混凝土攪拌站粉塵污染與綠色化治理技術(shù)分析

楊 魁，張 濤，劉 敏

（1. 四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽 618000；2. 四川省建筑業(yè)協(xié)會(huì)混凝土分會(huì)，四川 成都 610041）

預(yù)拌混凝土攪拌站粗放式生產(chǎn)中不可避免地向周圍環(huán)境排放大量粉塵，不僅破壞環(huán)境、嚴(yán)重危害人們的健康，還會(huì)加速機(jī)械設(shè)備磨損，縮短精密儀器的使用壽命。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制攪拌站粉塵的外溢，對于確保從業(yè)人員和附近居民生命健康、預(yù)防事故的發(fā)生，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型意義重大[1]。目前攪拌站的傳統(tǒng)除塵工藝，若按照粉塵重量計(jì)算，其除塵效率達(dá)90%以上，基本滿足除塵設(shè)備額定要求。但若按照粉塵顆粒的規(guī)格、數(shù)量來評價(jià)，其除塵效率還不足10%。因?yàn)榱皆?μm以下的“呼吸性粉塵（即細(xì)顆粒物PM2.5）”幾乎全部逃逸[2-3]。系統(tǒng)分析這些可吸入和細(xì)顆粒粉塵的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對其實(shí)現(xiàn)有效捕集非常必要。

1 傳統(tǒng)混凝土攪拌站粉塵分析

1.1 粉塵來源和特征

混凝土攪拌站排放的粉塵全部來源于生產(chǎn)過程，有5個(gè)工藝環(huán)節(jié)容易產(chǎn)生揚(yáng)塵污染：砂石料場區(qū)；砂石稱量和運(yùn)輸區(qū)；粉料上料、稱量和運(yùn)輸區(qū)；混凝土攪拌區(qū)。從生產(chǎn)過程進(jìn)一步分析，大量粉塵發(fā)生在以下4個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)[4]：

（1）運(yùn)輸車傾卸砂石料、裝載機(jī)上料以及機(jī)動(dòng)車運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生揚(yáng)塵。

（2）皮帶運(yùn)輸端頭的落料處和砂石料自料倉落入皮帶時(shí)產(chǎn)生揚(yáng)塵。

（3）粉料上料進(jìn)入筒倉、投料進(jìn)入儲(chǔ)料斗時(shí)產(chǎn)生揚(yáng)塵。

（4）過渡倉物料投進(jìn)攪拌機(jī)時(shí)產(chǎn)生揚(yáng)塵。

按粉塵粒徑分布，將混凝土攪拌站內(nèi)粉塵分為4類[5]：

（1）粗塵，指粒徑大于40μm的粉塵。其粒徑及質(zhì)量較大，很容易在空氣中沉降。常規(guī)除塵設(shè)備容易全部收集。

（2）細(xì)塵，一般指粒徑在10 40μm之間的粉塵。這種粉塵在光線好的情況下人眼可以直接觀察到，在無風(fēng)流動(dòng)的空氣中可自由沉降。正常運(yùn)行的除塵設(shè)備能夠正常捕集。

（3）微塵，一般指粒徑在0.25 10μm之間的粉塵。這種粉塵用光學(xué)顯微鏡可以看到，在無風(fēng)空氣中可緩慢沉降，而有風(fēng)時(shí)可隨氣流飄散到很遠(yuǎn)。單一除塵設(shè)備捕集效果有限。

（4）超微塵，一般指粒徑小于0.25μm的粉塵。這種粉塵需要用電子顯微鏡才可以觀察到，在無風(fēng)空氣中作布朗擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，很難沉降。采用多重除塵技術(shù)組合的收塵系統(tǒng)可獲得預(yù)期效果。

按照J(rèn)GJ/T328-2014《預(yù)拌混凝土綠色生產(chǎn)及管理技術(shù)規(guī)程》中定義，微塵和超微塵也稱為可吸入顆粒和細(xì)顆粒，即PM10和PM2.5顆粒粉塵[6]。

1.2 生產(chǎn)性粉塵控制現(xiàn)狀

在各級政府推行的“環(huán)保風(fēng)暴”態(tài)勢下，無力達(dá)到粉塵排放控制要求的，位于一、二線城市的混凝土攪拌站已經(jīng)關(guān)閉或者停產(chǎn)改造。能夠正常經(jīng)營的攪拌站，其生產(chǎn)性粉塵排放已基本達(dá)標(biāo)，即廠界生產(chǎn)性粉塵中的可吸入顆粒物濃度低于150μg/m3，細(xì)顆粒物濃度低于75μg/m3。所謂基本達(dá)標(biāo)，是指該攪拌站的生產(chǎn)性粉塵控制水平僅滿足綠色攪拌站的一、二星級標(biāo)準(zhǔn)，其距離三星級攪拌站的要求還有相當(dāng)差距。該類攪拌站要求所排放的可吸入顆粒物濃度低于80μg/m3，細(xì)顆粒物濃度低于35μg/m3[7]。該差距反映出當(dāng)前相當(dāng)數(shù)量的攪拌站在治理粗大顆粒（10μm＜顆粒直徑＜小于100μm）粉塵污染方面效果明顯，但在治理可吸入顆粒物和細(xì)顆粒物方面，還要從技術(shù)和管理兩方面繼續(xù)努力。

1.3 突發(fā)揚(yáng)塵控制現(xiàn)狀

當(dāng)砂石原材料露天堆放時(shí)，刮風(fēng)會(huì)使砂石原料中的粉料大肆飄散。當(dāng)除塵設(shè)備選型不當(dāng)或保養(yǎng)不善時(shí)，會(huì)使混凝土生產(chǎn)過程揚(yáng)塵污染突發(fā)性加重。隨著露天原料堆場越來越少，混凝土攪拌站因刮風(fēng)而出現(xiàn)的粉塵污染現(xiàn)象會(huì)越來越少。對于因設(shè)備異常而出現(xiàn)的粉塵排放超標(biāo)現(xiàn)象，由于受各攪拌站管理水平、除塵技術(shù)所限，治理難度很大。

2 綠色化粉塵控制理念與方案設(shè)計(jì)

2.1 綠色化粉塵控制理念

綠色化粉塵控制是以效率、和諧、持續(xù)、系統(tǒng)為目標(biāo)的企業(yè)粉塵污染治理升級方式，借此創(chuàng)建綠色現(xiàn)代化混凝土企業(yè)管理模式。綠色化粉塵治理理論的重點(diǎn)是從規(guī)劃階段的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選用性能優(yōu)良的組合式除塵設(shè)備著手，與土建施工、設(shè)備安裝環(huán)節(jié)相配合，結(jié)合綠化（喬木、灌木及草皮）降塵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一體化全面除塵。對于正在運(yùn)行的攪拌站，則通過技術(shù)改造、優(yōu)化設(shè)計(jì)和更換落后除塵設(shè)備、加強(qiáng)維修保養(yǎng)等系列除塵措施，達(dá)到JGJ/T328-2014中規(guī)定的粉塵限制。

2.2 封裝+噴霧+負(fù)壓粉塵控制技術(shù)

對于新建和擬改造的混凝土攪拌站，設(shè)計(jì)整體封裝的攪拌樓、砂石堆場、配料系統(tǒng)和水平、傾斜皮帶運(yùn)輸區(qū)，將混凝土攪拌站改造成一個(gè)“裝在盒子里”的綠色混凝土生產(chǎn)基地，將該區(qū)域眾多揚(yáng)塵點(diǎn)、揚(yáng)塵面封閉起來，使該封閉空間保持在微負(fù)壓狀態(tài)，全面徹底地解決攪拌站生產(chǎn)性粉塵，初步解決突發(fā)性粉塵污染問題。

多重復(fù)合式除塵技術(shù)是將“布袋（或?yàn)V筒）式”、“噴霧式”、“負(fù)壓場式”除塵技術(shù)合理搭配、多重作用，及時(shí)潤濕攪拌站封閉空間內(nèi)的塵粒表面、增大潤濕粉塵和含塵霧滴的粒徑，多次捕集，加速其收集和快速沉降效率，再結(jié)合綠化除塵技術(shù)，使混凝土攪拌站內(nèi)外的揚(yáng)塵污染大大降低，達(dá)到綠色花園式混凝土制造工廠的環(huán)保要求。該復(fù)合技術(shù)的關(guān)鍵是對攪拌站生產(chǎn)過程中的常規(guī)性粉塵和除塵器突發(fā)的超限粉塵排放，能夠及時(shí)收集和補(bǔ)救收集的閉空間內(nèi)粉塵多重治理體系。

2.3 復(fù)合式粉塵治理工藝設(shè)計(jì)

（1）復(fù)合式除塵工藝中，袋除塵設(shè)備主要針對集中塵源地粉塵的收集，以及對封閉大空間內(nèi)潤濕粉塵的收集；噴霧除塵主要針對細(xì)顆粒揚(yáng)塵的潤濕、凝聚和塵降；負(fù)壓除塵主要確保生產(chǎn)揚(yáng)塵不外溢。對于偶然、少量排放至車間外粉塵，車輛經(jīng)過產(chǎn)生的站內(nèi)露天的揚(yáng)塵，通過噴霧除塵和綠化除塵雙重作用及時(shí)捕集。

（2）負(fù)壓場設(shè)計(jì)。

① 通過對封閉攪拌樓、原料堆場實(shí)施負(fù)壓控制，使其形成有序的負(fù)壓梯度分布。封閉空間負(fù)壓場的負(fù)壓應(yīng)維持在一個(gè)穩(wěn)定范圍，一般為10 20Pa[8]。

② 通過封閉料場內(nèi)專設(shè)的排風(fēng)口實(shí)現(xiàn)對風(fēng)壓場風(fēng)壓強(qiáng)度的控制。為了防止大門等開口處粉塵外溢，在門的上部、左右3個(gè)方位加設(shè)引風(fēng)管，加大此處負(fù)壓強(qiáng)度，形成門前負(fù)壓氣幕阻止粉塵外溢。封閉料場內(nèi)的排風(fēng)口與專用袋式除塵器相連，吸收排放粉塵氣體中的超量粉塵。

③ 將封閉的砂石料場、斜皮帶棧橋與混凝土攪拌樓實(shí)施合理分隔，形成有序的負(fù)壓梯度，保證不同區(qū)域之間合理的壓力分布和氣流的定向流動(dòng)，杜絕局部粉塵外溢污染。

（3）噴霧場設(shè)計(jì)。

噴霧降塵系統(tǒng)由兩部分組成：

① 噴霧主機(jī)：水泵、電機(jī)、控制器和操作系統(tǒng)。

表1 噴霧降塵工藝關(guān)鍵控制參數(shù)

表2 封閉攪拌樓和原料場負(fù)壓環(huán)境控制

表3 LNGM-CD系列倉頂式布袋除塵器工藝控制參數(shù)

② 軟水處理器：應(yīng)用離子交換技術(shù)，通過樹脂中的功能離子與水中的鈣、鎂離子進(jìn)行交換，從而吸附水中多余的鈣、鎂離子，達(dá)到去除水垢的目的。

攪拌站噴霧除塵工藝要點(diǎn)：

① 噴槍、噴頭可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，角度可調(diào)；噴出水霧均勻、連續(xù)；合理布置避免盲區(qū)出現(xiàn)。噴槍用水量小，噴射距離遠(yuǎn)，可達(dá)10 15m。將噴槍、噴頭組合設(shè)計(jì)，可以覆蓋所有揚(yáng)塵區(qū)域，最大限度治理揚(yáng)塵。

② 遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，包括多種設(shè)定程序。分組控制、單獨(dú)控制、任意組合控制靈活方便；臨時(shí)需要可以現(xiàn)場手動(dòng)控制。噴槍站控制閥自帶手動(dòng)開關(guān)功能，現(xiàn)場作業(yè)人員即可操作。

3 復(fù)合式除塵工藝關(guān)鍵控制參數(shù)

3.1 噴霧降塵工藝參數(shù)

噴霧降塵工藝關(guān)鍵控制參數(shù)[9]見表1。

3.2 負(fù)壓場控制參數(shù)

負(fù)壓場壓差值的大小應(yīng)選擇適當(dāng)。壓差值過小，場區(qū)內(nèi)外存在的負(fù)壓差很容易被破壞，粉塵運(yùn)動(dòng)方向就會(huì)逆轉(zhuǎn)，造成粉塵外溢。壓差值選擇過大，會(huì)使進(jìn)入封閉廠房系統(tǒng)的新風(fēng)量增大，除塵器負(fù)荷增加，同時(shí)使中效、高效除塵器使用壽命縮短，除塵成本增加。當(dāng)室外風(fēng)速大于3m/s時(shí)，產(chǎn)生的風(fēng)壓力接近5Pa[10]。封閉的攪拌樓和原料場內(nèi)負(fù)壓環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

3.3 布袋除塵器控制參數(shù)

以LNGM-CD系列倉頂式布袋除塵器為例[11]，工藝參數(shù)如表3所示，其阻力不超過65kg/m2。

表3中出口氣體含塵濃度低于50mg/Nm3，而優(yōu)秀攪拌站所排放的可吸入顆粒物濃度低于80μg/m3，細(xì)顆粒物濃度低于35μg/m3。兩者相比可見，由單一除塵設(shè)備無法對攪拌站排放的粉塵實(shí)施有效治理，采取復(fù)合治理技術(shù)是必要的。

3.4 揚(yáng)塵在線檢測系統(tǒng)

在砂石料場內(nèi)安裝揚(yáng)塵在線檢測系統(tǒng)，與噴霧降塵系統(tǒng)相互聯(lián)動(dòng)。揚(yáng)塵在線檢測系統(tǒng)是運(yùn)用通信顯示技術(shù)對揚(yáng)塵自動(dòng)監(jiān)測，并與LED顯示屏幕相結(jié)合。該系統(tǒng)具有PM2.5/PM0/TSP監(jiān)測（總懸浮顆粒監(jiān)測）與統(tǒng)計(jì)分析功能，符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的要求，可在無人看管的情況下連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測現(xiàn)場揚(yáng)塵數(shù)據(jù)，并通過GPRS/CDMA移動(dòng)公網(wǎng)、專線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，無縫對接各種系統(tǒng)平臺，對揚(yáng)塵進(jìn)行及時(shí)有效的治理。該系統(tǒng)是現(xiàn)代混凝土攪拌站必備信息管理系統(tǒng)，能夠有效落實(shí)粉塵治理制度，保證除塵效果長期穩(wěn)定達(dá)到綠色攪拌站控制水平。

4 結(jié)束語

可吸入粉塵和細(xì)顆粒粉塵是目前混凝土攪拌站粉塵污染的重點(diǎn)，應(yīng)采取多重除塵技術(shù)相結(jié)合的粉塵法治理工藝，滿足綠色花園式混凝土攪拌站的環(huán)保要求和綠色生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)定。

多重復(fù)合式除塵技術(shù)工藝是將“布袋（或?yàn)V筒）式”、“噴霧式”、“負(fù)壓場式”除塵技術(shù)合理搭配、多重作用，及時(shí)潤濕塵粒表面、增大含塵霧滴的粒徑，多次捕集，加速其沉降速率，再結(jié)合綠化除塵使混凝土攪拌站內(nèi)外的揚(yáng)塵污染大幅降低。

多重復(fù)合式除塵技術(shù)關(guān)鍵工藝參數(shù)和揚(yáng)塵在線檢測系統(tǒng)有機(jī)組合，實(shí)時(shí)檢測，及時(shí)反饋和采取有效措施，能夠有效落實(shí)粉塵治理制度，保證除塵效果長期穩(wěn)定達(dá)到綠色攪拌站的粉塵控制水平。