1 工程概况
桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内,是雅砻江下游最末一个梯级电站,回水与上游二滩水电站衔接,下距攀枝花市 28 km,上距二滩坝址18 km,成昆铁路桐子林车站位于坝址左岸上游 1.4km.电站为河床式电站,总装机容量为 600 MW .工程等级为Ⅱ等工程大(2)型规模,永久性主要建筑物为 2 级,次要建筑物为 3 级,临时建筑物为 5 级.水库正常蓄水位 1 015 m,水库总库容 0.912 亿 mm³,是以发电为主的综合利用水利枢纽.
金龙沟人工砂石骨料生产系统主要承担桐子林水电站全工程混凝土所需的骨料供应任务,由广西水电工程局负责施工生产和运行.桐子林水电站工程共需约 178 万 mm³混凝土(含喷混凝土和混凝土防渗墙的混凝土)骨料生产,共需生产成品砂石料约410 万 t,其中特大石(150~80mm)20.423 万 t、大石(80~40mm)102.116 万 t,中石(40~20mm)89.862万 t,小石(20~5mm)73.524 万 t、喷锚砂(10~5 mm)4.085 万 t,人工砂(<5mm)120 万 t.料源为原二滩大坝标的料场(金龙山料场)开采剩余部分,位于二滩电站左岸坝肩上游金龙沟谷坡左侧,距加工系统约500 m,分布高程 1 330~1 600m,料场区总面积约0.1 km².金龙沟人工砂石骨料生产系统布设在金龙山 1 305.5~1 337.5m 的高程范围内,场地呈陡缓相间的台阶状地形,为原山脊开挖而成,场地狭窄细长;料源岩性以正长岩为主,夹有少量玄武岩捕虏体,岩石的湿抗压强度 176 MPa,岩石经破碎后石粉含量较高;砂石加工系统全部供水从二滩库区高程约 1 200 m 利用 14 m×5 m×1.2 m (长×宽×高) 囤船取水,通过三级泵站向高位水池供水,设计供水量为 500 m³/h.
在桐子林水电站开发建设中,四川省环境保护厅对施工区环水保要求很严,提出水环境质量控制目标为维护工程河段现有Ⅲ类水域功能,生产废水执行 GB8978-1996《污水综合排放标准》中一级排放标准,施工环保、水土保持零投诉目标.项目建设业主和参建单位以"树环保形象"为管理目标,从绿色施工和将桐子林水电站打造雅砻江流域景观明珠角度考虑,高度重视保护当地水资源和现有植被,最大限度地减少对当地环境的破坏,金龙沟人工砂石骨料生产系统废水处理设施按"零排放"进行建设和管理.
2 人工砂石骨料生产系统对环境的影响因素
桐子林水电站人工砂石骨料系统在生产过程中,需要从距离粗碎加工车间 500 m 的金龙山上开采大量的山场料用于加工生产混凝土各种规格骨料.而在开采、加工过程中又容易对自然环境和人类生产、生活环境产生破坏和危害,主要包括料场开采对植被和山坡体安全稳定的破坏;因为毛料是从开采工作面直接用自卸汽车运输到粗碎加工车间,成品料也是用自卸汽车运输到电站大坝工作面,所以毛料和成品料运输以及破碎筛分过程中所产生的粉尘对大气空气质量的影响;破碎筛分、皮带运输过程中噪音对人类生存环境的影响;以及冲洗筛分所产生的废水、废渣对河流、山谷、陆地自然环境造成的影响等.针对不同的环境影响因素,参建单位对工程从设计、施工、运行各环节充分考虑选择有利于环境保护的技术方案,积极采取有效措施,使其达到环保要求.
3 人工砂石骨料生产系统环水保控制措施
桐子林水电站人工砂石骨料加工系统采用半干法生产,成品料生产能力约 540 t/h,其中人工砂生产能力约 160 t/h,毛料处理能力约 670 t/h.砂石加工系统用水量约 500 t/h,废水产生量约 400 t/h.
3.1 废水处理方案选定
根据桐子林水电站人工砂石骨料加工系统废水处理设施的建设与管理要求,结合现场实际,经认真对比分析、论证,最终采用"细砂回收 + 混凝沉淀 +干化"的废水处理工艺.即来自各个车间的生产废水通过管道收集利用刮砂机进行细砂回收,溢出水流入废水调节池,由设在调节池的渣浆泵将废水抽到细砂回收器(水力旋流器 + 高频振动筛)进行预处理,溢流水添加絮凝剂后进入辐流式沉淀池沉淀,上清液溢流至清水池,清水利用清水泵输送至一级取水池进行回用;刮砂机和细砂回收器回收细砂、石粉于进料仓胶带机上混合进入细砂料仓;辐流式沉淀池底泥经刮泥机进入废渣沉淀池干化脱水,浆液回抽到辐流式沉淀池循环处理,泥渣利用挖掘机摊晒于废渣沉淀池附近,待进一步干化后利用自卸车运到运至阿布郎当沟渣场堆放.通过每月检测,处理后水中的悬浮物浓度在 100 mg/L 以下,满足砂石加工系统用水要求.金龙沟人工砂石骨料加工系统废水处理流程见图 1.
3.1.1 平面布置
金龙沟人工砂石骨料加工系统依山而建,废水处理系统各处理单元布置场地狭小且分散,主要分布在高程1305~1210m,落差较大,废水采用管道连接输送.桐子林人工砂石生产系统平面布置见图 2.
3.1.2 废水处理主要设施
3.1.2.1 刮砂机
对废水中细砂进行回收,用于废水预处理,主要技术参数见表 1.
3.1.2.2 细砂回收器
采用美国德瑞克公司生产的 2E48-120W-4A型旋流真空脱水装置进行细砂、石粉脱水回收,用于废水预处理.2E48-120W-4A 主要由水力旋流器和高频振动筛组成,高频振动筛采用了张拉式聚氨酯筛网、横向筛缝,单层筛,筛网寿命较长,前期通过粒径分析和细砂、石粉脱水回收效果试验,选择最适筛缝宽 0.2 mm.主要技术参数见表 2.为保证成品砂的石粉含量,在细砂回收器配备一料仓,根据成品砂石粉含量将细砂回收器回收多余的细砂、石粉直接存储在料仓,滤出水通过管道进入辐流式沉淀池,料仓的细砂、石粉根据运行情况采用汽车运至渣场.监测数值表明:原水经过细砂回收器处理后,水中悬浮物浓度由 6 万~7 万 mg/L 降至 4 万 mg/L 以下,有效进行了细砂、石粉的回收,提高了细砂产量,产生较好的经济效益.
3.1.2.3 辐流式沉淀池
设置两座辐流式沉淀池,辐流式沉淀池采用中心进水,周边溢流出水,因地形条件限制,分别布设在高程 1 210 m 和 1 246 m 处,相距约 150 m,尺寸分别为 D=20 m,D=16 m,h=3.5 m,每座辐流式沉淀池各配备 1 台单周边刮泥机,泥浆通过刮泥机经管路排至废渣沉淀池.
3.1.2.4 清水池
每座辐流式沉淀池分别设置 1 座清水池,尺寸分别为 10m×6m×4m 和 D=6 m,h=2.5 m,其中较大清水池同时作为一级泵站的蓄水池.
3.1.2.5 加药间
每座辐流式沉淀池分别设置 1 座加药间,加药间布置 1 套一体化加药装置,加药装置含搅拌溶药池 2 个,用于氯化铝(PAC) 和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的溶解投加,溶药池分别配置搅拌机和液位计,使用选用 2 台 3JZ-3000/3.2 型计量泵进行药剂投加.
3.1.2.6 废渣沉淀池
总容量约 1 550 mm³,划分成 3 个废渣沉淀脱水池及 1 个清水池,其中 1 号~3 号废渣沉淀脱水池的容量分别为 V=340 mm³,V=430 mm³,V=540 mm³,清水池 V=340 mm³,每个废渣沉淀池的池壁在不同高度设置 4 层 DN150 排水阀,用以排除不同高度的沉淀清水,清水池中设置抽水装置将水抽至辐流式沉淀池循环进行处理.废渣沉淀池采取以下运行程序:1号沉淀池在用→2 号沉淀池脱水→3 号沉淀池清渣→3 号沉淀池在用→1 号沉淀池脱水→2 号沉淀池清渣.经干化脱水后的泥渣,用挖掘机装车运至指定弃渣场.
3.1.3 混凝试验
通过选取辐流式沉淀池进水口处原水,选择不同的混凝剂、不同的投加量进行试验,确定废水处理的最佳混凝剂及投加量.经试验选择混凝剂以氯化铝(PAC)与阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)40:1 比例混合,投加量 50 mg/L 为最佳投加量.
3.1.4 生活污水和营地卫生设施处理
在生活营地内按有关标准设置数量足够的排污管道(沟),所有的生活废水经排污管道(沟)汇入生活污水处理站,处理达标后排放.在工地现场和生活区设置足够的垃圾池、厕所、污水及含油污水处理装置等卫生设施,生活垃圾分类堆放,定人定时清理,并负责运至批准的地点掩埋或焚烧处理;在生活区厕所设置化粪池,经处理后,运至指定地点排放.
3.1.5 经济效益分析
金龙沟人工砂石骨料加工系统所处地理位置特殊,废水处理后全部回用,认真践行绿色施工,有效实现了节水功效,保护了二滩库区水质,获得了较大的环境效益.据初步估算,砂石骨料系统平均每天运行 10 h,废水回收量约 300 mm³/h,废水回收率约75%,减少砂石加工系统取水高度约 50 m,按砂石加工系统施工用电 0.6 元 /kW·h 计算,每天节省抽水费用约 560 元,每年节省费用约 20 万元,经济效益明显.
3.2 植被和边坡的保护
雅砻江流域气候属川西高原气候区,集水面积大,域内植被茂密,长势良好.金龙山料场地质条件较好,边坡保护采取以下措施:
(1) 石方开采采取控制爆破技术,料场开采采用松动梯段爆破技术, 并按招标文件技术条款要求进行控制, 爆破时单响药量使二滩大坝和地下厂房等相邻建成筑物处于正常运行状态.边坡预裂、靠近边坡设缓冲孔,以减少因爆破而产生的裂隙和岩石松动.
(2) 最终边坡上局部出现的结构软弱面及不稳定岩体采取锚杆支护、挂网喷混凝土支护等措施进行加固.
(3) 开采期间派专人对边坡稳定定期进行检查,并按招标文件的技术要求安排人员使用监测仪进行监测,发现问题及时报告处理.
(4) 设置完善的截排水设施,进行专门的排水疏导.如在边坡开口线水平距离 5 m 以外设置截水沟,截水沟采用梯形断面,两侧面边坡为 1:0.5,底宽及沟深均为 50 cm,截水沟采用砂浆抹面;为了防止边坡汇水、渗水汇入开采工作面,在边坡安全平台和清扫平台设置 30cm×30cm 的矩形排水沟;边坡喷锚范围为了减少喷混凝土的渗水压力,喷混凝土内设置 Φ50 深 1~2m 的排水孔,边坡地下水位线以下,视地下水情况,随机设置较深排水孔,排水孔上倾角为 10°,以保证边坡的稳定;排水设计注意各设施之间的联系及进出水口的处理,充分利用场内道路排水系统及山体自然冲沟将料场边坡汇水及开采工作面废水、积水经沉淀处理后再排入金龙沟.通过加强和完善施工区截排水设施,有效地防止水土流失和植被破坏.
3.3 防尘和降噪措施
砂石加工设备大多是强烈的噪声源和尘源,对周围环境产生污染,对生产人员健康产生威胁,主要产生噪声源的设备见表 3.桐子林人工砂石骨料生产系统工程在系统设备选型和技术设计时已预先考虑.如破碎机在满足工艺确定的破碎比前提下,同类设备尽量选择重心低、转子或辐板运动幅度小、防护性能优良的设备,从源头将破碎产生的粉尘,噪音控制在最小程度.为降低筛分过程的噪声,振动筛分机的筛网采用聚氨酯筛网代替传统的钢筛网,料斗、溜槽、缓降器等设计成"石打石"的形式,减少石料与金属的敲击等措施,可有效地降低系统运行的噪音.同时对重点部位如高效圆锥破碎机、立轴冲击破碎机、颚式破碎机的排料口,设计用除尘设备来收尘或采用喷洒雾化水等方法降低粉尘的污染,保障运行人员的身心健康.另外在场内运输道路全线装自动喷淋水系统,对施工路面每隔两小时喷淋水雾降尘,对其他容易生产扬尘的作业场所,配置洒水车专门洒水,使粉尘公害减少到最低程度.毛料开采作业面采取湿式钻孔,爆破后连续向碴堆洒水,以控制扬尘,保证作业时将有害气体稀释到安全浓度.
3.4 施工区弃渣弃土的处理及措施
桐子林人工砂石骨料生产系统工程施工区弃渣弃土处理采用汽车转运至业主指定的阿布朗当沟弃渣场堆存,卸渣后及时用推土机进行平整,并用16 t 碾压机进行碾压,每层碾压高度小于 50 cm,碾压遍数 4~6 遍,弃渣前,对弃渣场地进行处理,用土将外围圈住,并做好周边的排水设施.保证不遭洪水、雨水冲刷,防止水土流失.
4 结语
桐子林水电站人工砂石骨料生产系统工程克服地理位置特殊,环水保处理设施布置场地狭窄、分散等因素,如采用"细砂回收 + 混凝沉淀 + 干化"的废水处理工艺,利用较低的运行成本较好地解决了砂石加工系统废水存在的环境污染和处理费用高等问题.同时因地制宜采取水土保持、除尘降噪等环境治理措施,效果明显,在水土保持、除尘降噪、废水回收利用等环境保护方面取得了一定经验,实现了人工砂石骨料系统生产废水零排放,环保和水土保持零投诉的目标,施工区自然环境得到有效保护,对水电工程砂石加工系统环水保管理和控制具有较好借鉴意义.
