明，1#，2#混凝土拌和系统距离河道较远，拌和废水直接进入卡普斯浪河河道的可能性较小；若混凝土拌和废水就地排放渗流，对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；若拌合废水随意散排漫流，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。而且，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2座混凝土拌和系统，根据表1可知，1#，2#拌和系统高峰日废水排放量分别为0.3和1.3 m3/d。工程区内卡普斯浪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进行排放污水及废水。故按照环境保护和节约水资源的要求，各拌和站混凝土拌和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#，2#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<2 000 mg/L即可满足混凝土拌和要求，考虑废水回用与新鲜水混合后使用，也为安全起见，确定混凝土拌和废水处理目标为SS≤800 mg/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，因此选用在调节池通过沉淀+砂滤工艺进行初步处理，去除大部分悬浮物后，进入絮凝沉淀池进一步处理，最后出水进入蓄水池。砂滤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。絮凝沉淀池底泥与废滤料一起运至弃渣场填埋处理。混凝土拌和废水处理工艺见图2。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

表3 混凝土拌和废水处理系统构筑物设计参数

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池、絮凝沉淀池、蓄水池各一座，内壁混凝土衬砌25 cm，每套处理系统配50QW10-10-0.7型潜污泵，1用1备。各拌和站混凝土拌和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表

注：水池超高均为0.3 m。

4 结 论

1) 温泉水利枢纽工程中所使用的混凝土标号从C10-C50较多，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。因此，为了确保工程正常使用年限，废水回收利用重新拌和的混凝土应多用于本工程的临时建筑物中。待专门研究商混废水回收再利用的试验成果更加成熟，监测仪器可时时采集废水中离子浓度、悬浮物、pH值，同时生产的混凝土强度能满足设计要求时，一些大型、主要建筑物便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，在运行过程中注意定时清理调节池和絮凝沉淀池中的泥沙，将废水处理系统的管理、维护工作纳入混凝土拌和系统的日常管理中，不另设机构和人员。水利工程建设全程周期较长，搅拌站废水经沉淀处理后的多余出水，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，又也可以节省大量的水资源，为后续的水利工程提供借鉴。