混凝土攪拌站廢水利用探究

林鵬輝

（深圳港創(chuàng)建材股份有限公司）

混凝土攪拌站廢水利用探究

林鵬輝

（深圳港創(chuàng)建材股份有限公司）

混凝土攪拌站在使用生產(chǎn)廢水生產(chǎn)混凝土的做法開(kāi)始逐漸推廣，但由于廢渣的產(chǎn)生與使用在時(shí)間上和用量上并不能很好同步，仍有相當(dāng)大部分沉渣需要外運(yùn)，本文主要探究了如何利用原有設(shè)備對(duì)廢水進(jìn)行循環(huán)設(shè)計(jì)，并通過(guò)調(diào)整配合比提高廢渣使用率。實(shí)現(xiàn)零排放，創(chuàng)造了良好的綜合效益。

廢水廢漿；循環(huán)利用；廢水摻量；凝結(jié)時(shí)間；強(qiáng)度

1　前言

隨著現(xiàn)代環(huán)保要求不斷提升，監(jiān)管部門(mén)對(duì)攪拌站的廢水、廢渣的排放要求越來(lái)越嚴(yán)格，且近年深圳市建筑廢渣堆場(chǎng)場(chǎng)地越來(lái)越緊張，外運(yùn)處理的費(fèi)用急劇上升，混凝土生產(chǎn)企業(yè)如何合理處理生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水、廢渣已由外部要求逐漸變成企業(yè)提升效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的內(nèi)在需求。

現(xiàn)有混凝土攪拌站大多采用的是利用沉淀池對(duì)廢水進(jìn)行沉淀分離。分離出來(lái)的清水用于清洗場(chǎng)地等用途，但廢渣部分只能進(jìn)行外運(yùn)。這些年對(duì)廢水廢渣的使用雖已逐漸普及，但廢水廢渣的產(chǎn)生量與使用量并不匹配，沉淀池中的廢渣越積越多，仍有大部分需外運(yùn)填埋。在廢渣外運(yùn)壓力及成本越來(lái)越大的情況下，需考慮利用適當(dāng)方法提高廢渣使用量，甚至考慮適當(dāng)增加混凝土的生產(chǎn)成本，以達(dá)到最佳的綜合效益，本文主要探究如何更好的提高廢水廢渣的應(yīng)用效率，提高綜合利用效益。

2　主要思路

為達(dá)到真正的廢渣零排放必須增加廢水的使用量，提高廢水濃度。相關(guān)文獻(xiàn)顯示雖然廢水中的不溶物指標(biāo)超標(biāo)，但因?yàn)槠渲饕煞菔撬蟮乃嗪头勖夯翌w粒，不同于傳統(tǒng)意義上的含泥量,對(duì)混凝土強(qiáng)度影響不大[1]，完全可用于混凝土生產(chǎn)，同時(shí)應(yīng)根據(jù)廢水濃度相應(yīng)地提高混凝土的外加劑摻量，保證混凝土的工作性能。我們采取的是“提高廢水濃度，抽取沉渣配制廢水，提高外加劑摻量保證質(zhì)量”的方法。并重新設(shè)計(jì)了廢水循環(huán)回路，并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。

3　廢水使用相關(guān)設(shè)備及循環(huán)規(guī)劃

利用原有的三級(jí)沉淀池，在引入砂石分離機(jī)后為了更好利用廢水廢渣，將砂石分離機(jī)緊挨沉淀池修建，同時(shí)由于因廢水的產(chǎn)生和使用在時(shí)間上并不完全同步，產(chǎn)生量與使用量也不能很好匹配，因此需要在生產(chǎn)高峰期將低谷期沉淀于沉淀池的廢渣進(jìn)行利用，因此單獨(dú)修建了兩個(gè)廢水池，一個(gè)作為儲(chǔ)備中轉(zhuǎn)池，另一個(gè)作為使用池。大小均為3.5m×3.5m×3.5m。生產(chǎn)時(shí)可將沉淀池中的廢渣用大功率水泵抽入儲(chǔ)備池，通過(guò)攪拌機(jī)與第三級(jí)沉淀池水?dāng)嚢杈鶆蚝笤儆伤贸槿胧褂贸匾怨┥a(chǎn)使用，第三級(jí)沉淀池水不足時(shí)由清水補(bǔ)充。廢水循環(huán)回路主要規(guī)劃如圖1：

圖1　廢水循環(huán)系統(tǒng)示意圖

⑴在儲(chǔ)備池及使用池安裝有攪拌機(jī)，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制進(jìn)行間斷性攪拌，每隔2m i n攪拌1m i n，以防漿水出現(xiàn)沉淀結(jié)塊。儲(chǔ)備中轉(zhuǎn)池在抽取沉渣時(shí)攪拌頻率可進(jìn)一步加大。

⑵沉淀池的廢水、廢渣通過(guò)水泵進(jìn)入儲(chǔ)備池，砂石分離機(jī)產(chǎn)生的漿水直接進(jìn)入儲(chǔ)備池，儲(chǔ)備池主要為使用池的廢水做準(zhǔn)備，其混合均勻后由水泵抽入使用池，避免使用時(shí)漿水的濃度和成分變化太大，不利于生產(chǎn)控制。

⑶由于廢水濃度較大，在廢水使用時(shí)可采用廢水與清水同時(shí)使用，分開(kāi)計(jì)量，以便準(zhǔn)確靈活地調(diào)整廢水的總濃度。目前采用的是累加計(jì)量的方式，在條件允許情況下，建議采用兩個(gè)水秤分別計(jì)量。

4　繪制廢水濃度-密度曲線(xiàn)

采用從泥漿池取樣現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試密度之后再烘干進(jìn)行濃度計(jì)算的方法。這與一般采用的將廢渣烘干后再按比例重新加入水中，混合攪拌后再測(cè)試密度的方法相比，此方法更接近于實(shí)際使用的情況。因?yàn)閺U水體系的本質(zhì)上是懸濁液，其含有大量已水化和未水化的水泥和粉煤灰顆粒以及其他雜質(zhì)，非常不穩(wěn)定，極易出現(xiàn)沉降。生產(chǎn)應(yīng)用中需及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)廢水的濃度，因此采取更符合實(shí)際使用情況的方法進(jìn)行試驗(yàn)，并繪制廢水濃度—密度曲線(xiàn)。

廢水濃度-密度對(duì)照表見(jiàn)表1：

表1　廢水濃度-密度對(duì)照

當(dāng)廢水密度增大時(shí)，其濃度相應(yīng)增大，且線(xiàn)性關(guān)系較好，但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)由于因廢水的不穩(wěn)定性，在密度大于1.055g/m3時(shí)，廢水中的沉渣較多，且沉降非?？欤芏葘?shí)驗(yàn)已不能真實(shí)準(zhǔn)確地反映廢水的濃度。因此建議在生產(chǎn)中配制的廢水密度應(yīng)不超過(guò)1.055g/m3，即廢水濃度不宜超過(guò)10%。

根據(jù)表1繪制的廢水濃度-密度曲線(xiàn)如圖2：

圖2　廢水濃度-密度曲線(xiàn)

5　廢水應(yīng)用試驗(yàn)

5.1主要原材料

水泥：華潤(rùn)P.O 42.5，28d強(qiáng)度為49.3M Pa；

粉煤灰：媽灣電廠(chǎng)Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度17%；

砂子：水洗砂，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量1.2%；

石子：惠州5～25m m連續(xù)級(jí)配碎石，壓碎指標(biāo)10%，含泥量1.0%；

外加劑：中鐵四威RAW Y101型聚羧酸高性能減水劑，減水率為26%。

5.2試驗(yàn)方案

選用生產(chǎn)量較大的C30混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，采用濃度為6%、7%、8%、9%、10%的廢水分別進(jìn)行試驗(yàn)。新鮮廢渣可取代少部分的膠材且不影響混凝土強(qiáng)度，而陳舊廢渣對(duì)混凝土強(qiáng)度較為不利[2]。但由于廢水的產(chǎn)生和使用并不同步，目前無(wú)法很好地將陳舊廢渣與新鮮廢渣區(qū)分使用，因此本試驗(yàn)暫不考慮用廢水中的廢渣取代膠凝材料，僅用于取代砂子，同時(shí)調(diào)整廢水用量確保水膠比不變。試配時(shí)針對(duì)廢水對(duì)混凝土和易性的影響，通過(guò)調(diào)整外加劑的摻量來(lái)保證混凝土的工作性。具體試驗(yàn)配合比見(jiàn)表2：

表2　不同廢水濃度拌制C30混凝土的試驗(yàn)配合比

5.3試驗(yàn)結(jié)果及分析

⑴試配混凝土的工作性能及凝結(jié)時(shí)間見(jiàn)表3。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用廢水拌制的混凝土粘聚性均比基準(zhǔn)的好，這主要是因?yàn)槟壳吧钲谑褂玫乃瓷霸诮?jīng)過(guò)淡化清洗過(guò)后315μm以下的顆粒相對(duì)較少，而廢水中含有大量的細(xì)小顆粒，正好補(bǔ)充其空缺，因此用廢水拌制的混凝土粘聚性更好。但是在廢水濃度達(dá)到8%以后，混凝土在增加外加劑摻量保證初始狀態(tài)之后，其坍落度和擴(kuò)展度的經(jīng)時(shí)損失增大仍非常明顯，這主要是因?yàn)閺U水中的顆粒具有一定的吸附性[3],其外加劑的吸附作用導(dǎo)致混凝土的工作性能出現(xiàn)下降。

在使用廢水并相應(yīng)提高了混凝土的外加劑摻量的情況下，混凝土的凝結(jié)時(shí)間比基準(zhǔn)配合比稍長(zhǎng)，但影響不大。

表3　試配混凝土工作性能及凝結(jié)時(shí)間

⑵試配混凝土的力學(xué)性能見(jiàn)表4。

表4　試配混凝土力學(xué)性能

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)廢水濃度逐漸增大時(shí)，混凝土各齡期的強(qiáng)度均有一定的增長(zhǎng)，這主要是由于廢水中含有部分未水化的水泥顆粒，其仍具有一定的活性，對(duì)混凝土強(qiáng)度發(fā)展有利，而陳舊廢渣含有的大量微小顆?？僧?dāng)作非活性摻合料，填充混凝土中的細(xì)小空隙，使混凝土更加密實(shí)。但在廢水濃度達(dá)到8%以后，混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度減小，同時(shí)外加劑的摻量增加較多，坍落度經(jīng)時(shí)損失明顯，綜合效益不高。

6　主要結(jié)論及展望

⑴應(yīng)建立適合本企業(yè)的廢水濃度—密度曲線(xiàn)，使檢測(cè)工作更加快速方便，且應(yīng)定時(shí)驗(yàn)證更新。實(shí)際使用時(shí)廢水濃度波動(dòng)較大，應(yīng)建立定時(shí)檢測(cè)的制度，每個(gè)工作班建議不少于三次。

⑵從試配的結(jié)果可以看到高濃度廢水在實(shí)際應(yīng)用中完全可以實(shí)現(xiàn)，適當(dāng)增加外加劑的摻量可以減小摻廢水混凝土的經(jīng)時(shí)損失，使混凝土的工作性能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求。且新鮮廢漿與陳舊廢渣組成的混合廢水對(duì)混凝土的強(qiáng)度仍有一定程度的貢獻(xiàn)。

⑶從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果綜合考慮，廢水總濃度控制在在8%以?xún)?nèi)較為合理。但因試驗(yàn)采用的是干砂，而實(shí)際生產(chǎn)砂子有部分含水，因此實(shí)際使用的廢水濃度可適當(dāng)提高至密度檢測(cè)方法中建議的上限10%。

⑷后續(xù)試驗(yàn)可探索用廢渣取代部分粉煤灰進(jìn)行生產(chǎn)，并總結(jié)其對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土所適用的取代比例。特別在持續(xù)性的大方量生產(chǎn)情況下，廢水的使用和循環(huán)加快，三級(jí)沉淀池中的廢渣持續(xù)減少，廢水使用池中的廢水大部分是清洗生產(chǎn)設(shè)備和罐車(chē)的新鮮廢漿，使用廢渣取代部分粉煤灰進(jìn)行生產(chǎn)，可進(jìn)一步降低混凝土的生產(chǎn)成本，使廢渣應(yīng)用的綜合效益更好。●

[1]常洪民，葛新文，王東旭.廢棄混凝土拌合物分離漿水再利用技術(shù)的試驗(yàn)研究[J].混凝土,2007(7):69-70.

[2]陳軍亮，張哲明，葛棟，魏鵬.混凝土攪拌站廢棄泥漿水的回收利用[J].混凝土,2014(9):130-134.

[3]劉偉.混凝土攪拌站回收水對(duì)水泥凝結(jié)硬化性能的影響[J].中國(guó)科技信息，2008（13）：83-83.