新疆阿尔塔什水利枢纽工程施工期废水回收再利用处理工艺应用汇总

2021-08-07曹文洁

再生资源与循环经济 2021年7期

曹文洁

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000）

随着我国政治、经济不断发展，水利工程也如火如荼地进行着，但发展的同时也带来一些问题，这些河流及饮用水源头区域的水利工程，建设过程中势必会有大量的施工废水需要排放，如若不处理就随意排放，无疑对水体环境保护带来巨大威胁[1-7]，根据规范要求[8]，此工程区域禁止新建排污口排污。故这些生产废水应经过恰当的处理措施，将对环境的影响降低到最小。

为此，我国专家学者在处理施工过程中产生的混凝土拌和系统废水、砂砾石筛分废水、含油废水、隧洞废水等做了大量的工作。

在混凝土拌和系统废水处理领域：候旭林等[9]通过试验发现随着废水泥浆液掺量不断增加，将会加速混凝土结构裂缝的发展。陈显秋等[10]通过试验研究表明掺适量的废水对混凝土强度性能影响较小。张良超等[11]将废水浆液和添加剂一并加入再生产拌和混凝土中，最后通过试验得出混凝土的强度可以满足要求。马先伟等[12]研究了混凝土强度与废水掺量和浓度之间的关系。梅晓东等[13]使用旋转分离机设备，把废弃的混凝土拌和物放入该装置中进行液渣分离，分离后的渣也直接作为原料用于拌和混凝土生产中。

在砂石料筛分产生废水在回收利用领域：如毛华等[14]在里底水利枢纽中采用“多种工艺与设备组合”处理废水，最终达到废水循环再利用与“零”排放的目的，最终为大型水利工程人工砂石系统回收废水再利用树立了成功案例。王洁瑜等人[15]提出了在工地附近有条件的可以成立一个专门处理废水回收利用的公司，最终达到节省现场投入的目的。耿计计等[16]采用高效污水净化处理器、高频振动筛等新工艺设备处理生产砂石料时产生的废水，该套处理工艺经过与传统工艺对比存在更大优势。毛新等[17]在研究向家坝水利枢纽中的砂石料生产系统时，采用DH 高效型污水净化装置处理生产废水，发现此种处理工艺不但效率高，而且处理后排出水水质均能够达标。

在含油废水回收利用领域：李亮等[18]使用疏水膜过滤含油废水，重点研究并介绍了该膜处理油状物的机理。王刚等[19]采用微生物燃料电池的方法处理含油废水，并且将MFC 中的降解机理与传统水处理工艺耦合使用，使得此类废水处理的效率得到了极大限度的提高。李思凡等[20]总结了微生物法处理含油废水，并介绍了单种细菌试剂与多种细菌试剂的混合试剂处理此类废水现状。

刘攀[21]采用物化法即沉淀-沸石吸附-草场洒水-道路除尘等方式，对新疆某隧洞施工期废水进行预处理及后处理。李晓晗等[22]介绍了一套隧洞施工废水处理系统，实现了对隧洞废水的系统处理，并实现了废水零排放。岳峰[23]采用沉淀法、酸碱平衡法、絮凝法、反滤等措施，有效处理了隧洞施工废水，上述专家学者是保护生态环境的缩影，为今后处理工程废水提供借鉴。

阿尔塔什水利枢纽工程素有“新疆三峡”称号，它对南疆莎车县脱贫工作将起到积极推进作用，水库在建设过程中废水排放量也十分巨大，为了妥善处理生产废水以响应环保要求，将对周围不良生态影响降低到最小，通过介绍工程中产生的混凝土拌和系统废水、砂石料筛分系统废水、含油废水、隧洞废水对生态环境的影响，并介绍了一套适合本工程的生产废水处理工艺，达到废水再利用的目的，以便缓解工地水源区水体环境污染的问题。

1 工程简介

新疆阿尔塔什水电站总库容22.40 亿m3，最大坝高164.8 m，河床段覆盖层最深为94 m，主电站总装机量690 MW，生态电站总装机量55 MW，属于大（1）型Ⅰ等工程。挡水建筑是砂砾石面板堆石坝，施工周期为72 个月。

2 施工期生产废水影响汇总

2.1 混凝土拌和系统生产废水影响

由于本工程为大（1）型Ⅰ等工程，且距离县城120 km，距离较远，因此，工地现场所有混凝土均采用自行拌和供给，最终布置了4 座大型拌和站以满足工程建设需要。在拌和站生产混凝土时势必会排出大量废水，本工程现场4 座拌合站废水数据统计如表1所示。

表1 本工程拌和系统所产生的废水浓度表

从表1可以看出，3#拌和站距叶尔羌河600 m，相对其他3 个拌合站来说较远，该站的生产废水就地排入河道较远。除3#拌和站以外的1#、2#、4#拌合站与河道之间又被施工道路阻隔，因此，生产废水直接排入河道污染水质的可能性较小。上述4 座拌合站对地表水影响较小。倘若生产废水就地肆意排放，蒸发不及时就有渗入地下的可能性。地表的植被在强碱性生产废水里会直接导致植被死亡。土壤硬化板结。此外，渗入地下水体后直接影响地下水水质。

2.2 砂石骨料筛分场生产废水影响

由于本工程混凝土浇筑量巨大，河床两侧河漫滩砂砾石储量非常丰富，就在现场选择2 处位置进行砂石骨料筛分。两处筛分站距主河道不远，混凝土要求砂石含泥量不能大于5%，因此，需要大量水清洗砂石，所以废水排巨大。废水排放情况见表2。

表2 废水排放统计表

根据表2中1#、2#砂石筛分系统距离地表水体较近，水源地严禁任何排污行为，若不收集并处理废水，将使河水中悬浮物含量增加，水体浑浊，严重影响到水中生物的生存环境；还可能对施工营地生活用水、下游农业引水水质造成影响；甚至造成河道淤积，抬高河床。

2.3 含油废水对环境的影响

为了冲洗保养现场施工机械，本工程现场共设置了2 个保养站，运输车等大型碾压机械设备在大修或保养时必定产生含油废水。大坝施工区保养站距离叶尔羌河河道直线距离约25 m，厂房施工区保养站距离叶尔羌河河道直线距离约50 m。含油废水为间歇式排放，废水量总计16.0 m3/d，污染物中主要包含成分有石油类、SS 和CODCr，其浓度分别为100.0 mg/L、500.0～4 000.0 mg/L 和25.0～200.0 mg/L。

两处保养站的布设位置距离叶尔羌河河道均较近，若不加以收集，存在含油废水进入叶尔羌河污染水体水质的可能；含油废水流经区域，还将会在地面干结最终导致土壤理化性质改变，肥力降低。

2.4 隧洞废水对环境的影响

隧洞施工废水主要产生于发电引水隧洞进口及各施工支洞进口，污染物主要为岩体开挖产生的泥浆带来的悬浮物，高峰期总排水量约为95 m3/d。

这些废水若直接排放，漫流出洞外，在下渗消耗过程中，泥沙、泥浆沉积后覆盖于地表，灰浆硬结成块，将占压地表，影响植被生长，渗入土壤的部分将使土壤pH 值升高，对土壤的酸碱度产生影响。

3 废水处理措施

3.1 混凝土拌和系统处理工艺

依据规范[8]规定水源地建设工程生产污水严禁排放。因此，区域内各拌和站产生废水必须回收处理或再利用。借鉴国内商混站废水处理成熟工艺及经验[7-15]，将本工程拌和站生产废水再次利用拌和混凝土。废水处理标准如表3所示。

表3 砼拌和养护水处理后水质要求mg/L

本工程各个混凝土拌和站所生产的废水中悬浮物浓度都比较高，考虑上述特点，本工程初步处理措施采用沉淀和砂滤工艺。该工艺中拌合站排放的废水先流入调节预沉池中，可以去除废水中大部分的悬浮物，出水再流入砂滤池中，最后流入清水池，处理再次利用拌和混凝土前加入清水稀释，不容物SS 这里可以提高标准，要求小于800 mg/L。砂滤池中的滤料可以采用现场砂石料进行加工，以免堵塞该滤料必须及时更换，池中沉沙及废料可以运至弃渣场进行填埋处理。具体处理工艺流程示意图如图1所示。工艺设计参数如表4所示。

图1 泥砂及废水处理工艺流程示意图

3.2 砂石筛分站废水处理工艺

借鉴国内石料筛分废水处理成熟经验[16-19]，各砂石料筛分废水回用于混凝土拌和养护用水，处理目标与混凝土拌合系统一致，SS≤800 mg/L。砂石料筛分系统排放的废水采用混凝沉淀法对其进行处理，工艺流程示意图如图2所示。

图2 砂石料筛分系统废水处理工艺流程图

砂石料筛分系统产生的废水先流入泵池里，含有高悬浮物的废水进入细砂回收处理器里，收回80%左右，且粒径大于0.035 mm 的细砂，筛滤水进入混合器前投放混凝剂，充分混合后，平流进入沉淀池中，待絮凝沉淀之后表层清液平流进入清水池，最后加工拌和站抽取进行拌和利用。泥浆可采用吸泥机进入污泥干化池中，最终干化脱水用机械挖出运送弃渣场。生产废水经处理后水中不容物SS 小于800 mg/L 的要求，具体工艺设计参数如表4所示。

表4 生产废水沉淀法回收再利用工艺设计参数表

3.3 含油废水处理工艺

含油废水处理目标是对含油废水进行油水分离，废油全部回收，石油类≤5 mg/L，处理后的废水回用或用于洒水降尘。采用小型隔油池进行处理。小型隔油池处理方案需要各保养站修建一个处理池，含油废水通过处理池入口的隔油材料进入处理池中，蓄满后回收表层的浮油，剩余水需在池中停留12 h 以上才能排放，可用于现场施工便道洒水降尘。由于构筑物流程简单，不需要维护，在使用过程中需定时清洗、更换隔油材料及清池，按时回收浮油。工艺设计参数详见表5。