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大渡河枕头坝一级水电站施工期废水对水环境的影响及治理

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'舰:_!乂#霸W養硕士学位论文_masterdissertation‘塵论文题目一:大渡河枕头琐级水电站施工期废水对水环境的影晌及治理工-;測:=:■_ 国内图书分类号:X524密级:公开国际图书分类号:西南交通大学研究生学位论文大渡河枕头坂一级水电站施工期废水对水环境的影响及治理年级2012级姓名任学木申请学位级别工程硕士专业环境工程指导老师陈建东高工付永胜教授二零一五年五月 ClassifiedIndex:X524U.D.C:SouthwestJiaotonUniversitgyMasterDegreeThesisPREDICTIONOFWATERYENVIRONMENTALEFFECTOFANDMANAGEMENTFORCONSTRUCTIONWASTEWATEROFTHEZHENTOUBAIHYDROPOWERSTATIONINTHEDADURIVERGrade:2012Candidate:RenXuemuAcademicreeAliedfor:MasterDegreeDegppSpeciality:EnvironmentalEngineeringSupervisor;Prof.ChenJianDongProf.FuYonhengSgMa2015y, 西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。,允许论文被查阅和借阅本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1.口保密,在年解密后适用本授权书;2.不保密用本授权书。"”(请在以上方框内打V):学位论文作者签名指导老师签名:仏r飞厂曰期:曰期: 西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下:砂石加工系统生产废水是水电建设项目施工期主要的水体污染源,该废水中主要一SS浓污染物成分为悬浮物,组分较为单,但浓度极高,其悬浮物度可高达数万至十万mg/L。但是目前国内尚缺乏经济适用、并能够有效运行的工程程实例来解决该类废水带来的环境问题一工系统生产废水原。本文通过实验对枕头现级水电站砂石加,水物性及其沉降性能进行研究,并收集该水电站所在河段地质水文资料等以研究原水物性及沉降性能为出发点,通过二维水质数学模型模拟砂石加工系统生产废水对大渡河水环境的影响。并通过分析结果研究水电建设项目对大渡河水环境产生的不利影响,为类似水电建设项目在环境影响评价阶段的预测提供参考,并为类似水电建设项目的废水处理工程工艺设计提供有益借鉴。本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明。一切法律责任将由本人承担本人完全了解违反上述声明所引起的。学位论文作者签名:^曰期: 西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要一一随着中国经济的不断发展,中国在取得个又个经济奇迹的同时,环境问题越一个制约因素一来越成为。中国是个水资源丰富的国家,但由于水资源在时空分布上极度不均。特别是东北部,水资源短缺严重制约着当地的经济发展。因此,对未受污染的水资源我们要保护,对生活用水、工业用水我们要高效利用,对产生的生活污水、生产废水要尽可能的回收再利用。只有解决了水资源短缺这个难题,中国才能在21世纪继续创造经济奇迹。一枕头规级水电站位于四川省乐山市金口河区大渡河干流上,为该流域规划梯级的第十九梯级,属大(2)型电站。工程的建设可以为我国经济建设提供必要的清洁能源,从而减少化石能源带来的环境问题。但该工程在施工期由于爆破、开挖、砂石骨料生产、混凝土拌和以及土石方运输等施工作业,会带来水、气、声、澄等方面环境问题。尤其是砂石加工系统由于冲洗砂石骨料而产生大量生产废水,其占该工程施工期总废水的90%以上一,其主要的污染物成分为悬浮物,组分较为单,但悬浮物浓度极高,其SS可高达数万至十万mg/L。如不经处理直接排入大渡河水环境中,将会对大渡河水环境产生不利影响,导致水体功能下降。本文主要通过对大渡河枕头规一级水电站工程施工期废水排放情况进行资料收、集,查阅相关文献资料,收集工程建设气象水文等资料,借助枕头现检测中心及西南交通大学环境工程实验室进行实验,并通过借鉴同类水电建设项目工程实践,建立二维水。质数学模型,模拟悬浮物在大渡河中的扩散过程通过模拟结果分析研究大渡一河枕头顼一级水电站工程施工期生产废水对大渡河水环境的影响。进而结合枕头坝级水电站工程环境保护设施现状分析其存在的不足,并提出优化建议,为同类水电建设项目工程环境保护提供重要借鉴。关键词:水电站;施工期;砂石加工废水;生活污水 西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractA'sChinaseconomycontinuestodevelopChinawononeeconomicmiraclewhile,,environmentalissuesincreasinlbecomealimitinfactorinaisacountrrchinwatergyg.Chyiresources,butbecauseofthespatialandtemporaldistributionofwaterresourcesisextremeluneven.Eseciallinthenortheastthewatershortaehasseriouslhameredypy,gypthedevelomentoflocaleconom.Thereforewehavetounollutedwaterresourcespy,protectiondomesticwaterindustrialwaterwewantefficientutilizationofsewaep,,generatedwastewaterreccnasmuchasosseOnaddressntbemofgyligpibl.lybyigheprolwatershortaeChinacancontinuetocreateeconomicmiraclesinthe21stcentur.g,yZhentoubaIhydropowerstationislocatedonJinkouhequ,LeshanCity,SichuanProvinceDaduRiver,riverbasinplanningrungforrungnineteenth,isalarge(2)typeof'owerlant.ConstructionofChinaseconomicconstructioncanprovidethenecessaryppcleanenertherebreducinenvironmentalroblemscausedbfossilfuels.Howevergy,ygpy,theroectdurintheconstructioneriodduetotheblastin,excavationareatepjgpg,gggroductionconcretemixinandtransortationofearthandconstructionworkwllinp,gpibrgasectsofwaterarsounvaandrenvronmentassuesInartcarareatep,i,d,Jaotheili.piul,gggprocessingsstemduetowashinofareateandroducealotofwastewaterwhichyggggp,accountsformorethan90%ofthetotalprojectconstructionwaste,themainpollutantcomponentsofsuspendedsolids,moresinglecomponent,butsuspensionhighconcentrationsitcanbeutotensofthousandstohundredsofthousandsofSSm/L.If,pgnottreateddirectlintotheDaduRiverwaterenvironmentitwouldhaveaneativeimacty,gpontheDaduRiverwaterenvironmentresultinindecreasedwaterfunction.,gInthisaerthrouhtheconstructionofZhentoubaIhdropowerstationwastewaterpp,gydischaresituationdatacollectionaccesstorelevantdocumentscollectconstructiong,,,meteoroloicalandhydroloicalandotherdatawithZhentoubaTestinCenterandgg,gSouthwestJiaotongUniversityEnvironmentalEngineeringLaboratoryexperimentsandbydrawinonsimilarhdroowerroectenineerinracticetheestablishmentofagyppjggp,-uatwodimensionalwaterlitmathematicalmodeltosimulatethedifusionprocessoftheqy 西南交通大学硕士研究生学位论文第III页suspensionoftheDaduRiver,ResearchontheimpactofconstructionontheZhentoubaIhydropowerstationofDaduwastewaterthroughthewaterenvironmentsimulationresultsanalysis.Furthermorethestatusquolevelofenvironmentalprotectionfacilitiesillowdamphydropowerprojectanalysisitsshortcomings,andmakeoptimizationrecommendations,providinganimportantreferenceforthesimilarhydropowerconstructionproectjenvironmentalprotection.keywords:HydropowerStation;ConstructionPeriod;Gravelaggregatewashingwastewater;DomesticSewage. 西南交通大学硕士研究生学位论文第IV页目录第1章绪论1111.研究背景和意义1.2国内外研究现状2一1.3枕头顼级水电站工程概况41.3.1流域概况41.3.2工程建设概况514.选题来源61.5主要研究工作71.5.1研究目的71.5.2研究的主要内容71.5.3研究的技术路线8第2章水质预测模式的选择92.1原水物性分析92.1.1砂石加工系统生产废水92.1.2混凝土拌和系统冲洗废水92.1.3生活污水92.2水质模型选择102.2.1河流水质模型简介102.2.2模型的选用12、输@15J第3章施工期废水对水环境的影响预测163.1预测目的及内容163.2基础资料163.2.1水文资料163.2.2实验分析18 西南交通大学硕士研究生学位论文第V页3.3砂石冲洗废水对水环境的影响203.3.1污染源分析203.3.2预测模型选择203.3.3预测参数213.3.4预测结果223.3.5预测结果分析353.4其他废水对水环境的影响36本章小结37第4章施工期废水治理对策384.1砂石加工系统废水治理384.1.1砂石加工系统废水治理现状384.1.2砂石加工系统废水处理设施不足及优化建议424.2混凝土系统冲洗废水治理434.2.1混凝土系统冲洗废水治理现状434.2.2混凝土系统冲洗废水治理不足及优化措施444.3生活污水治理45本章小结45结论及建议46■4647mXScilt48参考文献49攻读硕士学位期间参加的工程项目53 西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1.1研究背景和意义随着我国经济的不断飞速发展,随之而来的是各种环境问题的出现。而且在全球范围内环境污染及温室效应也有越演越烈之势,国际社会对环境污染及气候变化问题也越来越重视。我国政府为应对环境污染及气候变化问题,向世界承诺到2020年单?一位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%45%,非化石能源占次能源消1一[]费的比重达到15%左右。为实现这诺言,国家从多方面力促我国绿色低碳产业经济的发展。其主要措施就是大力发展可再生能源和积极推进核电建设,使我国清洁能源在我国能源消费占比中不断增加。目前,我国核电在整个电力装机中的比重不到1]2[%,水电装机容量的比重约为22%。,2020水电资源是可再生能源,通过大力发展水电行业可以在年实现我国政府对世界的庄严承诺,同时也是实现节能减排、防治环境污染、造福子孙后代的首选。目前业已由以往追赶世界水平到如今在很多方面居于世界先进甚至领先,我国水电行水平一,实现了质的飞跃。目前,我国已自主设计并建造了批设计标准高、建设规模大、管理水平高、施工质量好的世界领先水平的水电站。同时经过不断引进国际先进技术以及多年水电建设积累的宝贵经验,我国己具备成熟的开发技术以及管理模式。在高质量完成水电站建设的同时,更突出了经济效益以及综合效益。但是,水电建设带来综合效益的同时,也带来相应的环境问题。特别是施工期,水利水电工程幵挖量大,施工过程中爆破作业及土石方开挖、运输等会产生大量的粉尘和工程弃澄工程;施工期间弃渣堆放、料场开采、施工便道建设等占用大量土地,对施工区周边地貌景观和地表植被有较大破坏,;施工期排放的生产废水特别是砂石加工系统用于冲洗砂石骨料的冲洗废水,排放量大,悬浮物含量极高,其悬浮物SS可高达数万至十万m/L,g如不经处理直接排入河道,将使下游水环境质量下降,影响河流景观并对水生动植物一的生存造成定影响。另外,水利水电建设施工过程中需要使用大量大型施工机械,其产生的噪声污染,对周围居民正常的工作和生活造成不利影响。施工车辆因运输物料及弃渔的需要而大量增加,对当地交通造成冲击,影响周围居民的正常出行。总体上我国是一个水资源丰富的国家,在世界是仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、 ‘西南交通大学硕士研究生学位论文第2页2【]、6。口,美国印度尼西亚,居世界第位但由于我国人基数大人均水资源占有量只一有世界平均水平的四分之。且我国水资源在时空分布极为不均,。就地域分布而言,0%长江流域及其以南地区,水资源约占全国水资源总量的8;就时间分布而言,我国2?[]大部分地区降水集中在59月月份,占全年雨量的70%以上。目前,由于水资源的时空分布不均,,,在工农业发达地区水资源短缺的现象日益严重从而成为严重制约着我国经济发展的一个重要因素。因此为应对水资源短缺及水污染严重引起的环境及经济问题,,。对生产废水及生活污水进行治理与回用既能有效的保护环境同时也是节约水资源。、促进我国工农业经济发展的必要手段大渡河是眠江的最大支流,位于青藏高原东南边缘向四川盆地西部的过渡地带。23全流域集水面积为7.74万km(不含青衣江),年径流量470亿m,其中四川省境内2%流域面积7.08万km,占全流域面积的91.5;干流河道全长1062km,其中四川境3f]852km内长。本文主要研究枕头现一级水电站规址段工程施工期废水对大渡河的水环境影响情况一,并根据本人在枕头现实习期间参与的环境保护工程实践,对枕头现级水电站环境保护设施的运行现状进行分析,提出优化改进建议。一级水电站工程建设资料研究方法主要通过全面系统的收集整理大渡河枕头坝、气象水文资料、砂石料加工系统生产废水、混凝土拌和系统生产废水及营地生活污水的实际排放情况,借助枕头现检测中心及西南交通大学环境工程实验室进行原水物性二一分析,并结合维水质数学模型等进行预测模拟,研究大渡河枕头现级水电站工程施工期产生的生产废水、生活污水对大渡河水环境产生的不利影响,从而为防治类似水电建设项目对水环境带来的不良影响提供有益借鉴。1.2国内外研究现状1、水电开发现状及规划随着我国经济社会的飞速发展,我国对电力的需求越来越迫切。截止2013年,我国总装机容量为124738万kW,相较于2012年装机容量增长8.77%。其中水电装机容量为21606万kW,占总装机容量的17%。我国水电资源分布不均,其主要分布在西南地区,约占全国可幵发装机容量的68.1%。其中又以云贵川三省最为丰富。截止2013年底,西南地区已建水电装机容量 西南交通大学硕士研究生学位论文第3页为12322万kW,在建装机容量3500万kW,己在建水电装机容量占技术可幵发装机35.2%80容量比例为,其中贵州省已在建比例超过%、,未来开发潜力不大;四川云南、重庆的水电已在建比例均在50至60%之间,2020年以前还将是我国水电发展的重点区域,;西藏己在建程度降低未来水电的发展潜力巨大。根据国家可再生能源中长期发展规划,2010年和2020年水电的发展目标为:考虑到资源分布特点、开发利用条件、经济发展水平和电力市场需求等因素,今后水电建设的重点是金沙江、雅碧江、大渡河、澜沧江、黄河上游和怒江等重点流域,同时,“”在水能资源丰富地区,结合农村电气化县建设和实施小水电代燃料工程需要,力口⑴快开发小水电资源。“”上幵展西藏自治区东部水电外送方案研究,以及金沙江、澜沧江、怒江三江游和雅鲁藏布江水能资源的勘查和开发利用规划,做好水电开发的战略接替准备工作1[]02、国内水电工程施工废水预测现状一水电建设工程,特别是大型水电建设工程,是项建设工程量巨大、涉及施工人员众多、工序复杂、施工周期长的复杂工程。且水电建设项目通常处于深山峡谷之中,自然环境受人为影响较少。水电站的建设将对当地的自然环境,特别是地理地貌产生较大影响。施工过程中也不可避免的产生环境污染问题。水电建设工程属于非污染生态影响工程,其主要的环境污染发生在施工期。施工一期间砂石骨料冲洗废水排放量大、强度高,污染物较为单,主要为悬浮物SS,其对工程所在地表水域多造成明显污染;混凝土拌和系统产生的冲洗废水虽然产生量?经处理直接排入水环境中小、间断排放,但其pH值在1112,如不,将改变局部水环境的正常pH,对水生动植物产生不利影响,施工营地;由于施工人员的长期入住不可避免的产生生活污水,生活污水中含有悬浮性固体和溶解性无机物、有机物,以及大量微生物(细菌、病原体等),不经处理直接排入水环境将对下游居民的生活用水产生不利影响。因此,有必要对水电建设工程施工期生产废水排入水环境进行模拟预测,从而为水电建设工程施工期环境保护工作提供借鉴及指导。然而目前的水环境预测多处于环境影响评价阶段,此阶段工程建设尚未开展,水环境预测仅根据以往工程生产废水排放情况进行预测,工,其结果为指导性或参考性的无法真实反映实际施阶段生产废水对水环境的实际影响。为更好的模拟生产废水对水环境产生的实际影 西南交通大学硕士研究生学位论文第4页响,对在建水电工程施工期间产生的生产废水进行研究,并根据实际情况模拟生产废水对水环境产生的不利影响,可以更好的为同类水电工程水环境影响预测提供有益借鉴。因此,开展此项研究十分必要。一1.3枕头现级水电站工程概况枕头坝水电站位于四川省乐山市金口河区大渡河干流上,是大渡河干流水电梯级规划的第十九个梯级,。为充分利用枕头现梯级库容枕头规水电站采用两级堤琐式开发一一(枕头琐级、枕头坝二级水电站)。枕头琐级水电站是其两段堤坝式幵发的第一一二一级,距上游深溪沟水电站约25km。下级为枕头现级水电站,距级水电站约m一4.1km口河区4.7kin。枕头现,距离金行政区驻地约,距成都市约260k级水电站2是大(2)型电站,开发任务为发电,兼顾下游用水。坝址处控制流域面积73057km,3多年平均流量1360m/s。电站正常蓄水位624m,最大琐高86.5m,电站装机容量723’W?万k,多年平均发电量32.90亿kWh,水库总库容0.469亿m,正常蓄水位以下3工程总投资⑷库容0.435亿m,840280万元。1.3.1流域概况大渡河流域位于青藏高原东南边缘向四川盆地西部的过渡地带,是长江上游帳江水系的最大支流,发源于青海省境内的果洛山南麓,分东西两源:西源为结斯甲河,东源为足木足河,以东源为主流,两河在双江口汇合后始称大渡河。干流大致由北向南流经大金、丹巴、庐定等县至石棉折向东流,再经汉源、铜街子、沙、峨边、龚嘴1,湾等地,于草鞋渡右纳青衣江后,在乐山市城南注入眠江062km。干流全长约天2然落差4175m,四川省境内河长852km,天然落差2788m;全流域面积774()0km(不2包括青衣江),其中四川省境内70821km15,占全流域面积的9.%,河口多年平均流33一量1500m/s,年径流量470亿m。大渡河按河道特征及降水特性区分,般以濟定5[],以上为上游,庐定至铜街子为中游铜街子以下为下游。?本工程位于庐定铜街子的大渡河中游河段,为峡谷盆地区。西面大雪山海拔均m以上卩在5000,最高山贡噴山主峰高7556in。庐定至石棉河段,大渡河流经贡戛山山麓段一,进入中游第个峡谷段00m,河谷深切,水流瑞急,河面宽在2左右,河道42%,二个平均坡降.。。在汉源桂贤至峨边大渡河流经峨眉山地区,进入中游河段第峡谷区,,,两岸岩石陆峭气势雄伟。袭嘴至铜街子大河湾为中游河段第三个峡谷段。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5页18[】大渡河水系四川省境内干支流水力资源理论蕴藏量33618MW,占四川省的23.4%3.,干支流水力资源技术可开发容量1476MW,占四川省的266%,其中干流为5【]24656MW,占四川省的20.5%。1.3.2工程建设概况根据国家水电的开发政策一,结合枕头琐级水电站的建设时序,分为前期准备项工程施工提供基础条件一目和主体工程两部分,前期准备项目为主体。枕头坝级水电“”站施工前期准备项目主要包括:业主营地,施工营地(临时营地),1#临时法场、2#临时澄场以及蜜场泄洪洞(306,现址下游跨河索桥包括施工便道),省道S改线路(枢纽段)。主体工程由枢纽建筑物、施工辅助工程和建设征地及移民安置等组成。主体工程由枢纽建筑物、施工辅助工程和建设征地及移民安置等组成,各项目的-组成详见表11。一-表11枕头烦级水电站工程项目组成工程项目工程组成挡水建筑物混凝土重力现枢纽建筑物引水发电系统引水渠、进水口、发电厂房及尾水渠泄水建筑物5孔泄洪闲一期纵向围堰、纵向混凝土围堪、导流明渠、二期上下导流工程游土石不过水围堪、三期上下游围堪交通设施场内公路、施工便道、跨河桥、省道S306改建弃渣场江沟堆料弃碴场施工辅助工程砂石加工系统、混凝土系统、综合加工厂及机修厂、风施工企业水电供应系统、钢筋加工厂、木材加工厂、机电及金属结构安装场、机械、汽车修配厂、汽车保修站等仓库系统中心综合仓库、炸药库、油库生活营地施工营地库底清理建筑物拆除与清理、卫生清理、林木砍伐与迹地清理等水库掩没及工程占地共需生产安置人口628人、搬迁安建设征地及移移民安置置640人民安置S306(省道)、人行铁索桥、35kV输电线路、移动联通专项设施复建通信光缆、宝水溪、白熊沟水电站复建环境保护和水水环境保护工程主要包括砂石料废水处理系统、混凝土拌合系统废水处 西南交通大学硕士研究生学位论文第6页土保持工程理、含油废水处理系统、基坑废水处理系统、生活污水处理系统环境空气保护工程袋式除尘器声环境保护工程隔声窗鱼类保护工程瀑布沟鱼类增殖站二期建设、鱼道、干支流保护陆生生态修复工程保护动物监测点水土保持工程工程措施、植物措施、临时措施一20枕头现级水电站主体工程已于10年6月正式开工,规划总工期72个月,其中施工准备期10个月、主体工程施工期47个月、发电工期57个月、完建期15个月。目前己进入投产发电阶段。14.选题来源随着我国经济的不断飞速发展,随之而来的是各种环境问题的出现。而且在全球范围内环境污染及温室效应也有越演越烈之势,国际社会对环境污染及气候变化问题也越来越重视。我国政府为应对环境污染及气候变化问题,向世界承诺到2020年单?一位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%45%,非化石能源占次能源消1一[]费的比重达到15%左右。为实现这诺言,国家从多方面力促我国绿色低碳产业经济的发展。其主要措施就是大力发展可再生能源和积极推进核电建设,使我国清洁能源在我国能源消费占比中不断减小。,也带来相应的环境问题但是水电建设带来综合效益的同时,,特别是施工期,水利水电工程开挖量大,施工过程中爆破作业及土石方开挖、运输等会产生大量的粉尘和工程弃渣;工程施工期间弃密堆放、料场开采、施工便道建设等占用大量土地,对施工区周边地貌景观和地表植被有较大破坏;施工期排放的生产废水,特别是砂石加工系统用于冲洗砂石骨料的冲洗废水,其悬浮物SS可高达数万,悬浮物含量极高至十万mg/L,如不经处理直接排入河道,将使下游水环境质量下降,影响河流景观一并对水生动植物的生存造成定影响。另外,水利水电建设施工过程中需要使用大量大型施工机械,其产生的噪声污染,对周围居民正常的工作和生活造成不利影响。施工车辆因运输物料及弃渣的需要而大量增加,,对当地交通造成冲击影响周围居民的正常出行。本文通过本人在枕头琐一级水电站环境保护实习期间,全面系统的收集整理工程 南交通大学硕士研究生学位论文第7.西页建设、气象水文、砂石料加工系统生产废水、混凝土拌和系统生产废水及营地生活污水的实际排放量情况,借助枕头坝检测中心及西南交通大学环境工程实验室进行原水一物性分析,研究大渡河枕头现,并通过结合水质模型等进行预测模拟级水电站工程施工期产生的生产废水对大渡河水环境产生的影响,从而为防治水电建设工程施工期生产废水对水环境带来的不良影响提供有益借鉴。1.5主要研究工作1.5.1研兄目的一论文通过对大渡河枕头规级水电站工程施工期废水排放情况进行资料收集,查阅相关文献资料,收集工程建设、气象水文等资料,借助枕头琐检测中心及西南交通大学环境工程实验室进行实验,并通过借鉴同类水电建设项目工程实践,建立二维水质数学模型,模拟悬浮物在大渡河中的扩散过程。通过模拟结果分析研究大渡河枕头坝一级水电站工程施工期生产废水对大渡河水环境的影响一。进而结合枕头现级水电站工程环境保护设施现状分析其存在的不足,并提出优化建议,为同类水电建设项目工程环境保护提供重要借鉴。1.5.2研究的主要内容一(1)针对大渡河枕头现级水电站工程施工期砂石料加工系统生产废水进行原水物性分析和自然沉降性能试验。通过收集工程资料、查阅文献及现场调查,并借助实验室试验,,得到相关的废水水质参数包括废水流量、主要污染因素、沉降性能等。2一()水质数学模型建立。综合分析大渡河枕头现级水电站工程施工期生产废一水水质特征。,建立二维水质数学模型并通过水质数学模型模拟分析大渡河枕头现级水电站建设对大渡河水环境的影响,为改善水电工程施工期对水环境的不良影响提供依据。一(3)结合枕头坝级水电站工程环境保护设施现状,分析其不足并提出优化建议。一利用试验获得的原始水质数据及水质模型模拟分析得到的数据,结合大渡河枕头琐一工程环境保护措施提出优化建议级水电站施工期废水特点,为枕头现级水电站。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8页1.5.3研究的技术路线文献资料查阅、收集、整理iiII学习河流水质模型-二维水质iSISSS為k!模!型情况iI收集枕头现-级水电站工程生产废?产废水进分析和f篇水资料、大渡河流域水文地质资料gfIX对枕头取适整理实验数据,分析废水水质特性濃!霊iI结合工程5其不足并賴模型对实验数纖行分析^:益i通过对数据资料、试验数据以及水质数学模型的分析。得出枕头一坝级水电站施工期生产废水对大渡河流域水环境的影响,并对现有水环境保护设施提出优化意见。-图11技术路线图 西南交通大学硕士研究生学位论文第9页第2章水质预测模式的选择2.1原水物性分析2.1.1砂石加工系统生产废水砂石加工系统生产废水是水电建设工程施工期主要的废水来源,其占总废水量的90%以上一,该废水中主要的污染物成分为悬浮物,组分较为单,但悬浮物浓度极高,6[]其SS可高达数万至十万mg/L。但是砂石加工系统生产废水具有较好的沉降性能,通过自然沉降实验可以看出,虽然悬浮物浓度极高,但在30至40niin内悬浮物能够完成大部分沉降;结合上清液的絮凝沉降试验可知,经自然沉降后的上清液通过添加絮凝剂助降可以去除绝大部分悬浮物质。2.1.2混凝土拌和系统冲洗废水混凝土拌和系统冲洗废水主要来自场地冲洗、混凝土拌和楼冲洗以及混凝土运输车冲洗等冲洗的高独度碱性废水。其特点为废水中Ca(0H)2的含量高,悬浮物浓度约5000m ̄为g/L,pH值约为1112,具有强碱性,但废水产生量较小、且间断性排放。2.1.3生活污水施工期生活污水主要集中在施工区生活营地,生活污水中含有悬浮性固体和溶解一性无机物。根据枕头埙、有机物、以及大量微生物(细菌、病原体等)级水电站工程施工期实际情况,生活营地共包括2个承包商营地和1个业主营地,其中业主营地生活污水已接入金口河区市政排水管网,排入金口河区污水处理厂进行集中处理。两个承包商营地分布在大渡河两岸,施工高峰期生活营地生活污水最大产生量为^20m/hBOD、COD,200m/L、400m/L。,污染物主要是5其浓度分别是gg 西南交通大学硕士研究生学位论文第10页2--图1砂石加工系统生产废水图22混凝土拌和系统冲洗废水2.2水质模型选择2.2.1河流水质模型简介-P自水质数学模型S模型应用于环境问题研究以来,在半个多世纪里,水质模型不断发展、完善。至今研究人员以及提出了多种流域的水质数学模型。根据其不同的分类方式可分为以下几类。一第类,根据研究对象分。水质模型分为:河流模型、河口模型、湖泊模型等。,目前河流模型以及河口模型的研究已经比较完善,可以通过多参数的合理设置真实反应实际水域的水质情况,并应用于实际工作中。一第二类,根据模型研究的水质组分,可分为单组分模型、稱合模型以及多重组7][分模型等三类。模型模拟的对象包括多种污染物类型:有机污染物、无极污染物、可降解有机物、重金属以及悬浮物质等。一第三类,根据水质模拟的空间维数分类。主要分为:零维水质模型、维水质模型,、二维水质模型、三维水质模型零维水质模型较为简单粗略在应用中多用于一一作为其他维模型的基础计算,;维水质模型仅考虑维空间的水质变化常用于中小二维水河流在纵向空间的水质变化情况,其假定的污染物在横向与垂向上混合均匀;质模型考虑水质在横向及纵向上的变化情况,主要适用于大中河流的水质模拟;三维,水质模型考虑纵向、横向以及垂向三个方向的水质变化情况最符合污染物在水域中的实际变化情况,但该模型较复杂,多用于海口水域的水质计算。本次模拟水域为大渡河干流枕头现河段,,其流量大、江面宽阔断面宽深比大于 西南交通大学硕士研究生学位论文第11页20,属于大中型河流,适用于二维水质模型。对于持久性污染物:,河流水质预测模式可以采用以下几种2.2.1.1充分混合段持久性污染物进入水体后,经过混合过程段后,在断面上达到完全均勻混合,此9[]时水体中污染物的浓度可用点源稀释混合模型表示:C=(2-1)一式中:C废水与河水完全混合后污染物的浓度,mg/L;^—排污口上游来水流量,m/sQh;—上游来水的水质浓度Ch,mg/L;3 ̄"m(5^^水流量,/s;卩—污水中污染物的浓度/。C,mgLp2.2.1.2平直河流混合过程段:⑴二维稳态河流水质混合模型(岸边排放)^cQ(-,uyu{2ByY1、P[)—c=c<exex-ix).++(22),jpp⑵二维稳态河流水质混合模型(非岸边排放)"“^2〗CQ[(u--yi/(2a+_K)u(252ajO/、pp「|「]——- ̄-——-——cU)=c.+M=exp+exp口+exp,yi4#4#2办t一广|_」J-(23)^:X预测点离排放点的距离,m式中;预测点离排放口的横向距离y,m; ̄ ̄mC处污染物的浓度,/L预测点(x;,y)ga污水排放口离河岸距离(0<a<Bm),;C—污水中污染物的浓度,m/Lpg;3n污水流量,i/sQ;pC—mh河流上游污染物的浓度本底浓度)/L;(,gH ̄河流平均水深,m;2“M“河流横向混合(弥散)系数,m/s;yU河流流速,m/s; 西南交通大学硕士研究生学位论文第12页B^河流平均宽度,m;n圆周率。2.2.1.3弯曲河流混合过程段⑴弯曲河流混合过程段(岸边排放)(之。厂=---^-cC+^exf1+ex(2-4U,7)pp),4j[叫}(2)弯曲河流混合过程段(非岸边排放) ̄cQ(ru+-2aHu-1p{2aHQf⑶qf(、[\\「力]c=c{x.+<ex+ex+ex>,y),ppp44VL^L」LJjq=Huy^M=HuMq^2-5()^式中:X预测点离排放点的距离,m;^预测点离排放口的横向距离y,m;Cx预测点(处污染物的浓度,m/L,y)g;a口离河岸距离a<Bm(X,污水排放();C污水中污染物的浓度,mg/L;p污水流量Q,mVs;pCh河流上游污染物的浓度(本底浓度),mg/L;^mH河流平均水深,;2M ̄河流横向混合(弥散)系数,m/s;yUm/河流流速,s;B河流平均宽度,m;n圆周率。2.2.2模型的选用河流水质模型的选择和建立,应该结合河流的水文地质特征、污染物排放属性、模型适用范围以及相关信息来进行,模型选择是否正确直接决定河流水质模拟的精度是否可用。因此,在选择河流水质模型时,须辅以实验手段收集废水中污染物的物性、、、特征,并遵循着实用性可行性简洁性适应性以及开发性原则,以求尽可能准确的反应废水中污染物对水环境的实际影响。 西南交通大学硕士研究生学位论文第13页一枕头坝级水电站是以发电为主,并兼顾下游用水的大(2)型电站,琐址控制23流域面积73057km,坝址处多年平均流量1360m/s,正常蓄水位624m,回水长度约316.71km,相应库容0.435亿m,死水位618m。其主体枢纽工程于2010年6月正式开工建设,规划总工期72个月。砂石加工系统生产规模和生产强度,施工高峰期砂3工期主要的废水来源/h工期生产废水总量的90%石系统废水量为676m,是施,占施4以上,并且污染物浓度高,废水的SS最大浓度达到4.5X10mg/L。一枕头现级水电站,,主要山脉属大凉山和峨嵋山系区内山势巍峨、河谷深切,且由西向东渐次降低。区内大渡河强烈下切,两岸沟谷发育,山势陆峻,岭谷高差1000m4[]以上,强烈的内外动力地质作用,塑造了本区典型的侵蚀构造地貌形态特征。一级水电站位于青藏高原向四川盆地过渡的髙山峡谷区枕头现,坝址处河谷狭窄,河道两岸山势高险,冲沟深切,水流十分瑞急,且宽深比大于20,排入大渡河的污染物能够在在垂直方向上迅速混合,故可认为污染物在垂直方向混合均匀;枕头坝河段挟沙能力强,可以忽略悬浮物的沉淀自净作用,故可视为持久性污染物;大渡河中游.3河段河水恒定流动,视为;河流弯曲系数大于1弯曲河流;该工程砂石加工系统生产一废水排放量大、悬浮物浓度极高、且为单污染源岸边排放,悬浮物需要较长输移距离才能够与河水混合均勾,;在混合过程段污染物在河水的横向及纵向存在明显的浓度梯度。一综上所述,枕头现级水电站工程施工期水环境影响模拟选用二维稳态混合累积流量模式。 ^^寸1诚〖照¥^.sIni 西南交通大学硕士研究生学位论文第15页本章小结本章介绍了枕头坝一级水电站工程施工期产生的主要生产废水的主要性质及河流。水质模型的适用范围,并最终确定合适的河流水质模型砂石加工系统生产废水主要特点是废水产生量大,强度高,悬浮物浓度极高,可高达数万至十万mg/L,但自然沉降性能好,在30至40min内悬浮物能够完成大部分沉降;混凝土拌和系统冲洗废水产生量小、间断性排放,污染物主要是悬浮物,浓度约 ̄为5000m/L,相对于砂石加工系统废水浓度较低,但其废水pHll12,具有强碱性g;生活污水主要由施工营地产生,产生量较小,主要污染物是BOD5、COD,其浓度分别是200mg/L、400mg/Lo通过对原水物性进行分析,了解废水的基本属性,并根据河流的水文资料,及二维稳态混合累积流量模式的适用条件一,枕头琐级水电站工程施工期生产废水对水环境影响模拟选用二维稳态混合累积流量模式。 西南交通大学硕士研究生学位论文第16页第3章施工期废水对水环境的影响预测3.1预测目的及内容一由于枕头坝级水电站工程施工期生产废水、生活污水在正常排放情况下,大多I、生活污水已经环境保护设备设施处理并回收综合利用,只有少量不能c的生产废水被综合利用的生产废水、生活污水在处理后达标排放。因此本次模拟仅在生产废水非正常排放情况下运用河流水质数学模型模拟。通过本人实习期间收集的水文资料及原水水质实验数据模拟大渡河枕头坝一级水电站工程施工期废水对大渡河水质影响情况,利用二维稳态混合累积流量模式定量模拟枕头坝一级水电站工程施工期生产废水中主要污染物对工程所在河段可能造成的水环境影响范围。3.2基础资料3.2.1水文资料3.2.1.1水文大渡河流域的径流主要来自降水,其次是地下水和融雪水补给,仅有发源于贡嘆山东坡的田湾河等少数支沟有冰川补给。大渡河流域径流具有丰沛稳定和年际变化小的特点?一0mV枕头坝级水电站坝址多年平均流量为136s,年径流深584mm,年径流总532[】量425.7亿m,年径流模数18.6L/s.km。()枕头坝一级水电站多年平均流量表、平均水深表、平均河宽表及平均流速表如下。一3-表1枕头坝级垠址多年平均流量表月份789101112123456年天然情况29102340247017609405834283763955631120231013603下(in/s)经爆布沟23642075187214939057748028479201025101122301360调节后 西南交通大学硕士研究生学位论文第17页月份789101112123456年(mVs)一表3-2枕头琐级坡址多年平均水深表月份789101112123456-经瀑布沟调节后1211.711.510.386.56.8788.68.511.8(m)一表3-3枕头琐级细址多年平均河宽表月份789101112123456经瀑布沟调节后107.41041019994.284858694.69898105(m)表3 ̄4枕头琐一级坝址多年平均流速表月份789101112123456经瀑布8471611.4612141.38141211221211.8沟调节后1.1........(m/s)3.2.1.2泥沙一3枕头现级现址多年平均悬移质输沙量3620万t,多年平均含沙量0.865kg/m,3实测最大含沙量31.4kg/in(沙坪站1989年7月27日)。输沙量年际变化较大,最大年输沙量9090万t(1989年),是多年平均输沙量的2.51倍,是最小年输沙量1390万5[]t(1972年)的6.54倍。一?枕头琐级现址输沙量年内分配极不均勾,主要集中在讯期69月,占全年输90.2%7月输沙量最全年输沙量的32.1%。多年平均逐月含沙量沙量的,其中大,占-见表35。一表3-5枕头圾级圾址多年平均逐月含沙量101112月份7月8月9月I月2月3月4月5月6月年月月月含沙量154013501000328115115767676764051100865(mg/L)3.2.1.3气候气象枕头顼一级水电站埂址所在的金口河区无气象站,地面气象要素统计以距核桃坪 西南交通大学硕士研究生学位论文第18页5[]垠址约23km峨边县气象站为依据,该站点所在区域气候与坝址区大致相似,峨边3-6县气象站历年统计资料见表。表3-6峨边县气象要素统计表101112项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月全年月月月降水18.117.199.179.19.3.5864.387.287.748.33.4837.5.2(mm)65973平12.12.6.98.217.020.823.225.124.920.917.28.316.4气均06温最20.23.28.25.23.33.335.735.435.335.132.928.235.71C高54854(,)最-2----.82.30.53.99.815.016.116.113.14.62.23.23.2低.相对湿73747372737679798381797576度(%)风速2.02.12.42.42.11.81.92.01.51.61.71.81.9(m/s)NNENNN相应风NENENEENENENEENENNENENNEEEE向蒸发量5.353.92.127.167.137.157.151.59.51.1209.84.474.8(mm)020064694383.2.2实验分析一选取枕头规级水电站砂石加工系统的生产废水做试验。分析砂石加工系统正常运行时生产废水物性及沉降特性。3.2.2.1原水悬浮物浓度(SS)采取重量法测定采集水样的悬浮物浓度。测定结果表明,在砂石加工系统正常运行的情况下,,由于工程进度对砂石料的需求及供水情况影响其生产废水SS浓度可 ̄m达3.5万4.5/L。万g,污染物浓度很高表3-7原水悬浮物浓度测定结果表釆集时间中旬平均^7月39278420914318341517836021371963519436137月 西南交通大学硕士研究生学位论文第19页9月3819842914449564202310月4493143584407914310211月3969240568416464063512月38954425684035440625135684364584132537822月2月33682365213265834287341592394674286141307月4月38247372413013535208544396420864396143481月6月386273759243286398353.2.2.2自然沉降试验取lOOOmL砂石加工系统生产废水水样在量筒中沉降,记录沉降过程中的现象,试验平行进行3组。试验过程表明,第Imin量筒底部就出现沉淀,并且其分界面清析可见,上部液体混独;第19到20min开始出现清析的固液界面,上部液体比较混池一,下部沉淀物分成两层,底部是直都存在的,颜色较深,为大颗粒物质,上部分沉淀物鋼色较浅。水样沉降曲线见图3-1。,颗粒较细1000900液700面600^?500-"/400m300L2如-:’100**.¥<?"—"""T01010203040mn沉淀时闻/i3-图1砂石加工系统生产废水沉降曲线3.2.2.3絮凝沉降试验选取砂石加工系统生产废水沉淀30min后的上清液进行絮凝沉降试验。通过对比不同絮凝剂(PM、PAC和FeCla)及其组合情况,对絮凝效果进行评价。絮凝实验结果如下: 表3-8上液絮凝试验;"“,S絮凝剂A上清液池水样絮凝剂絮凝效果体积加量度NTU揽拌Imin后’巩花生成明显,5minPAM0.3%5001230()后沉淀基本结束搅拌Imin后,巩花逐渐生成,5minPAM(0.3%)5000.4后沉淀基本结束,但上清液仍然265浑洩沉淀30minJ;巩花立刻出现,沉淀较快完成,清液PAC(0.iy。)5004190沉降污泥较松散500ml水样+4mlPAC0.1%,Smin()絮凝效果好,沉降明显30后加入FeC130.1%2ml()+500in丨水样lmlPAM0.3%,5min()絮凝效果好,沉降明显175后加入FeC13(0.1%)2nil絮凝坑降试验结果表明,试验水样自然沉降后的上清液通过絮凝可以去除绝大部分悬浮物质,絮凝剂以PAC与FeCl3配合使用效果最佳。3.3砂石冲洗废水对水环境的影响3.3.1丨亏染源分析根据砂石加工系统生产规模和生产强度,施工高峰期砂石加工系统废水量为3工期主要的废水来源676m/h,占施工期生产废水总量的90%以上,是施,并且污染4物浓度高,废水的SS最大浓度达到4.5xi0mg/L。3.3.2预測模型选择1)模型选择合理性分析A、枕头现河段流量大、江面宽阔,断面宽深比I220属于大中型河流。HB、枕头顼河段河流弯曲系数大于1.3,视为弯曲河流。C、枕头琐河段挟沙能力强,可以忽啤SS的沉淀自净作用,可视为持久性污染物。D、大渡河中游河段恒定流动。 西南交通大学硕士研究生学位论文第21页E、砂石加工系统排放污水属于连续稳定排放。因此,选用二维稳态混合累积流量模式较为合理。2)预测模型2-一(0qYI、,f),/,\1、= ̄-——-+^ex+exp(3-dx)p1),ypif\AMx[IL^JJ=H-quy(32)^=NuM3-3()^-0.O-=(-混合过程段的长度可由下式估算:L(34)=-用泰勒公式确定横向混合系数My:脚o.058万+0.00655^^(35)(^式中:X预测点离排放点的距离,m;y预测点离排放口的横向距离,m;C预测点(x处污染物的浓度,m/L;,y)ga^污水排放口离河岸距离m;C污水中污染物的浓度,m/L;pg3m/s污水流量,Qp;C^河流上游污染物的浓度h(本底浓度),mg/L;H—河流平均水深,m;2m/sM河流横向混合(弥散)系数,;y河流流速U,m/s;B河流平均宽度,m;31圆周率。3.3.3预测参数表3-9砂石加工系统废水预测参数表含沙量平均水深平均河宽流速平均坡时间流量(mVs)(mg/L)(m)(m)(m/s)降72364154012107.41.84月82075135011.71041.701.8月%。9m月\M^^^ 西南交通大学硕士研究生学位论文第22页101493310.399146月28.11月905115894.21.20127741156.5841.40月1802766.8851.38月2847767861.40月392076894.6121月.41025768.6981.22月5月10114058.5981.2162noo11月^£^-表310砂石加工系统废水预测参数统计表时间横向混合系数混合过程段长度(m)完全混合浓度(mg/L)7月0.6413235.873.280.6211951.53.2月90.6011020.634.2月10月0.5310821.285.3111月0.400534.548.4120.3112642.679.8月1月0.3312160.008.82.342214.047.6月0130.4110686.918.3月40.4410594.286.4月5.4410623.3280月0.6012728.7月^^3.3.4预测结果釆用以上选择的预测模型及水质预测参数,分别对全年每月大渡河水质进行预—-3-测,预测结果详见表11322。 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西南交通大学硕士研究生学位论文第35页3.3.5预测结果分析根据数据计算结果,,大渡河枕头规段水质在不同月份受瀑布沟电站径流调节及降雨条件等影响,悬浮物SS背景值不同。因此砂石加工系统生产废水排入大渡河后对大渡河水环境的影响也有较大的差异。但悬浮物SS在大渡河中总体遵循以下扩散规律:一口一处河右岸枕头现级水电站工程砂石加工系统生产废水排放仅有,在大渡。生产废水由岸边排入大渡河后,悬浮物SS受浓度梯度及大渡河的瑞流作用影响,由排放口向大渡河中涨扩散,进而扩散到对岸,从而最终在整个河面形成均匀分布。在生产废水岸边排放口处,生产废,,悬浮物SS超标严重水与大渡河水有明显的清污分界大渡河中涨附近未受影响;随着悬浮物SS的扩散以及扩散距离的不断延长,悬浮物一SS逐渐向大渡河中秘扩散随着污染物与大渡河河水的进步混合,大渡河水对悬浮;物SS稀释作用明显,待悬浮物SS完全混合后,悬浮物SS的增加值降到较低水平。由于受上游爆布沟电站径流调节影响,大渡河枕头现河段全年各月径流量均不相同-(见表31)加之不同月份降雨量不同,大渡河泥沙背景值有较大差异。因此,砂;石加工系统生产废水每月对大渡河水环境的影响不尽相同:丰水期6、7、8月份大渡河枕头坝段流量均在2000mVs以上,水量充沛,且受降雨条件影响,河水泥沙含量大。砂石加工系统生产废水悬浮物SS在大渡河中受瑞流作用影响明显,扩散速度快;悬浮物SS在大渡河水中经过长距离的稀释、扩散后对大渡河悬浮物SS贡献的绝对值及相对值均较其他月份小。在排放口下游12Km附近,因受大渡河水稀释作用影响,砂石加工系统生产废水对悬浮物SS的增加量在横向断面处达到混合均勾,贡献值在3.5mg/L以下。与大渡河SS背景值相比较,影响颇微。?9、10月份大渡河枕头现段流量在15002000mVs之间。但9月仍处大渡河丰水期,河流流量及河水泥沙含量都较10月份高,砂石加工系统生产废水对大渡河SS的增加10月份小7、89量贡献的绝对值与相对值均较。但总体仍高于丰水期的6、月份。月份混合过程段长度llKm,完全混合浓度4.1mg/L。10月份混合过程段长度10.8Kni,完全混合浓度5.3m/L。g11121lOO枯水期、、、2、3月份大渡河枕头规段流量均在OmVs以下。大渡河流域降水减少,,河水中泥沙背景值较低。大渡河瑞流作用减弱水体稀释作用最弱。同 ̄工系,,河水中泥沙含量较少70120mL时该时段大渡河水质较为清洁,为g/,砂石加 西南交通大学硕士研究生学位论文第36页统生产废水排人大渡河后,,对大渡河中悬浮物SS的影响显著会形成明显的污染带。在排放口下游10.5Kin附近,砂石加工系统生产废水对大渡河SS增加量在横向断面处7 ̄?1L7012L达到混合均匀,且贡献值在0mg/之间。与大渡河SS背景值0mg/相比较,对大渡河水环境的影响显著。4、5月份大渡河枕头坝段流量为1000mVs。4月份大渡河含沙量为76rng/L,5月份为405mg/L。河水流量中等,含沙量也处于较低水平。计算结果显示,砂石加工系统生产废水对大渡河水质的影响介于枯水期与丰水期之间。由上述分析可见,砂石加工系统生产废水直接排入大渡河对工程河段下游水环境将造成明显影响。因此,生产废水需处理后方可排放。3.4其他废水对水环境的影响(1)混凝土拌和系统冲洗废水的影响混凝土拌和系统冲洗废水主要来自场地冲洗、混凝土拌和楼冲洗以及混凝土运输车冲洗等冲洗废水的高池度碱性废水。其特点为废水中Ca0H的含量高,悬浮物浓()25000m?度约为g/L,pH值约为1112,具有强碱性,但废水产生量较小、且间断性排放。一2X3根据枕头现级水电站工程施工期实际情况,本工程主体工程采用强制式混凝土3拌和楼,每小时单楼生产混凝土100ni/h,是工区主要污水排放处理控制点。施工高峰3期冲洗废水产生量为12m/d,污染物主要是pH和悬浮物SS。因为冲洗废水的产生量12774m相对于大渡河径流量很小,即使在枯水期月份,大渡河径流量为Vs,在不对冲洗废水采取任何处理措施、事故排放的情况下,冲洗废水对大渡河水体水质影响微乎其微。(2)生活污水对水质的影响一2根据枕头坝级水电站工程施工布置,生活营地共包括个承包商营地和1个业主营地,其中业主营地生活污水已接入金口河区市政管网,排入区污水处理厂处理。3承包商营地分布在大渡河两岸,施工高峰期生活污水最大产生量为20m/h,污染物主要是B0D5、COD,其浓度分别是200mg/L、400mg/L。一枕头现级水电站施工生活污水为岸边连续排放,按非正常情况下在枯水期(12月)直接排放考虑,排入大渡河的生活污水量与大渡河径流量之比为1:139320。由于比值过于悬殊,生活污水在排入大渡河水环境后很快与大渡河水完全混合,完全混合 西南交通大学硕士研究生学位论文第37页距离不超过5m,横向扩散宽度不超过2m,这对大渡河整体水质影响甚微。这主要是因为施工期生活污水的产生量相较于大渡河径流量很小,近乎可忽略不计。大渡河水。、体有巨大的环境容纳量有关但从总体来看,由于生活污水含有细菌病原体等微生物,如不经处理直接排放到水环境中,可对局部水环境造成不利影响。且大渡河两岸居民、企业甚多,如都不经处理直接排放大渡河,生活污水将有累积效果,从而影响大渡河的整体水质。因此,为保证大渡河水环境不受生活污水的污染,保护工程河段水生动植物的生境,生活污水需经处理后达标排放。本章小结一一工程环保资料通过本人在枕头坝级水电站工程年的环保实习收集的、水文气候、并结合实验室实验分析,枕头规砂石系统生产废水自然沉降性能极佳。通过废水的自然沉降实验可以看出,砂石加工系统生产废水是水电建设工程施工期主要的废水一来源,其占总废水的90%以上,该废水中主要的污染物成分为悬浮物,组分较为单,但悬浮物浓度极高,其SS可高达数万至十万mg/L。但是砂石加工系统生产废水具有较好的沉降性能,通过自然沉降实验可以看出,虽然悬浮物浓度极高,但在30至40min内悬浮物能够完成大部分沉降;结合上清液的絮凝沉降试验可知,经自然沉降后的上清液通过添加絮凝剂助降可以去除绝大部分悬浮物质。若不经处理直接排入大渡河,特别是在受瀑布沟电站调节后,在枯水期12月份,对大渡河水环境影响极为明显。在排放口下游较短距离内有明显的清污分界带。而混凝土拌和冲洗废水及生活污水由于产生量较小,对大渡河水环境的贡献值较小,再加上大渡河环境容量巨大,能够在较短距离较短时间完成自净作用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第38页第4章施工期废水治理对策4.1砂石加工系统废水治理4.1.1砂石加工系统废水治理现状①废水指标一一枕头现级水电站设置了座砂石加工系统,砂石加工系统生产废水具有产生量大、SS浓度高的特点,施工高峰期最大废水产生量为676mVh;根据砂石骨料的岩性,4以及现场试验数据,确定废水污染物SS最高浓度为4.5X10m/L。g②设计目标考虑将砂石骨料冲洗水处理后综合利用,其余的达标排放。由于砂石骨料冲洗废水没有相关的水质标准,,而砂石骨料加工过程需要大量用水因此考虑到清洁生产。并结合水电工程砂石料冲洗实际用水情况,暂定处理目标为SS幻Omg/L,处理后回用于砂石料加工系统,达到循环利用的目的,不能利用的达标排放。③设施现状主体工程砂石加工系统布置在大渡河右岸江沟弃渣场平台上,生产用水来自江沟上游来水3。砂石加工系统高峰期废水排放量约676m/h,废水处理剩余游泥量每月达60t,游泥经自然干化处理后,每周定时拉运至江沟渔场进行填埋处理。原有废水处理出水控制标准为SS浓度低于70mg/L,通过将砂石废水处理回用配套设施改造完备,并考虑施工高峰期生产废水量可能出现超过预期废水产生量等情况,废水处理系统控制出水SS浓度在200mg/L,出水部分回用于砂石系统棒磨车间和洗石车间。-各车间废水先经集水池收集,进入细砂回收车间,该车间配有1台ZX250C黑旋风泥浆净化装置一,将细砂部分回收。然后废水进入两个级沉淀池后加入絮凝剂,进出水方式为上进上出,,底部设污泥斗排泥采用潜水式排污泉。废水经上部稳流槽加,池内的水平式机械搅拌机运转搅拌药后进入,使废水絮凝沉淀,加快污泥的沉淀;出水采用上部水渠集水,使出水流速均勻,减少紊流,达到其处理效果。此后废水进 西南交通大学硕士研究生学位论文第39页入二级斜管沉淀池(长><><16.6m宽7.5m高5.8m)处理,最后进入清水池。并通过回用管道回用于砂石骨料冲洗车间。排出的污泥汇入过渡槽,集中用潜水式排污录送入压滤机压滤一,滤饼用装载机装车运到渣场,滤液回流入级沉淀池。一4-表1砂石系统废水处理设备览表序号名称规格型号单位数量备注=-1泥衆净化装置ZX250C台1N58kW=2圆盘真空过滤机GP96-8台kWIN160=3PN型泥衆果3PN(1)台2N22kW=4--清水粟IS150125400A台2N37kW==539#胶带机B650mm台1N5.5KW一表4-2砂石废水处理构筑物尺寸览表序号构筑物名称规格型号m备注1集水池5.6mx5.6mx4m1个2—7xx级沉淀池.5m7.5m9.7m2个3二级斜管沉淀池6.6mx7.9mx5.8m1个14清水池Il.6mx9.6x4.5m1m个 _热9当i回f,m,(^思s据5義?94贤10圓3寸诚遞8:爱^长兔,赃担伽爱塊识保摩惑中暖寸5册闷0¥?以E掘回■爱瑕K竖謹寐s却?^爱-K4li才0-寸y0^gfl IIj!!一IIii一.I--帝?1!.^爷,.f=l—1guIaIlI一^HsIIIIsMII§iKlulInI寸lIIpll读II妹I111111il-J0?rl^f■IIIIIJI—_0III」If!r1_1。1—11^1i」I\1i1「11「i_1Jt?jIutmtvli.lpN—m-ilgk-m—1"mo^lo‘s^j441^1r.、,<1「"i1¥1r^jij^if一h.脅,【—.z.,1\,卜一\,雇寸\l函§\--警11y"\^0\^41-|s—sI,u;0_霸,i浩d2i_Hrv-2SIS■1—,^.ls^sr、iias一—长、s 西南交通大学硕士研究生学位论文第42页④运行效果砂石废水处理系统于2010年11月建成并投入使用,但与该系统配套使用的加药车间及污泥收集处理平台未同时建成,相应的废水回用设施亦未同时落实。2012年11.月一,环保部西南督查中心夜临枕头坝级水电站指导检查,提出要尽快落实砂石系统一处理出水回收利用的检查意见。2013年6月,枕头现级水电站全面完成砂石系统生产废水回用改造及相应设备设施的调试运行工作。至2013年12月,砂石系统废水处理设施正常运行。4.1.2砂石加工系统废水处理设施不足及优化建议不足:砂石加工系统废水处理设施设备完善,具有正常运行的能力。但由于砂石骨料生产负荷高、废水产量大。水处理设施受冲击负荷影响。在高峰期不能对所有废水进行完全处理,因此在高峰期水处理设施形同虚设,对废水处理作用甚微。且系统运行成本高,设备易损益,维护检修成本高,为达到排放标准,必须投加絮凝剂助沉,这又增加了运行费用。因此,施工单位为减少成本投入,常以检修等事由停运水处理系统,进而导致未经处理的高池度生产废水直接排入大渡河水环境,对大渡河水环境造成不利影响。建议:(1)在现有设备设施条件下,做好运行管理维护人员业务培训。通过岗前及在岗期间组织废水处理站的管理维护人员接受专业技术操作培训,以便于对电气仪表设备进行科学的操作与维护。责任单位还须制订管理、操作规程,.保证废水处理站的良好运行。通过提高管理维护人员的业务水平,可以最大限度的发挥水处理设备设施的最大潜力。(2)在对废水处理设施进行升级改造时。考虑充分利用江沟的地形,修建多级沉淀池,通过悬浮物的自然沉降作用去除废水中的大部分悬浮物,以便减少处理设施运行成本。(3)工程环境保护监理应加强对水处理设施的监督、检查,及时掌握废水处理站运行情况。 西南交通大学硕士研究生学位论文第43页m刚]T沉砂自然沉淀法处理流程图图4-8自然沉淀法砂石废水处理工艺流程图4.2混凝土系统冲洗废水治理4.2.1混凝土系统冲洗废水治理现状①废水指标混凝土废水主要来自场地冲洗和拌和楼冲洗(也包括搅拌车.、泵车及其他施工车辆3),其废水产生量很小,约2.5m/h。混凝土拌和系统冲洗废水产生量小、间断性排?放,SS5000m/L,H1112。废水污染物主要是悬浮物,浓度约为gp值为②设计目标将混凝土拌和系统废水处理后,悬浮物SS浓度降低到70mg/L以下,由于产生的3废水量较小,约2.5m/h。因此,回收后全部回用于混凝土拌和系统。③设施现状枕头现一级水电站混凝土拌和系统冲洗废水处理流程: 西南交通大学硕士研究生学位论文第44页絮M剂混凝土拌和系f、、、“士II▼从^"^沉池—统冲洗废水1I循环ir》▼利用▼沉砂混凝土拌和系统冲洗废水处理流程图图4-9混凝土拌和系统冲洗废水处理工艺流程图枢纽工程拌和工区采用2x3强制式混凝土拌和楼,每小时单楼生产混凝土3100m/h。枢纽工程区混凝土拌和楼区域设置有废水收集沟,将场区冲洗废水和拌和楼3冲洗废水收集汇流入2个100m混凝土沉淀池沉淀处理,出水用于车辆冲洗和附近场区洒水,而不排入大渡河水体。根据废水处理效果,必要时投加絮凝剂;根据出水水H的要求一质p,确定是否需要投加酸加以中和。在沉淀池污泥沉淀到定程度则换备用沉淀池。原沉淀池的污泥进行自然干化,干化后用抓斗机抓取装运载斗车运输至弃渣场。4.2.2混凝土系统冲洗废水治理不足及优化措施、1。不足:混凝土拌和系统冲洗废水由于产量小丨]断性排放因此施工单位给予的3重视程度不够。冲洗废水经集水槽汇集到大渡河右岸的两个lOOm混凝土沉淀池进行,两个沉淀池经常被浓泥游满,进沉淀处理。由于重视程度不够,导致沉淀效果下降而出水用于厂区洒水,加重了厂区的粉尘污染。建议:参阅李小玲《搅拌站废水对不同强度等级的栗送混凝土性能影响研究》结“论混凝土揽拌站废水经过分离处理后的水样对水泥物理性能(标准稠度用水量、凝结时间、安定性和水泥胶砂强度的影响不是很大,差值均在国家标准规定的误差范围内。)经对比实验说明,高碱度的搅拌站废水对水泥胶砂强度高于自来水的,但整体差别不”[n]大。所以试验所取水样对水泥的各项性能影响很小,可以重复利用。。因此,对混凝土拌和废水进行分离沉淀后,回用于混凝土拌和,可将其废水对大渡河的影响降至最低一,且可降低絮凝剂及中和酸的投入。进而降低运行成本。举两得。 西南交通大学硕士研究生学位论文第45页4.3生活污水治理业主营地生活污水经成套设备处理后进入金口河区市政污水管网,再进入金口河污水处理厂深度处理。施工营地生活污水处理工艺为经化粪池进行预处理后,采用接触氧化的成套设备处理后,出水用于周边绿地的灌溉。本章小结本章对枕头顼一级水电站项目施工期水环境保护设施现状进行了简要介绍,重点介绍砂石加工系统水处理设施、混凝土拌和系统冲洗废水处理设施及生活污水处理设施。并通过本人在工程项目实习过程中发现的不足,提出优化建议。砂石加工系统是水电站施工期污染物贡献最大的单元,占整个施工期废水排放量的90%,,因此其也是环境保护的重点。该冲洗废水中主要污染物成分为悬浮物SS组一L。分较为单,但浓度极高,其悬浮物SS浓度可高达数万至十万mg/若废水不经处理直接排放,将对下游金口河区的群众及企业用水造成明显影响。特别是枯水期,悬浮物SS增加值大、作用距离长,影响范围广。目前国内对该类冲洗废水尚无及经济适用又能有效运行的工程实例可以参考。混凝土拌和系统冲洗废水来自场地冲洗和拌和楼冲洗(也包括搅拌车、泵车及其325他施工车辆),.in/h。混,其废水产生量很小约凝土拌和系统冲洗废水产生量小、 ̄间断性排放,废水污染物主要是悬浮物SS,浓度约为5000m/LH值为1112g,p,为强碱性废水。目前,,该废水处理方法主要是经过沉淀池进行预沉淀待悬浮物浓度降一低后,,废水再进入中和池调节pH值。但有个研究方向值得重视那就是对预沉淀后的出水进行循环利用,此法可节省投入并达到清洁生产的,回用于混凝土拌和用水目的。生活污水目前有较成熟的处理模式目工单位往往在一,特别是水电建设项,施个工程结束后需入驻下一工程驻地,采用成套的污水处理设备对施工营地的生活污水进行处理,及能达到快速投入使用是的作用,又能在工程完工撤场时将污水处理设备就近处理或运往新驻地继续使用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第46页结论及建议枕头琐一级水电站位于大渡河中游乐山市金口河区上游距离深溪沟水电站约,25km,二41(2下游距离筹建中的枕头现级水电站.km。其为以发电为主的大)型电站,23一琐址控制流域面积73057km,现址处多年平均流量1360m/s。枕头琐级水电站在施工期废水排放量大35?45mL、污染物浓度高(砂石骨料加工废水SS浓度高达..万g/)。本文通过实习期间对枕头现施工期生产废水的原水水质分析试验,并结合试验数据及枕头坝河段的水文、气候资料等,对其施工期对大渡河水环境产生的潜在影响进行预,提出了较为合理的优化改进建议测,并针对枕头坝工程的环保现状进行分析。结论1通过原水的SS悬浮物浓度实验可知,砂石加工系统生产废水悬浮物浓度在()-453,.5.万mg/L之间浮动属高油度废水。(2)通过废水的自然沉降曲线可以看出,试验水样虽然悬浮物浓度均很高,但是沉降性能好,30至40niin内都能够完成大部分沉降30min,上;在经过自然沉降后清液一仍然较浑池,须进行进步处理。(3)通过絮凝沉淀实验可知,废水自然沉降后的上清液通过絮凝可以去除绝大部分悬浮物质,絮凝剂以PAC与FeCl配合使用效果最佳。34采用稳态混合累积流量模式预测枕头规一级水电站施工废水对地表水造成的污()染,计算结果表明:在丰水期,大渡河径流量丰沛,瑞流作用明显,污染物扩散、稀释效果好,,生产废水对水环境的影响较小;在枯水期由于大渡河径流量减少,瑞流,河水中泥沙含量降低作用减弱,加之降水减少,因此大渡河对污染物的稀释作用减弱,生产废水对水环境的影响显著,;在平水期生产废水对水环境的影响介于丰水期与枯水期之间。(5)大渡河枕头坝段河流流量受上游瀑布沟电站调节影响,在7月份水量最为丰沛,12月份水量最少,生产废水在7,12月份影响最显。对比发现月份对大渡河影响最微著。.一6枕头琐级水电站工程施工期废水若不经处理直接排放,将对下游金口河区人()民生活及企业生产用水造成一定的影响,降低人民生活质量并造成经济损失。 西南交通大学硕士研究生学位论文第47页建议一二(1)目前,枕头坝级水电站工程已经完工发电,沙坪级水电站正处建设高峰期,二级一未来还将建设枕头现、沙坪级水电站。因此建议结合不同砂石加工系统生产废水水质特性和沉降特性,研究其悬浮物粒径分布、开展废水处理工艺模型试验,切实为类似废水处理工程的工艺设计数据的选取提供可借鉴的依据。(2)通过提高环保设施管理人员业务能力,加强环保设施的运行管理。可以在现有设备设施基础上保证环保设备的正常髙效运行,进而提高污染物的去除效率,减少人员资金投入的同时达到环境保护的目的。(3)通过优化设计方案,合理利用施工区地形进行施工布置,以降低环境保护设施的运行管理成本。(4)对砂石加工系统生产废水的絮凝实验进行更深层次的实验研究,通过不同絮凝剂的组合配比研究一,探索最经济、最有效的组合方案,进步降低废水处理设施的运行成本。 西南交通大学硕士研究生学位论文第48页致谢时光连苒,白狗过隙。我已在西南交通大学度过了七年的求学岁月,西南交通大“”学深厚的文化底蕴晡育着我,开拓创新的精神激励着我。埃实扬华,自强不息的交“”大精神给我打上深深的烙印;精勤求学,敦骂励志,果毅力行,忠恕任事的校训成为我迈向人生新阶段的明灯。首先,我要感谢我的导师陈建东高工以及付永胜教授三年来悉心的指导和照顾。在三年的研究生学习中,导师渊博的知识、严谨的治学态度、孜孜不倦的探索精神,、深深感染着我,引导我不断丰富自己的专业知识锻炼自己的实践能力、勇于进取、。开拓创新在论文写作过程中,导师给予了我无私的帮助,为我指明了研究的重点,并提出了许多非常宝贵的修改意见。在实习期间,还得到了四川省环境工程评估中心涂为民博士、及刘玉达工程师等的悉心指导和支持;得到了中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司常理主任、周超、常娜、付松和枕头现项目部全体同仁无私的支持和帮助,在此特向他们表示深深地感谢!、在论文写作过程中,得到了得到了陈智张泽乾、彭学英、谭剑聪、张福龙、聂一玉华、吴丽娟等同门的支持和帮助。在此,并致以最真挚的谢意!、、借此机会,特别感谢我的家人多年以来在生活和学习上对我的理解支持帮助和关心。最后,由衷的感谢参加本次论文答辩以及评审的专家和老师们。作者:任学木二零一五年四月于成都 西南交通大学硕士研究生学位论文第49页参考文献1,.可再生能源中长期发展规划.国家发展改革委员会2007[]2李志富.中国水资源的特点、存在的问题及对策J.科技信息200933:531.[][],,3王世平?J.中,2003,01:[],陈勇古树岭人工碎石系统废水排放综合治理[]国三峡建设23-24+47.一4四川大渡河枕头坝级水电站环境影响评价报告.中国水电顾问集团贵阳勘测设计[]研究院,2010年.一5四川大渡河枕头琐级水电站可行性研究报告.中国水电顾问集团贵阳勘测设计研[]究院,2010年.6郎建,谢光武.水电建设项目砂石加工系统生产废水物性及沉降性能试验研究[C].[]2009220-226四川省水污染控制工程学术交流会论文集.:.7傅国伟:7.河流水质数学模型及其模拟计算.北京中国环境科学出版社,1987年月[]8董丽华.河流水质发展模型研究[D].天津大学,2010.[]9,环境保护部环境工程评估中心.建设项目环境影响评价.北京:中国环境出版社[]2012.10李小玲.搅拌站废水对不同强度等级的菜送混凝土性能影响研究.[][D]西安建筑科技大学,2011.-11.20024晏志勇.我国水电建设现状及未来[J]水利水电施工10:1.[,,]-12晏志勇:4..对我国水电发展的思考J.水力发电200812117[][],,13王联芝.绿色能源的现状及展望J.湖北民族学院学报(自然科学版),2003,02:[][]49-53.[14郑形,陈春云.环境系统数学模型.北京:化学工业出版社,2003年4月.]-15环境影响评价技术导则地面水环境(H1/T2.3199),中国环境保护部.1993.[]16中国环境状况公报.中华人民共和国环境保护部,2011.[]117..北京:高等教育出版社996年10[]张自杰,张忠祥环境工程手册水污染防治卷,月[18高廷耀,等.水污染控制工程.北京:高等教育出版社,2007.]19蒋展鹏.环境工程学M北京:高等教育出版社2005.[][],三峡-20周世春J:.周晓蔚.中国水电可持续发展最佳实践[.中国2013034449+4[],],,21国家环境保护总局.水和废水监测分析方法.第4版.北京:中国环境科学出版社,[]2002-.5374. 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