淺談預(yù)拌混凝土企業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)

戴鵬，陳超，徐仁崇

（廈門市建筑科學(xué)研究院集團股份有限公司，福建 廈門 361004）

淺談預(yù)拌混凝土企業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)

戴鵬，陳超，徐仁崇

（廈門市建筑科學(xué)研究院集團股份有限公司，福建 廈門 361004）

本文介紹了預(yù)拌混凝土企業(yè)廢棄物資源化利用的方法，重點描述了廢水、廢渣和廢棄混凝土回收處理工藝流程，并進行了效益分析。

預(yù)拌混凝土；廢棄物；資源化；效益分析

0 引言

隨著我國城市化進程的加快，預(yù)拌混凝土行業(yè)得到了快速發(fā)展，其為整個建材行業(yè)的經(jīng)濟增長作出了重大貢獻[1]。與此同時，城市化也產(chǎn)生了大量建筑垃圾。據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布的最近規(guī)劃，到 2020 年中國還將新建住宅 300 億平方米，由此產(chǎn)生的建筑垃圾至少達到 50 億噸，其中廢棄混凝土約占 50%～60%。我國建筑垃圾的利用率很低，絕大部分建筑垃圾未經(jīng)任何處理，往往被露天堆放或者填埋處理，不僅占用大量土地資源，還會導(dǎo)致環(huán)境污染和資源的浪費。此外，還有少量建筑垃圾用于回填和建筑物（或道路）的基礎(chǔ)材料等，其利用效率低下。

一方面是混凝土需求量日益增加，因開采砂石集料造成的資源枯竭和環(huán)境破壞已成為社會關(guān)注的焦點；另一方面是廢棄混凝土數(shù)量不斷增加，造成的環(huán)境問題日益嚴重；混凝土的可持續(xù)發(fā)展與集料危機的矛盾日益突出[2]。在此背景下，若能將廢棄混凝土回收制備成再生集料，用于預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)，不僅能降低生產(chǎn)成本、節(jié)約天然集料資源，緩解集料供求矛盾，減輕環(huán)境污染問題，還有助于實現(xiàn)預(yù)拌混凝土的綠色生產(chǎn)。預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)是指以節(jié)能、降耗、減排為目標(biāo)，以技術(shù)和管理為手段，實現(xiàn)混凝土生產(chǎn)全過程的“四節(jié)一環(huán)?！被疽蟮木C合活動[3]。預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)的核心內(nèi)容是節(jié)能、降耗、節(jié)水、防塵、降噪，合理利用自然資源，減少廢物和污染物的排放，降低生產(chǎn)對人類和環(huán)境的風(fēng)險，達到對人類和環(huán)境的危害最小化以及經(jīng)濟效益的最大化[4]。

本文著重介紹了預(yù)拌混凝土企業(yè)廢水、廢渣和廢棄混凝土回收利用方案，并對該方案進行了效益分析，表明將廢棄物資源化處理與預(yù)拌混凝土生產(chǎn)相結(jié)合，不僅解決了廢棄物處理問題，還具有一定的社會、經(jīng)濟效益。

1 廢水、廢渣的回收再利用

我國面臨著水資源短缺、污染嚴重等問題，預(yù)拌混凝土在生產(chǎn)過程中不僅需要消耗大量水資源，而且還會產(chǎn)生大量的污水，因此非常有必要做好預(yù)拌混凝土生產(chǎn)過程中的節(jié)水和減少污水排放工作。預(yù)拌混凝土生產(chǎn)過程中污水的來源主要有以下兩類：第一類是沖洗場地和各類車輛產(chǎn)生的廢水，第二類是混凝土運輸車涮罐和清洗攪拌機產(chǎn)生的廢水。其中第一類廢水的量較少，第二類廢水不僅量多，而且含有較多的固體廢棄物。目前，多數(shù)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)采用沉淀—分離法處理廢水，其工藝流程為：廢水經(jīng)沉淀池沉淀后，上層清水經(jīng)中和后排放或者直接排放，沉淀物定期清理外運處理，這種處理方式不僅處理成本高，還造成了資源的浪費和環(huán)境污染。

預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)要求采取一定的工藝和措施，將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水進行回收再利用，以達到降低生產(chǎn)成本、節(jié)約資源、環(huán)保的效果。預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)可以通過優(yōu)化廠區(qū)的水路系統(tǒng)，兼顧排澇能力，引入砂石分離設(shè)備、壓濾機與廢水處理設(shè)施相結(jié)合的系統(tǒng)，以實現(xiàn)生產(chǎn)廢水回收再利用、零排放的目的，該系統(tǒng)的廢水處理流程圖如圖 1 所示。

廢水處理工藝是將混凝土運輸車涮罐、攪拌機清洗等產(chǎn)生的廢棄物輸送至砂石分離機，經(jīng)過分離的漿水由導(dǎo)漿槽流入中轉(zhuǎn)池備用；而經(jīng)過初步分離的砂、石則再次二級分離，即在攪拌分離機內(nèi)螺旋葉片的推動下，砂、石分離后經(jīng)各自的出料口落入料池，定期清理送回集料堆場，用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)。流入中轉(zhuǎn)池的漿水經(jīng)壓力輸送至壓濾機，漿水經(jīng)壓濾后固體停留在濾布上，并逐漸堆積形成濾泥餅。該泥餅可根據(jù)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)的實際情況，用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)或者用于制備地磚、蒸壓加氣磚、預(yù)制構(gòu)件等。而漿水中的液體則經(jīng)過濾布過濾，成為不含固體的清水流向蓄水池，然后再供廠區(qū)地面沖洗、各類車輛清洗、涮罐、工地潤管和洗管等。對于有政策和技術(shù)條件的地區(qū)，壓濾后的清水經(jīng)過檢測、深度處理后可用于預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)。通過廢水回收循環(huán)使用，企業(yè)內(nèi)部可實現(xiàn)生產(chǎn)廢水的零排放。

圖1 廢水處理流程圖

從圖 1 可知，沖洗場地和各類車輛的廢水、混凝土運輸車涮罐和清洗攪拌機產(chǎn)生的廢水以及雨水經(jīng)過該廢水處理系統(tǒng)處理后，固體廢棄物可作為預(yù)拌混凝土或者其他產(chǎn)品的生產(chǎn)原材料重新被利用，清液（水）可用于場地沖洗、各類車輛清洗、工地潤管、混凝土運輸車涮罐等。廢水回收處理系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)了廢渣、廢水零排放的目的，達到了可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保要求。

2 廢棄混凝土的回收再利用

我國是一個資源短缺、粗放經(jīng)營的資源消費大國，經(jīng)濟增長越來越受到資源和環(huán)境的約束。目前混凝土是建設(shè)用材量最大的材料，集料作為混凝土中必要的組分，需求量巨大。由于天然砂石過度開采使用，從而導(dǎo)致我國很多地區(qū)出現(xiàn)天然集料資源短缺、質(zhì)量下降的問題。此外，為保護生態(tài)環(huán)境，許多地方政府出臺了一些限制或嚴禁采取天然集料的措施，導(dǎo)致天然集料供需問題日益突出。預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)對其廢棄的新拌混凝土集料的回收再利用，相對其生產(chǎn)需求量來講無異于“杯水車薪”，完全不能解決集料供應(yīng)的問題。要想走資源可持續(xù)發(fā)展的道路，對以廢棄混凝土為主的建筑垃圾的資源化利用是十分必要的。利用廢棄混凝土制備的再生集料用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)，不僅可以節(jié)約天然集料資源，達到環(huán)境保護的目的，還可以降低生產(chǎn)經(jīng)營成本。

廢棄混凝土的來源，除預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄混凝土（主要為廢棄試塊和運輸車罐體內(nèi)硬化的混凝土塊）外，還有建筑垃圾中的廢棄混凝土、科研機構(gòu)等產(chǎn)生的廢棄混凝土（或試塊）、以及石材開采和生產(chǎn)、加工過程產(chǎn)生的廢料等，這些材料均可以用于制備再生集料[5]，其中建筑垃圾中的廢棄混凝土產(chǎn)量最大。這些廢棄混凝土經(jīng)再生集料處理工藝，即廢棄混凝土通過由切割破碎設(shè)備、傳送機械、篩分設(shè)備和雜質(zhì)清除設(shè)備等有序組合的系統(tǒng)，經(jīng)破碎、篩分和雜質(zhì)除去等工序，最后得到符合質(zhì)量要求的再生集料[6]。

廢棄混凝土處理后得到的再生集料分粗集料和細集料，其中再生粗集料為廢棄混凝土中的天然粗集料，其表面包裹了部分水泥砂漿，再生細集料主要是廢棄混凝土中的水泥砂漿細塊或者碎石塊、石粉的混合物。目前，使用最多的再生細集料是巖石破碎后，由碎石顆粒和石粉組成的混合物，又稱“人工砂”。采用人工砂代替部分天然細集料用于預(yù)拌混凝土生產(chǎn)的技術(shù)比較成熟，國家也在進行推廣，有部分預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)為降低生產(chǎn)成本也在使用該技術(shù)。但采用再生粗集料代替部分天然粗集料用于預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)很少見，原因主要在于規(guī)模化生產(chǎn)再生粗集料的企業(yè)非常少，缺乏相關(guān)政策和標(biāo)準的支持，再生粗集料的質(zhì)量不穩(wěn)定，各項性能較差，使用范圍有限（一般用于 C30 以下非預(yù)應(yīng)力混凝土中）等，嚴重地制約了再生粗集料在混凝土應(yīng)用中的發(fā)展。

3 效益分析

以一個年產(chǎn)量 50 萬m3、每年 300 個工作日的預(yù)拌混凝土攪拌站為例，來進行初步的效益分析。

3.1 廢水回收效益分析

（1）回收水用于沖洗廠區(qū)地面：按其每天沖洗兩次地面，平均每天用水 25m3來進行計算，年可節(jié)約用水：25× 300=7500(m3)；

（2）回收水用于涮罐：按其站內(nèi)有 40 部攪拌車，每車每天平均清洗 2 次，每車每次用水 2m3進行計算，年可節(jié)約用水：40×2×1.5×300=36000(m3)；

（3）回收水用于工地潤管、洗管∶按其全年發(fā)送水車 3000 車，每車裝水 5m3進行計算，年可節(jié)約用水：5×3000=15000(m3)；

（4）回收水用于清洗攪拌機：按站內(nèi)有 2 臺攪拌機，每臺攪拌機每天清洗 2 次，每次清洗用水 1.5m3進行計算，年可節(jié)約用水：2×2×1.5×300=1800(m3)；

(5）回收水用于沖洗各類車輛、設(shè)備、工具等：按其平均每天需要用水 20m3進行計算，年可節(jié)約用水：20×300 =6000(m3)；

站內(nèi)使用回收水年可節(jié)約用水合計：7500+36000+15000 +1800+6000=66300(m3)，按自來水 1.8元/m3計算，年可節(jié)約合計：1.8×75300 =119340 元，約 11.9 萬元。

3.2 固體廢棄物回收效益分析

（1）回收混凝土量計算：

a）罐車清洗砂石回收：按站內(nèi)有 40 部攪拌車，每車每天平均清洗 2 次，每車的裝載量為 8m3，殘余量為 2% 進行計算，年可清洗攪拌運輸車回收混凝土：40×2×8×2%×300=3840(m3)；

b）攪拌機清洗回收：按站內(nèi)有 2 臺攪拌機，每臺攪拌機每天平均清洗 2 次，以每臺攪拌機容量 3m3，殘余量為 2% 進行計算，年可清洗攪拌機回收混凝土：2×2×3×2%×300=72(m3)；

c）回收工地殘余混凝土：在混凝土供應(yīng)中因工地或其他原因，按每天 2m3退回攪拌站，無法調(diào)整或者再次使用，需要進行回收處理，年可回收工地退回混凝土：2×300=600(m3)；

攪拌站年可回收混凝土合計：3840+72+600=4512(m3)。

（2）回收混凝土中集料回收的估算：

a）砂的回收量：按回收混凝土中每 m3中回收砂 0.75噸計算，全年可回收砂：0.75×4512=3384(噸)。按材料中砂的價格為 50 元/噸計算，全年回收砂可節(jié)約材料成本：50×3384=169200(元)，約 16.9 萬元。

b）石的回收量：按回收混凝土中每 m3中回收石 1 噸計算，全年可回收石：1×4512=4512 (噸)。按材料中石的價格為 50 元/噸計算，全年回收石可節(jié)約材料成本：50×4512=225600(元)，約 22.6 萬元。

攪拌站年可節(jié)約開支合計：16.9+22.6=39.5(萬元)。

3.3 使用人工砂效益分析

采用符合國家標(biāo)準要求的人工砂代替部分河砂，按人工砂每 m3比河砂低 15 元，以攪拌站年使用人工砂約 6 萬m3進行計算，年可以節(jié)省費用：15×6=90(萬元)。

3.4 因廢棄物回收節(jié)省的其他開支

（1）循環(huán)池機械清淤費用：按每兩個月清淤一次，每次 2 5 0 0 元計算，每年可節(jié)省清淤費用：12÷2×2500=15000(元)，即 1.5 萬元。

（2）廢渣清運費用：若是使用循環(huán)池涮罐供應(yīng)，按每 m3混凝土廢料重 2 噸進行計算，每年可產(chǎn)生混凝土廢料2×4512=9024(噸)。按每噸廢料清運費 10 元計算，年可節(jié)省清運費約 10×9024=90240(元)，約 9 萬元。

（3）機械維修費用：因采用砂石分離設(shè)備和壓濾機，砂石與膠凝漿體完全分離，與循環(huán)刷車池工藝相比，不需要每日使用鏟車對沉淀池進行清挖，減少鏟車在循環(huán)清淤時損耗和油耗等各項支出，每年此項費用預(yù)計可減少 2 萬元。

（4）環(huán)保處罰。因采用綠色生產(chǎn)，預(yù)拌混凝土生產(chǎn)過程中不再向外排放廢渣、廢水，不會再產(chǎn)生環(huán)保處罰罰款。

4 結(jié)語

預(yù)拌混凝土生產(chǎn)企業(yè)通過對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢渣進行回收處理再利用，采用人造集料代替部分天然集料用于預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)，可使廢棄物資源得到合理化循環(huán)使用，實現(xiàn)了環(huán)保、低碳和可持續(xù)發(fā)展的目的，不僅節(jié)約了廢棄物處理費用和自然資源，同時也降低了企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營成本，把企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展與環(huán)境保護緊密地結(jié)合起來，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 苗永剛．淺談綠色環(huán)保攪拌站的建設(shè)[J]．混凝土世界，2014 ,7：90-92.

[2] 肖建莊，孫振平，李佳彬，等．廢棄混凝土破碎及再生工藝研究[J]．建筑技術(shù)，2005,2：141-144．

[3] JGJ/T 328-2014．預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)及管理技術(shù)規(guī)程[S]．

[4] 韋慶東，周永祥，丁威，等．JGJ/T 328-2014《預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)及管理技術(shù)規(guī)程》簡介[J]．混凝土，2014,11：124-126.

[5] 劉武慶．再生集料混凝土研究與應(yīng)用[D]．長春：吉林建筑大學(xué)，2014．

[6] 梅迎軍，鄭建華．再生混凝土研究進展[J]．混凝土，2010,1：89-93．

［通訊地址］福建省廈門市湖濱南路 62 號（361004）

Discuss on the resource utilization technology of the waste in the ready-mixed concrete enterprise

Dai Peng, Chen Chao, Xu Renchong
(Xiamen Academy of Building Research Group Co., Ltd., Fujian Xiamen 361004)

The paper introduced the method on the resource utilization technology of the waste in the ready-mixed concrete enterprise, emphatically described the technological process of recovery processing on the of waste water, waste residue and waste.

ready-mixed concrete; waste; resource; benefit analysis

戴鵬，男，碩士，廈門市建筑科學(xué)研究院集團股份有限公司，廈門天潤錦龍建材有限公司研發(fā)工程師，研究方向：建筑材料與工程。