摘要：龍灘水電站建設(shè)需用800多萬(wàn)m3混凝土，在砂石料加工沖洗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量生產(chǎn)廢水，其凈化處理是環(huán)境保護(hù)面臨的一大難題。龍灘工程在麻村和大法坪2座砂石料加工系統(tǒng)中采用先進(jìn)有效的處理技術(shù)對(duì)2300多萬(wàn)t生產(chǎn)廢水進(jìn)行了全面處理，做到了生產(chǎn)廢水“零”排放，取得了良好的環(huán)保效果。本文重點(diǎn)介紹了麻村、大法坪生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的規(guī)劃思路，剖析了存在的問(wèn)題，并對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了建議。
關(guān)鍵詞:龍灘水電站，生產(chǎn)廢水處理，環(huán)境保護(hù)
龍灘水電站位于珠江流域紅水河上游的廣西壯族自治區(qū)境內(nèi)，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、航運(yùn)等綜合利用效益的特大型水電工程。電站規(guī)劃裝機(jī)容量6300MW（一期工程4900 MW），水庫(kù)正常蓄水位400m（一期工程375m）,年均發(fā)電量187億kW.h（一期工程157億kW.h）。工程于2001年7月1日開(kāi)工建設(shè)， 2006年9月30日水庫(kù)下閘蓄水，2007年5月21日首臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，現(xiàn)已有4臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，統(tǒng)計(jì)到2008年6月底，電站已累計(jì)發(fā)電95億kW.h，開(kāi)始發(fā)揮巨大的發(fā)電、防洪效益。
龍灘一期工程建設(shè)需800多萬(wàn)m3混凝土。由于工程地處灰?guī)r地區(qū)，沿河天然砂石料極少，為解決龐大的砂石骨料需求，經(jīng)設(shè)計(jì)人員地質(zhì)勘察，在紅水河下游距龍灘大壩約4km的一條小山溝內(nèi)規(guī)劃建設(shè)了麻村和大法坪2座砂石料場(chǎng)。
麻村砂石料加工系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著龍灘水電站左右岸岸坡處理及導(dǎo)流洞、地下廠房、升船機(jī)航運(yùn)系統(tǒng)以及臨建工程共計(jì)約160萬(wàn)m3混凝土所需骨料的生產(chǎn)任務(wù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)砂石料生產(chǎn)能力240t/h。麻村料場(chǎng)于2001年9月22日投入生產(chǎn)，目前仍在生產(chǎn)運(yùn)行。
大法坪砂石料場(chǎng)主要擔(dān)負(fù)著龍灘大壩和圍堰工程642萬(wàn)m3混凝土所需的砂石骨料生產(chǎn)任務(wù)，是龍灘工程的主料場(chǎng)，規(guī)劃生產(chǎn)砂石成品料1412萬(wàn)t，設(shè)計(jì)砂石料生產(chǎn)能力為2250 t/h，是當(dāng)時(shí)世界水電建設(shè)史上已建最大的砂石系統(tǒng)。該砂石料場(chǎng)2002年7月開(kāi)始建設(shè)，2004年1月10日投入生產(chǎn)，隨著大壩一期工程建設(shè)完工， 2008年1月大法坪砂石系統(tǒng)完成生產(chǎn)任務(wù)停止運(yùn)行。
在麻村、大法坪砂石料加工沖洗過(guò)程中預(yù)計(jì)會(huì)產(chǎn)生2000多萬(wàn)t生產(chǎn)廢水，廢水中的廢渣總量超過(guò)100萬(wàn)m3，若不凈化處理直接排入紅水河，將造成嚴(yán)重的水土流失和江河污染，威脅下游天峨縣城區(qū)約3萬(wàn)人的生活用水安全。而在建設(shè)過(guò)程中妥善處理和處置這一龐大數(shù)量的生產(chǎn)廢水和廢渣，無(wú)論是廢水的處理技術(shù)還是處理能力都是水電工程環(huán)境保護(hù)面臨的最大難題。
龍灘工程的項(xiàng)目業(yè)主龍灘水電開(kāi)發(fā)有限公司高度重視工程環(huán)境保護(hù)工作，在工程建設(shè)初期即提出創(chuàng)建“綠色龍灘”的目標(biāo)，為切實(shí)保護(hù)水環(huán)境，有效處理砂石加工系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水，在麻村、大法坪砂石加工系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，遵循生產(chǎn)廢水 “零”排放（即所有生產(chǎn)廢水無(wú)直排、100%經(jīng)過(guò)處理）的先進(jìn)理念，同步規(guī)劃建設(shè)了2座生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)，采用先進(jìn)的廢水處理技術(shù)和設(shè)備，結(jié)合在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷改進(jìn)和完善，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)2366萬(wàn)t生產(chǎn)廢水進(jìn)行全面有效處理，基本做到了生產(chǎn)廢水“零”排放，廢渣處置總量達(dá)到159萬(wàn)m3，妥善解決了環(huán)境保護(hù)面臨的最大難題，保護(hù)了江河水環(huán)境，取得了良好的環(huán)保效果，實(shí)現(xiàn)了公司創(chuàng)建“綠色龍灘”的目標(biāo)。
1 麻村砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水解決方案
麻村砂石料加工采用機(jī)械破碎制砂工藝，為洗凈砂石骨料中的泥土及石粉，系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水量達(dá)到500t/h，廢水污染物主要是懸浮物、砂、石粉等,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)生產(chǎn)高峰期其泥砂含量高達(dá)160kg/t,如果直接排入紅水河，將造成嚴(yán)重的水土流失和江河污染，威脅下游天峨縣城區(qū)約3萬(wàn)人的生活用水安全。為了保護(hù)紅水河的水質(zhì)，在麻村砂石加工系統(tǒng)內(nèi)率先建設(shè)了一套基于幅流式沉淀壓濾機(jī)脫水技術(shù)的生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：“麻村處理系統(tǒng)”）。
麻村處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)為：“保護(hù)環(huán)境、回收利用廢水及細(xì)砂”，達(dá)到生產(chǎn)廢水 “零排放”。其生產(chǎn)廢水處理工藝流程為：
麻村處理系統(tǒng)的廢水沉淀池由2個(gè)直徑為20m的幅流式沉淀池組成，經(jīng)收集槽集中的生產(chǎn)廢水經(jīng)過(guò)細(xì)砂回收站、加絮凝劑后至沉淀池沉淀達(dá)到砂石加工生產(chǎn)用水標(biāo)準(zhǔn)后直接流入清水池，再由抽水泵抽至340.0m高程的生產(chǎn)調(diào)節(jié)水池循環(huán)重復(fù)利用；沉淀池沉淀的泥砂由渣漿泵打入設(shè)在270.0m高程平臺(tái)上的2臺(tái)箱式壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾機(jī)脫水干化，干化后的廢渣由汽車(chē)運(yùn)輸?shù)街付ǖ凝垶显鼒?chǎng)處置，分離出來(lái)的清水則流回清水池重復(fù)利用。
麻村處理系統(tǒng)無(wú)論從設(shè)計(jì)理念、建設(shè)方案到設(shè)備選型都是十分先進(jìn)的。該系統(tǒng)2002年9月18日正式投入運(yùn)行，一直嚴(yán)格按生產(chǎn)廢水“零排放”進(jìn)行控制，統(tǒng)計(jì)到2008年6月30日，共處理生產(chǎn)廢水653.1萬(wàn)t，其中回收利用水量為424.5萬(wàn)t，占65.2%；回收細(xì)砂8.5萬(wàn)t；共處置廢渣18.3萬(wàn)m3。經(jīng)監(jiān)測(cè)，生產(chǎn)廢水中主要污染物的去除率達(dá)到99.92%，處理效果非常好。目前，該系統(tǒng)仍在運(yùn)行中。
2 大法坪砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水解決方案
大法坪砂石加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力很大，在建設(shè)初期其生產(chǎn)廢水處理仍規(guī)劃采用幅流式沉淀壓濾機(jī)脫水處理方式，共設(shè)計(jì)有直徑D=40m的幅流式沉淀池4座，并配備XMZ1060/2000型箱式壓濾機(jī)8臺(tái)。但由于受建設(shè)場(chǎng)地的限制，主要設(shè)施只能布置在采石場(chǎng)的山腳下，爆破滾石對(duì)廢水處理系統(tǒng)建筑物構(gòu)成極大威脅，同時(shí)發(fā)現(xiàn)已投入運(yùn)行的麻村處理系統(tǒng)運(yùn)行管理費(fèi)用很高。為了確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行及節(jié)約運(yùn)行管理成本，經(jīng)過(guò)認(rèn)真調(diào)研與考察，最終決定采用生產(chǎn)廢水沉淀處理池加勁馬泵抽排處理方式（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“勁馬泵處理系統(tǒng)”）。
勁馬泵處理系統(tǒng)是利用主料場(chǎng)山腳下不大的一塊空地建成一座容量約20萬(wàn)m3的廢水回收處理池，所有生產(chǎn)廢水經(jīng)集水溝收集到處理池內(nèi)沉淀處理，清水流入1個(gè)4000m3的蓄水池內(nèi)，由泵站抽至高位水池供砂石料沖洗重復(fù)利用，沉淀下來(lái)的細(xì)砂、石粉由1臺(tái)意大利產(chǎn)300/60-VS型勁馬泵經(jīng)排料管抽送至2.3km外的龍灘溝1#尾礦庫(kù)存儲(chǔ)，泥渣中的水經(jīng)尾礦庫(kù)澄清后通過(guò)階梯式排水斜井流入紅水河。勁馬泵處理系統(tǒng)在我國(guó)水電工程砂石系統(tǒng)中用于生產(chǎn)廢水處理是首例。
勁馬泵處理系統(tǒng)于2004年1月和大法坪砂石加工系統(tǒng)同步投入運(yùn)行。經(jīng)監(jiān)測(cè)，雖然其主要污染物去除率＞95%滿足環(huán)保要求，運(yùn)行費(fèi)用也較低，但很快就暴露出一個(gè)重大技術(shù)難題。由于龍灘大壩碾壓混凝土連續(xù)高強(qiáng)度施工，大法坪砂石加工系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水由生產(chǎn)初期的300ｍ3/h逐步提高到2000ｍ3/h，而一臺(tái)勁馬泵的抽排能力最大為360ｍ3/h，而且生產(chǎn)廢水中的石粉在沉淀池內(nèi)沉淀后快速板結(jié)，勁馬泵的抽排能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致沉淀池內(nèi)的廢渣不能按設(shè)計(jì)抽送到尾礦庫(kù)，整套系統(tǒng)生產(chǎn)廢水的處理能力不能滿足生產(chǎn)需要，沉淀池內(nèi)的廢渣集滿后只能通過(guò)機(jī)械挖運(yùn)處理，運(yùn)行管理成本劇增，而且在汽車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)場(chǎng)內(nèi)道路帶來(lái)了二次污染，因此，必須進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)容和改建。
由于大法坪系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水達(dá)到了2000ｍ3/h，若采取擴(kuò)容方式至少需再增加4臺(tái)勁馬泵，僅設(shè)備一項(xiàng)就需增加投資3600余萬(wàn)元，關(guān)鍵問(wèn)題是廢水中的石粉快速板結(jié)后勁馬泵的抽排能力大幅度降低，同時(shí)由于場(chǎng)地狹窄，已建成使用的廢水回收處理池容納不下3臺(tái)以上勁馬泵作業(yè)船同時(shí)作業(yè)，因此勁馬泵擴(kuò)容方案既不經(jīng)濟(jì)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
經(jīng)過(guò)工程技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真研究，建議大法坪砂石加工系統(tǒng)放棄生產(chǎn)廢水勁馬泵處理方式，改用尾礦庫(kù)長(zhǎng)距離沉淀處理方式（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“尾礦庫(kù)處理系統(tǒng)”）。該系統(tǒng)充分利用運(yùn)送砂石成品料的長(zhǎng)膠帶隧洞修建一條長(zhǎng)2.3ｋm的混凝土排水溝,將大法坪砂石加工系統(tǒng)所有的生產(chǎn)廢水收集到龍灘溝1#、2#尾礦庫(kù)，經(jīng)過(guò)大于250 m的長(zhǎng)距離沉淀處理，清水通過(guò)尾礦庫(kù)內(nèi)階梯形斜井排入紅水河，泥碴則沉淀在尾礦庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)。其生產(chǎn)廢水處理工藝流程為：
2005年1月開(kāi)始系統(tǒng)改建，2005年4月1日投入運(yùn)行，至2008年1月砂石料系統(tǒng)完成生產(chǎn)任務(wù)而停止使用，尾礦庫(kù)處理系統(tǒng)共計(jì)運(yùn)行34個(gè)月，共處理生產(chǎn)廢水1333.3萬(wàn)t，處置廢碴105.3萬(wàn)m3（其中1#尾礦庫(kù)存儲(chǔ)50.3萬(wàn)m3，2#尾礦庫(kù)存儲(chǔ)55萬(wàn)m3）。經(jīng)監(jiān)測(cè)，尾礦庫(kù)處理系統(tǒng)生產(chǎn)廢水中主要污染物的去除率＞95%，處理效果很好。該方案不但建設(shè)成本低，廢水處理能力強(qiáng)，而且處理效果好，運(yùn)行管理既經(jīng)濟(jì)又方便，完全能滿足生產(chǎn)需要。
3 幾種生產(chǎn)廢水處理方式的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析
經(jīng)調(diào)查，麻村、大法坪砂石料加工生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行管理費(fèi)支出情況詳見(jiàn)表1.
對(duì)比分析表1可以得出如下結(jié)論：
1．在生產(chǎn)廢水處理費(fèi)用方面，麻村處理系統(tǒng)生產(chǎn)廢水的處理成本為4.07元/t，大法坪勁馬泵處理系統(tǒng)為2.3元/t，大法坪尾礦庫(kù)處理系統(tǒng)為0.48元/t。另外，大法坪生產(chǎn)廢水系統(tǒng)經(jīng)優(yōu)化改建，最終采用尾礦庫(kù)長(zhǎng)距離沉淀處理方案，不僅比勁馬泵擴(kuò)容方案節(jié)約設(shè)備投資3600萬(wàn)元，還節(jié)約了運(yùn)行管理費(fèi)2234萬(wàn)元（1227.5萬(wàn)t×（2.3-0.48）元/t），可見(jiàn)，龍灘大法坪生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的改建方案是十分成功的，不但大幅度提高了系統(tǒng)處理能力，而且大幅度降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2．在生產(chǎn)廢水處理能力方面，大法坪尾礦庫(kù)處理系統(tǒng)的處理能力最大，幾乎不受生產(chǎn)能力的限制；其次是麻村處理系統(tǒng)，為500t/h；最低為大法坪勁馬泵處理系統(tǒng)，實(shí)際處理能力小于200t/h。
3．在生產(chǎn)廢水處理效果方面，麻村處理系統(tǒng)的處理效果最好，達(dá)到99.92%；大法坪勁馬泵處理系統(tǒng)和尾礦庫(kù)處理系統(tǒng)的處理效果相當(dāng)，均高于95%。
龍灘水電站麻村和大法坪生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，累計(jì)處理生產(chǎn)廢水2366.3萬(wàn)t，回收利用水量458.1萬(wàn)t，回收利用細(xì)砂8.5萬(wàn)t，處置廢渣159.3萬(wàn)m3，基本做到了生產(chǎn)廢水“零”排放，環(huán)保成效十分顯著。
4 幾點(diǎn)建議
1.雖然大型水利水電工程在砂石料加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量生產(chǎn)廢水，但龍灘工程建設(shè)實(shí)踐證明，只要結(jié)合工程實(shí)際，嚴(yán)格按照國(guó)家環(huán)境保護(hù)法律的要求，采取先進(jìn)有效的生產(chǎn)廢水處理措施，完全可以做到生產(chǎn)廢水“零”排放，有效保護(hù)江河水質(zhì)。
2.由于石灰?guī)r巖性偏軟，生產(chǎn)廢水中含大量石粉在沉淀池內(nèi)會(huì)快速板結(jié)，用勁馬泵抽排效率會(huì)大幅度降低。因此，該種處理方式在灰?guī)r或有類(lèi)似巖性的地區(qū)不宜采用。龍灘在大法坪采用勁馬泵處理生產(chǎn)廢水失敗，并造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)引起工程技術(shù)人員的高度重視。
3.尾礦庫(kù)長(zhǎng)距離沉淀處理方式在龍灘大法坪生產(chǎn)廢水處理上取得成功。該種方式不但處理能力強(qiáng)，處理效果好；而且投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，管理方便。設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃時(shí)若能再考慮增加清水回收系統(tǒng)，進(jìn)一步提高水的重復(fù)利用率，將節(jié)約大量水資源，其系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)將更加突出。
4.雖然麻村采用的幅流式沉淀壓濾機(jī)脫水處理技術(shù)方案建設(shè)投資和運(yùn)行成本相對(duì)較高，但其生產(chǎn)廢水的處理效果最好，能節(jié)約大量水資源，在環(huán)境保護(hù)要求較高、水資源匱乏地區(qū)仍具有廣泛推廣使用的價(jià)值。
注：1、文中采用的麻村、大法坪運(yùn)行管理的主要數(shù)據(jù)均由工程承包商提供。（龍灘水電）
