混凝土搅拌车冲洗废水处理工艺研究与应用——以金沙江白鹤滩水电站为例

陈 洋，王 玮，朱 亚 鹏，欧 阳 秋 平，罗 龙 海

(中国三峡建设管理有限公司 白鹤滩工程建设部，四川 凉山 615421)

1 研究背景

金沙江是长江的上游河段，上起青海省玉树县直门达，下至四川省宜宾市[1]，特殊的地理位置决定了金沙江流域的水环境质量是长江中下游地区一道重要的生态屏障。根据相关流域规划，金沙江共规划25个梯级电站，在金沙江水利水电项目开发过程中，水污染治理对于水环境保护、水环境质量的改善起到非常重要的作用。

水利水电项目开发建设过程中，水污染物主要来源于生活污水、砂石混凝土生产废水、机修废水、混凝土搅拌车冲洗废水等。目前生活污水、砂石混凝土生产废水、机修废水等处理工艺已经较为成熟，应用也较为广泛，废水经处理后均能满足达标排放的要求。而混凝土搅拌车冲洗废水的处理在水利水电行业目前还属于被忽视的部分，混凝土搅拌车冲洗废水未经处理或超标排放现象普遍，且对混凝土搅拌车冲洗产生废水处理工艺的研究基本没有，更多的是针对混凝土搅拌车冲洗装置的研究，例如葛珏逊[2]、陈棉生[3]、杨昌贤[4]等人均提出了一种混凝土搅拌车清洗装置，沙峰[5]提出了一种混凝土搅拌车冲洗装置，闵梦蝶[6]提出了一种混凝土搅拌车清洗平台，王亮[7]等提出了一种高效的混凝土搅拌车自动清洗装置，韩小华[8]等提出了用于清洗混凝土搅拌车的清洗装置。

混凝土搅拌车冲洗废水处理的问题亟需解决，笔者团队根据白鹤滩水电站根据现场建设实际情况，对混凝土搅拌车冲洗废水处理工艺进行了研究，并对工艺应用情况进行了总结，以期推动混凝土搅拌车冲洗废水处理工艺研究与应用的发展。

2 混凝土搅拌车冲洗废水特性

混凝土搅拌车冲洗废水主要污染物为pH、SS，污染因素比较单一，但鉴于高浓度悬浮物、偏碱性的废水特性，如不处理直接排放，会对水环境造成污染。以金沙江白鹤滩水电站为例，根据水质监测结果，搅拌车冲洗废水SS浓度约为10 000～40 000 mg/L，pH值约为11。白鹤滩工程建设高峰期，混凝土搅拌车约100台，单台搅拌车容量一般为9～12 m3，按每天每台车冲洗一次，每次冲洗水量为容量的1/2，按最大废水量估测，白鹤滩水电站混凝土搅拌车冲洗废水量约为600 m3/d。

3 混凝土搅拌车冲洗废水处理目标

以金沙江白鹤滩水电站为例，混凝土搅拌车冲洗废水水量较大、偏碱性且SS浓度较高，考虑清洁生产、环境保护、提高水资源利用率等因素，拟将混凝土搅拌车冲洗废水处理后回用，不外排；同时，由于混凝土搅拌车冲洗用水本身除SS浓度不宜过高外无其他特殊要求，因此，设计混凝土搅拌车冲洗废水系统时暂时只考虑SS一项指标，确定废水经处理后达到GBT18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》洗车标准后回用于搅拌车冲洗，并参考其他工程经验，确定出水SS浓度小于100 mg/L，后期根据实际运行情况，再确定是否增加pH调节装置，对废水中酸碱性进行调控。

4 混凝土搅拌车冲洗废水处理工艺研究

通过调研国内混凝土搅拌车冲洗废水常用预处理设备，发现混凝土搅拌车冲洗废水与砂石加工生产废水具有相似性，参考砂石加工生产废水处理工艺、处理效果等，经研究，初定砂石分离机+自然沉淀法、砂石分离机+辐流沉淀池法、砂石分离机+DH高效污水净化器处理法等3种工艺进行混凝土搅拌车冲洗废水处理。

4.1 自然沉淀法

自然沉淀法采用砂石分离机+一级沉砂+二级沉淀+清水池的处理工艺。混凝土搅拌车冲洗废水经砂石分离机预处理后，采用一、二级平流沉淀进一步处理，二级沉淀池上清液进入清水池后回用，沉淀污泥采取自然干化处理后运至弃渣场进行堆存。具体工艺流程如图1所示。

图1 自然沉淀法工艺流程Fig.1 Technological process of natural sedimentation

4.2 辐流沉淀池法

辐流沉淀池法采用砂石分离机+辐流沉淀+清水池的处理工艺，冲洗废水经砂石分离机预处理后，采用辐流沉淀池进一步处理，辐流沉淀池上清液进入清水池回用，沉淀池底部污泥经渣浆泵，加压至脱水设备，脱水干化处理后形成泥饼，泥饼运至指定弃渣场堆存。具体工艺流程如图2所示。

图2 辐流沉淀法工艺流程Fig.2 Technological process of radial flow sedimentation

4.3 DH高效污水净化器处理法

DH高效污水净化器处理法采用砂石分离机+DH高效污水净化器+清水池的处理工艺，冲洗废水经砂石分离机预处理后，与混凝剂充分混合进入DH高效污水净化器进行处理，净化器顶部上清液进入清水池后回用于搅拌车冲洗；底部浓缩污泥进入污泥池经渣浆泵加压至脱水设备，脱水干化处理后形成泥饼，泥饼运至指定弃渣场堆存。具体工艺流程示于图3。

图3 DH高效污水净化器处理法工艺流程Fig.3 Technological process of DH high efficiency sewage purification treatment

4.4 综合比选分析

根据金沙江白鹤滩水电站混凝土搅拌车冲洗废水的特性及处理目标，综合考虑处理效果、占地面积、污泥处置、现场文明施工要求等因素，3种处理方案比选情况列于表1。

表1 综合比选结果Tab.1 Comprehensive comparison of three wastewater treatrent methods

根据白鹤滩水电站实际情况及当前环保形势，经比选分析，占地面积、污泥含水率、现场文明施工等方面是白鹤滩水电站混凝土搅拌车冲洗废水处理工艺比选的关键性因素，由于白鹤滩水电站位于河谷河段，两岸可用施工场地受限，且现场文明施工形象要求严格，白鹤滩水电站混凝土搅拌车冲洗废水处理设计最终采用砂石分离机+DH高效污水净化器+板框压滤机的处理工艺。

5 混凝土搅拌车冲洗废水处理工艺应用

根据白鹤滩水电站建设布置规划，在坝下荒田工区设置1套混凝土搅拌车冲洗废水处理及循环利用系统，设计处理规模为30 m3/h，具体构筑物、设备参数及应用情况如下。

5.1 主要设备参数

(1) 砂石分离机。系统设置砂石分离机1台，处理能力为30 m3/h，基础尺寸为5.5 m×2.2 m，主要将冲洗废水混合物中的砂、石和水进行分离，分别送至储砂、储石槽及废水调节池，实现废水预处理的功能。

(2) DH高效污水净化器。系统设置DH高效污水净化器1台，型号DH-SSQ-30，处理能力为30 m3/h，水力停留时间为20～30 min，进水水质SS浓度要求低于10 000 mg/L；废水经离心分离、重力分离、污泥浓缩等处理过程后，从净化器顶部排出经处理后的清水，从底部排出浓缩污泥。

(3) 板框压滤机。系统设置板框压滤机1套，型号XMYZB50/800-UB，过滤面积50 m2，虑室数量49个，虑室容积640 L，尺寸为8.5 m×5.7 m；基础采用钢筋混凝土结构，设备平台为钢结构，平台上方设置彩钢瓦雨棚，主要将污泥池的污泥进行压缩干化，压出的泥饼直接排出，运至弃渣场堆弃。

5.2 处理工艺应用效果

受混凝土搅拌车倾倒是否彻底、冲洗车数不均衡等因素影响，混凝土搅拌车冲洗废水中颗粒物(粒径10 mm以下)浓度不稳定，水质波动范围较大。为准确分析工艺应用效果，分别选取5个不同时间，在系统满负荷运行，即3台混凝土搅拌车同时冲洗的情况下采样，进行工艺应用效果对比分析，具体情况如下。

5.2.1砂石分离机预处理效果

分离前进水水样为混凝土搅拌车冲洗废水原水水样，分离后出水水样为经砂石分离机处理后汇入调节池混合前水样，通过多组废水样品分析，废水经过砂石分离机处理以后，废水中颗粒物去除情况列于表2。

表2 砂石分离机的预处理效果Tab.2 Pretreatment effect of sand-gravel separator

从表2看出：混凝土搅拌车冲洗废水中颗粒物的浓度不稳定，波动性较大，远超出所选用的DH高效污水净化器进水水质浓度限值，需设置预处理装置以降低废水浓度负荷；砂石分离机对废水中颗粒物去除率在50%～70%之间，废水经砂石分离机预处理后，颗粒物浓度基本能稳定在DH高效污水净化器进水水质浓度限值左右。

通过多组废水样品分析，废水经过砂石分离机处理以后，废水中不同粒径颗粒物去除情况列于表3。

从表3看出：砂石分离机对于粒径2.5 mm以上的颗粒物去除率达到了100%，对于粒径0.315～2.500 mm之间的颗粒物去除率达到了99%以上，对于粒径0.160～0.315 mm之间的颗粒物去除率达到了95%以上，对于粒径在0.160 mm以下的颗粒物，去除率为70%左右。在砂石分离后的废水中，粒径在0.160 mm以下的颗粒物质量占废水总颗粒物质量的90%左右，经实际运行分析，砂石分离机对于粒径0.160 mm以上的颗粒物去除效果较好，而对于粒径0.160 mm以下的微小颗粒物，去除效果相对较差。

表3 不同粒径颗粒物去除效果Tab.3 Removal of particulate matter with different particle sizes

5.2.2DH高效污水净化处理效果

进水水样为调节池混合后水样，出水水样为DH高效污水净化处理后水样，通过多组废水样品分析，废水中颗粒物去除情况见表4。

表4 DH高效污水净化处理效果Tab.4 Effect of DH high efficiency sewage purification treatment

从表4可看出：DH高效污水净化器对于废水中细颗粒的去除率能达到99%以上，出水水质中SS浓度低于100 mg/L，达到GBT18920-2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中相关标准，满足回用要求。

5.3 建设运行费用

白鹤滩水电站荒田混凝土搅拌车冲洗废水处理及循环利用系统建设费用约为178.59万元，其中，主要构筑物及配套设施建设费用约98.32万元，主要设备采购费用约72.20万元，设备安装费用约8.07万元，考虑聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、弃渣转运等，混凝土搅拌车冲洗费用约为27元/台。

5.4 运行管理创新

白鹤滩水电站为加强混凝土搅拌车冲洗废水处理及循环利用系统的运行管理，将混凝土搅拌车冲洗列入施工区环境保护巡查重点项目，纳入到环境保护考核、奖惩工作范围内，并借助施工区现有车辆定位及轨迹跟踪系统，开发了混凝土搅拌车冲洗记录功能，实现了混凝土搅拌车冲洗自动记录、公开可查和违规冲洗可轨迹追溯等功能，保障了混凝土搅拌车冲洗废水处理及循环利用系统有效运行。

5.5 优化建议

混凝土搅拌车冲洗废水中的颗粒物具有水泥凝结的特性，需定期对调节池、DH高效污水净化器进行检修，清除调节池底部、DH高效污水净化器侧壁板结的泥块。为保证混凝土搅拌车冲洗废水处理及循环利用系统连续有效运行，调节池和DH高效污水净化器检修工作应交错进行；同时，在砂石分离机与DH高效污水净化器之间、调节池与污泥池及清水池之间分别增加备用管路。在调节池清淤检修时，关闭调节池进水阀门，开启砂石分离机与DH高效污水净化器之间的备用管路，砂石分离后的出水直接进入DH高效污水净化器进一步处理。在DH高效污水净化器清淤检修时，开启调节池与污泥池之间的备用管路，调节池底部污泥通过污泥泵抽至污泥池，再经渣浆泵抽至板框压滤机做进一步处理，调节池上部清水通过清水泵抽至清水池，以此保证混凝土搅拌车冲洗废水处理及循环利用系统有效运行。

6 结 语

混凝土搅拌车冲洗废水污染因素比较单一，具有高浓度悬浮物、偏碱性的废水特性。综合考虑处理效果、占地面积、运行管理等，白鹤滩水电站搅拌车冲洗废水处理采用了砂石分离机+DH高效污水净化器+板框压滤机的处理工艺。应用实践表明：该工艺可有效处理混凝土搅拌车冲洗废水，并可实现废水处理后循环利用，节水、减排效益显著，对混凝土搅拌车冲洗废水处理具有重要的借鉴意义。