淺議廢水在混凝土生產(chǎn)中使用的可行性

景繼智，楚建平

（北京冀東海強(qiáng)混凝土有限公司，北京　101111）

淺議廢水在混凝土生產(chǎn)中使用的可行性

景繼智，楚建平

（北京冀東海強(qiáng)混凝土有限公司，北京101111）

本文介紹了混凝土公司廢水回收再利用，重點(diǎn)論述了廢水如何合理地應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)。

廢水；回收利用；坍落度；強(qiáng)度

0　前言

我國(guó)的水資源存在兩大主要問(wèn)題：一是水資源短缺，二是水污染嚴(yán)重。資料顯示，我國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家，到20世紀(jì)末，全國(guó)600多座城市中，已有400多個(gè)城市存在供水不足問(wèn)題，其中比較嚴(yán)重的缺水城市達(dá)110個(gè)，全國(guó)城市缺水總量為60億立方米。與此同時(shí)，大量的工業(yè)和生活污水未經(jīng)處理直接排入水中，使得部分水體污染嚴(yán)重。

隨著我國(guó)人口的增加，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，水資源短缺已經(jīng)成為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素，是實(shí)現(xiàn)新時(shí)期經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)的基礎(chǔ)性、全局性和戰(zhàn)略性的重大問(wèn)題。

混凝土攪拌站在正常的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，生產(chǎn)及清潔用水量和廢水產(chǎn)生量都很驚人。若將攪拌站內(nèi)的廢水再次利用，那么會(huì)生產(chǎn)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，且能節(jié)約水資源，保護(hù)環(huán)境。

1　攪拌站廢水回收利用方法

目前大部分?jǐn)嚢枵咎幹眠@些廢水的辦法是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求采用沉淀分離法，即將廢水引入沉淀池經(jīng)過(guò)沉淀后將清水回收使用或排放，固體沉淀物由攪拌站出錢(qián)請(qǐng)專(zhuān)業(yè)的渣土清運(yùn)公司處理。此種處理方法廢水回收沉淀周期長(zhǎng)，要想保障100% 回收廢水，必須占用大量場(chǎng)地建沉淀池，另外渣土清運(yùn)的費(fèi)用也較高，同時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

在北京市2014年最新頒布的 DB11/642—2014《預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)管理規(guī)程》中明確規(guī)定綠色環(huán)保型攪拌站應(yīng)以管理和技術(shù)為手段，實(shí)現(xiàn)預(yù)拌混凝土生產(chǎn)全過(guò)程資源節(jié)約及污染控制，減少污染物排放。“攪拌機(jī)、混凝土運(yùn)輸車(chē)的清洗用水應(yīng)優(yōu)先使用中水、雨水，并應(yīng)當(dāng)循環(huán)利用，廢水不得無(wú)序排放，應(yīng)配備相關(guān)設(shè)施，對(duì)污水進(jìn)行三級(jí)以上沉淀處理。沉淀池應(yīng)及時(shí)清理，清理物應(yīng)及時(shí)運(yùn)走?！?/p>

所以，如何合理回收使用廢水，是現(xiàn)在混凝土攪拌站的當(dāng)務(wù)之急。

2　廢水在混凝土中使用的試驗(yàn)

不經(jīng)沉淀回收的廢水能不能直接用于混凝土生產(chǎn)呢？JGJ63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)混凝土拌合用水水質(zhì)做了明確要求，見(jiàn)表1。

表1　混凝土拌合用水水質(zhì)要求

從表1中可以看出，廢水如果要直接應(yīng)用于生產(chǎn)，最大的障礙在于不溶物超標(biāo)，因?yàn)槠渲泻写罅课唇?jīng)沉淀的懸浮顆粒。

下面對(duì)不同濃度的廢水進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)，來(lái)觀測(cè)其對(duì)混凝土性能的影響。

廢水：濃度分別為0，5%，8%，10%，12%，15%。清水：自來(lái)水。因生產(chǎn)中砂石含有水份，故試驗(yàn)中采取清水和廢水1:1混合。

水泥：唐山冀東 P·O42.5R，28d 抗壓強(qiáng)度54.6MPa。

砂：淶水 Ⅱ 區(qū)中砂。石：北京碎石5～25mm。

礦粉：唐山唐龍 S95級(jí)。

粉煤灰：天津新路廣 Ⅱ 級(jí)。

外加劑：北京恒安聚羧酸高性能減水劑。

試驗(yàn)用配合比：普通 C30（水膠比0.48），見(jiàn)表2，混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2　混凝土配合比　kg/m3

表3　試驗(yàn)結(jié)果

圖1　廢水濃度對(duì)坍落度的影響

圖2　廢水濃度對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

從表3數(shù)據(jù)及圖1可以看出，當(dāng)廢水濃度小于8% 時(shí)，對(duì)混凝土拌合物的坍落度影響較小，隨著廢水濃度的增加，混凝土出機(jī)坍落度變小，經(jīng)時(shí)損失變大，處于可接受的范圍，可以通過(guò)調(diào)整外加劑摻量進(jìn)行生產(chǎn)控制。當(dāng)廢水濃度大于8% 時(shí)，出機(jī)坍落度明顯變小，經(jīng)時(shí)損失加劇，生產(chǎn)控制困難。

從表3數(shù)據(jù)及圖2可以看出，廢水濃度對(duì)混凝土早期強(qiáng)度影響較小，且略有增強(qiáng)作用。當(dāng)廢水濃度小于8% 時(shí)，對(duì)混凝土28d 抗壓強(qiáng)度基本沒(méi)有影響，但廢水濃度大于8%時(shí)，混凝土28d 強(qiáng)度降低明顯。

在試驗(yàn)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，廢水濃度和其密度有著良好的線(xiàn)性關(guān)系。找出其中的規(guī)律，通過(guò)檢測(cè)廢水密度來(lái)控制廢水的濃度，比采用烘干法省時(shí)省力，可以簡(jiǎn)化監(jiān)控過(guò)程，更有利于生產(chǎn)控制。實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)如表4。

表4　廢水密度與濃度的關(guān)系

經(jīng)分析，其回歸方程如下：

式中：P ——廢水濃度，%；

ρ——廢水密度，g/cm3。

由上式計(jì)算可得，當(dāng)廢水濃度為8% 時(shí)，其密度為1.150g/cm3。

圖3　廢水密度—濃度關(guān)系圖

3　攪拌站使用廢水的布置

現(xiàn)在，全國(guó)各地已經(jīng)陸續(xù)有很多地市的攪拌站使用了廢水回收循環(huán)利用裝置，將砂石分離設(shè)備和廢水處理系統(tǒng)相結(jié)合，通過(guò)一定的工藝和技術(shù)手段將廠區(qū)清潔和生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行回收并重復(fù)用于車(chē)輛清洗和混凝土生產(chǎn)，工藝日趨成熟。整個(gè)廠區(qū)的廢水處理系統(tǒng)平面簡(jiǎn)易布局如圖4所示。

圖4　廢水處理系統(tǒng)簡(jiǎn)易平面布局圖

布置說(shuō)明：

（1）攪拌池廢水濃度須隨時(shí)監(jiān)控，不得超過(guò)生產(chǎn)控制值（≤8%）。

（2）當(dāng)攪拌池廢水濃度低于生產(chǎn)控制值時(shí)，攪拌均勻后直接應(yīng)用于混凝土生產(chǎn)；洗車(chē)臺(tái)、攪拌機(jī)優(yōu)先抽取攪拌池中的廢水進(jìn)行設(shè)備清洗，以避免單位時(shí)間產(chǎn)生的廢水量過(guò)大，來(lái)不及回收利用。

（3）當(dāng)攪拌池廢水濃度高于生產(chǎn)控制值時(shí)，抽取澄清池中回收水注入攪拌池，同時(shí)，洗車(chē)臺(tái)、攪拌機(jī)使用回收水進(jìn)行設(shè)備清洗，以降低攪拌池廢水濃度。

（4）攪拌池中廢水量過(guò)多，來(lái)不及使用時(shí)，導(dǎo)入沉淀池；攪拌池水位過(guò)低時(shí)，從沉淀池中將廢水抽回?cái)嚢璩亍?/p>

4　攪拌站使用廢水的經(jīng)濟(jì)效益

以北京冀東海強(qiáng)混凝土攪拌站為例，6條生產(chǎn)線(xiàn)，80輛混凝土運(yùn)輸車(chē)，年產(chǎn)100萬(wàn)立方米混凝土計(jì)算，生產(chǎn)用水量約為12萬(wàn)立方米，清潔用水量約為4萬(wàn)立方米。如果采用廢水回收使用系統(tǒng)，清潔所用的水全部轉(zhuǎn)化為廢水，每年可節(jié)約用水4萬(wàn)立方米，渣土產(chǎn)生量減少3000噸，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益約15萬(wàn)元。

2014年北京市全市混凝土生產(chǎn)量達(dá)到了6000萬(wàn)立方米，如果全市的攪拌站廢水都進(jìn)行了回收使用，不但會(huì)產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)價(jià)值。

5　廢水使用的局限性

目前，北京市很多攪拌站不能直接使用未經(jīng)沉淀回收的廢水，主要是廢水的不溶物與可溶物的指標(biāo)超出了 JGJ63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，本地也沒(méi)有相關(guān)的地方標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。

其實(shí)英國(guó)的 EN1008、美國(guó) ASTM 等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)未經(jīng)沉淀回收的廢水的使用，都給出了一些方法，相比較來(lái)說(shuō)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不溶物和可溶物的限制比較嚴(yán)，不溶物和可溶物的總量約為0.7%，英國(guó)約為10%，而美國(guó)為5%，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)限制。另外，國(guó)內(nèi)外很多的研究也表明，不溶物和可溶物超標(biāo)的回收水也可以在混凝土生產(chǎn)中使用。

6　結(jié)論

（1）不經(jīng)沉淀回收的廢水濃度控制合適時(shí)，可以直接應(yīng)用于混凝土的生產(chǎn)。

（2）北京作為全國(guó)最重要的混凝土市場(chǎng)之一，應(yīng)在攪拌站廢水回收使用的方面加大研究力度，盡快出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為全國(guó)混凝土的綠色生產(chǎn)做好示范工作。

注：文中所寫(xiě)廢水專(zhuān)指混凝土生產(chǎn)過(guò)程中清洗攪拌設(shè)備及運(yùn)輸車(chē)產(chǎn)生的廢水。

［通訊地址］北京市通州區(qū)臺(tái)湖鎮(zhèn)桑園村北（101111）

景繼智（1978—），女，河北省唐山市人，2003年畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于北京冀東海強(qiáng)混凝土有限公司，任技術(shù)質(zhì)量部部長(zhǎng)，主要工作內(nèi)容為混凝土生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制。