混凝土攪拌站粉塵污染與綠色化治理技術(shù)探究

胡成留

（云南建投綠色高性能混凝土股份有限公司，云南昭通 657000）

1 引言

在經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì)的21 世紀(jì)，大方量混凝土攪拌站成為工程建設(shè)中不可或缺的一部分。隨之而來(lái)的是日益嚴(yán)峻的攪拌站粉塵污染問(wèn)題?；炷翑嚢枵井a(chǎn)生的粉塵具有覆蓋范圍廣、擴(kuò)散速度快的特征，一旦治理不到位，會(huì)導(dǎo)致建筑工程違背國(guó)家環(huán)保理念，甚至違反環(huán)保法律，影響工程產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，探究混凝土攪拌站粉塵污染的綠色化治理技術(shù)成為混凝土攪拌站面臨的主要問(wèn)題之一。

2 混凝土攪拌站概述

某混凝土攪拌站包括2 排水泥倉(cāng)、螺旋輸送機(jī)，由1 個(gè)微機(jī)控制室控制整個(gè)攪拌站作業(yè)，可以同時(shí)向2 輛混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送攪拌混凝土物料。該混凝土攪拌站理論生產(chǎn)量為180 m3/h，攪拌機(jī)及配料機(jī)型號(hào)分別為JS3000 強(qiáng)制型、PLD4800，倉(cāng)格數(shù)為4 格，總功率為260 kW，卸料高度為4 m（無(wú)泵）。

3 混凝土攪拌站粉塵污染來(lái)源調(diào)查

3.1 輸送、計(jì)量、投料時(shí)期

汽車裝卸、原沙輸送均易產(chǎn)生揚(yáng)塵，特定時(shí)期的風(fēng)速、沙粒含水量、裝卸高度均對(duì)沙裝卸起塵量有較大的影響。在該混凝土攪拌站原料堆放最高高度、堆料時(shí)與沙堆落差分別為15.00 m、1.50 m 時(shí)，沙堆風(fēng)力揚(yáng)塵、裝卸揚(yáng)塵總產(chǎn)生量為每年4.01 t，其中，沙場(chǎng)裝卸沙堆起塵量為每年3.65 t。

在道路干燥情況下，該混凝土攪拌站車輛行駛距離為100.00 m 時(shí)，平均每天重載運(yùn)輸、空車運(yùn)輸各80 輛·次，重載車輛和空載車輛的重量分別為300.00 kN（30.00 t）、90.00 kN（9.00 t），行駛速度為22.00 km/h。一般路況粉塵量在0.10～0.50 kg/m2時(shí)，空車動(dòng)力起塵量應(yīng)在2.14～6.82 kg/d，重載車動(dòng)力起塵量在5.42～24.63 kg/d。

該混凝土攪拌站主要通過(guò)配套皮帶進(jìn)行質(zhì)量較大的原料輸送，如碎屑、石子等。對(duì)于粉煤灰、水泥等原料，需要在壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)下由螺旋輸送機(jī)輔助吹入水泥筒倉(cāng)。整個(gè)過(guò)程中極易產(chǎn)生無(wú)組織排放狀態(tài)的粉煤灰和水泥粉塵，產(chǎn)生量大約為0.6 t/a。

3.2 水泥筒倉(cāng)頂呼吸孔及庫(kù)底

混凝土攪拌站的原料粉煤灰、水泥均采用筒倉(cāng)存放。在這種存放方式中，粉塵主要源于水泥筒倉(cāng)庫(kù)頂呼吸孔和庫(kù)底。比如，在散裝水泥泵車向筒倉(cāng)內(nèi)輸送粉料時(shí)，水泥倉(cāng)內(nèi)部、外部均具有一定的壓力差，氣體會(huì)由水泥倉(cāng)內(nèi)部向外部排放。雖然配備有負(fù)壓吸風(fēng)除塵裝置的庫(kù)底、庫(kù)頂呼吸孔具有一定除塵能力，在入口粉塵濃度為30 000.00 mg/m3時(shí)，理論排放濃度為30.00 mg/m3。但隨著設(shè)備老化，實(shí)際除塵效果會(huì)大大下降，粉塵排放量也會(huì)隨之上升，大約在0.625 t/a。

3.3 水泥放空口及堆場(chǎng)

在筒倉(cāng)水泥抽料階段，筒倉(cāng)放空口極易產(chǎn)生大量粉塵，每次粉塵產(chǎn)生量最低約0.28 kg，最高約0.80 kg，由此帶來(lái)的原料粉煤灰、水泥消耗量為每年1.58×109t。全年運(yùn)輸車輛為2 056 輛·次、每車承載質(zhì)量為80.00 t 時(shí)，每輛運(yùn)輸車每次放空口產(chǎn)生粉塵為0.45 kg。

在風(fēng)力作用下，混凝土攪拌站內(nèi)小粒徑灰渣、沙粒會(huì)脫離地面而起塵，對(duì)下風(fēng)向大氣環(huán)境造成污染[1]。堆場(chǎng)揚(yáng)塵顆粒在空氣中的擴(kuò)散情況與塵粒含水率、風(fēng)速有較大關(guān)系，一般揚(yáng)塵粒徑小于230 μm 時(shí)，可以不考慮上述因素，認(rèn)為堆場(chǎng)揚(yáng)塵顆粒沉降速度可以達(dá)到1.00 m/s；而在其超出這一范圍時(shí)，需要考慮上述因素，并將影響范圍鎖定在揚(yáng)塵點(diǎn)下風(fēng)向近距離周邊。在原沙含水率為5.00%、起動(dòng)風(fēng)速為4.35 m/s、地面風(fēng)速為2.95 m/s 時(shí)，沙堆揚(yáng)塵產(chǎn)生量為0.305 t/a。

4 混凝土攪拌站粉塵污染危害

4.1 環(huán)境危害

在混凝土攪拌站各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的粉塵污染過(guò)量，均會(huì)污染周邊空間，甚至產(chǎn)生霧霾。再加上粉塵是一種兼具飛散性、黏附性、濕潤(rùn)性、懸浮性、燃爆性的物質(zhì)，部分粉塵會(huì)飛散到大氣環(huán)境中與空氣中水分接觸形成碳化鈣粉、鎂粉等易燃易爆物質(zhì)；部分粉塵則會(huì)相互凝聚吸附在農(nóng)作物、植被上，影響植被生存；部分粉塵則會(huì)造成酸雨等。此外，部分粉塵還會(huì)吸附在生產(chǎn)器械、電氣設(shè)備中加速設(shè)備構(gòu)件功能老化，影響攪拌站器械正常壽命周期內(nèi)功能的發(fā)揮。

4.2 人員危害

混凝土攪拌站中產(chǎn)生的粉塵內(nèi)含有多種有毒成分，一旦被人體吸入（5 μm 以下的微粒），就會(huì)引發(fā)中毒性肺炎、硅肺甚至肺癌。而沉積在肺部的污染物被溶解后，會(huì)直接侵入人體血液系統(tǒng)，引發(fā)血液中毒。即使肺部污染物無(wú)法被溶解，也極易被人體細(xì)胞吸收，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。此外，部分粉塵污染可以在懸浮、凝聚作用下吸收、反射太陽(yáng)光線，造成兒童接受太陽(yáng)光紫外線照射量下降，影響兒童體內(nèi)維生素D 的合成，提高骨骼鈣化不全等不正常發(fā)育疾病的發(fā)生率。

5 混凝土攪拌站粉塵污染的綠色化治理技術(shù)

5.1 輸送、計(jì)量、投料時(shí)期粉塵的綠色化治理

由上文可知，在輸送、計(jì)量、投料時(shí)期，該混凝土攪拌站粉塵污染主要為工藝粉塵、車輛揚(yáng)塵。為了實(shí)現(xiàn)上述污染的綠色化治理，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)者應(yīng)以4～5 次/d 的頻率對(duì)主要運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)行灑水，并配合地面清潔、平整、硬化操作，達(dá)到有效抑制地面動(dòng)力起塵的目的。在運(yùn)輸車輛作業(yè)階段，應(yīng)利用事先準(zhǔn)備的無(wú)破損氈布覆蓋，配合以散裝水泥為代表的粉狀物質(zhì)屏障措施，防止粉塵污染[2]。

運(yùn)輸車輛進(jìn)入生產(chǎn)廠區(qū)后，應(yīng)嚴(yán)格要求其保持低速行駛度，并提高車輛沖洗頻次，最大限度地控制道路揚(yáng)塵對(duì)攪拌站周邊空氣環(huán)境質(zhì)量的影響。一般沖洗車輛時(shí)，需要選擇專門的高壓清洗設(shè)備，按90°等距離布置水管，逐一清洗車輛料斗、車輪。

投料期間，對(duì)于在粉塵環(huán)境中工作的作業(yè)人員，要為其提供必要的防護(hù)裝置。特別是電焊工、混凝土工，應(yīng)定期為其提供免費(fèi)體檢福利。在這個(gè)基礎(chǔ)上，在攪拌主機(jī)投料、儲(chǔ)料倉(cāng)負(fù)壓、骨料投入環(huán)節(jié)，混凝土攪拌站可以沿用集中除塵思路，配備優(yōu)質(zhì)過(guò)濾袋的風(fēng)機(jī)脈沖反吹系統(tǒng)。進(jìn)而在主機(jī)除塵管的支撐作用下，與頭罩、粉塵計(jì)量斗之間形成互相聯(lián)通體系，從根本上解決傳統(tǒng)粉料稱進(jìn)料時(shí)利用回氣管聯(lián)通攪拌器、稱斗或者直接經(jīng)排氣門排放空氣產(chǎn)生的高污染問(wèn)題[3]。此外，在原材料投放方面，也可以選擇交叉投料方式，即先向料筒內(nèi)投入砂，再向料筒內(nèi)投入小粒徑碎石，進(jìn)而依據(jù)大粒徑碎石、砂、粗石、細(xì)石、砂的順序投入，避免骨料在投放過(guò)程中出現(xiàn)摩擦，并利用粗骨料掩蓋碎石中的粉塵，抑制粉塵污染。

5.2 水泥筒倉(cāng)頂呼吸孔及庫(kù)底粉塵的綠色化治理

對(duì)于生產(chǎn)區(qū)具體工藝環(huán)節(jié)產(chǎn)生的顆粒物污染，可以通過(guò)相應(yīng)設(shè)備收集、處理后排放。比如，對(duì)于水泥筒倉(cāng)頂呼吸孔及庫(kù)底粉塵污染較為嚴(yán)重的模塊，可以對(duì)通風(fēng)除塵裝置進(jìn)行更新、維護(hù)，如除塵罩、抽風(fēng)管、風(fēng)機(jī)等。

對(duì)于散裝水泥筒倉(cāng)入口位置，可以從防范揚(yáng)塵為入手點(diǎn)，進(jìn)行密封裝置設(shè)置，配合倉(cāng)頂氣流反沖除塵器、管式除塵器代替布袋除塵器的設(shè)置，進(jìn)行氣流的多次過(guò)濾，控制粉塵排放量在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)。除氣流反沖除塵器、管式除塵器以外，混凝土攪拌站也可以進(jìn)行針對(duì)性的除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)前，混凝土攪拌站需要明確除塵目標(biāo)，比如，防控生產(chǎn)階段粉塵無(wú)組織排放到大氣環(huán)境中污染周邊生態(tài)，優(yōu)化攪拌站內(nèi)部作業(yè)環(huán)境，避免粉塵對(duì)作業(yè)人員身體造成傷害等。根據(jù)作業(yè)目標(biāo)，可以選擇不同的除塵系統(tǒng)運(yùn)行模式。一般對(duì)于除粉料倉(cāng)以外的除塵部位，均可以選擇脈沖清灰主動(dòng)式粉塵去除裝置，對(duì)于粉料倉(cāng)，則可以選擇振動(dòng)式集中塵土去除裝置[4]。然后，混凝土攪拌站可以綜合考慮安全系數(shù)、空氣流量、投放物料體積、物料投放時(shí)間、過(guò)濾速率等因素，選擇恰當(dāng)?shù)臑V芯，比如，過(guò)濾速率達(dá)到1.20 m/min 的聚酯濾芯等。確定濾芯后，針對(duì)主機(jī)部分粉塵常見(jiàn)溢出部分，可以于倉(cāng)頂配置強(qiáng)制式除塵設(shè)備，并將過(guò)濾中心形狀設(shè)置為褶皺圓筒式，最大程度上增加單位空間內(nèi)粉塵過(guò)濾量。在內(nèi)部設(shè)置若干個(gè)過(guò)濾濾芯后，以若干個(gè)過(guò)濾濾芯為一個(gè)單位，配備振動(dòng)除粉塵、氣體脈沖反吹粉塵裝置，以提高除塵效果以及濾芯使用年限[5]。

對(duì)于從倉(cāng)底到原料計(jì)量料斗的一段區(qū)間，引入全封閉的螺旋輸送模式。配合自動(dòng)料斗密封攪拌，保證計(jì)量斗入攪拌機(jī)后無(wú)粉塵向外部溢出。在全封閉式模式建設(shè)過(guò)程中，針對(duì)碎石未經(jīng)水洗便直接堆放所產(chǎn)生的大量揚(yáng)塵情況，可以在從倉(cāng)底到原料計(jì)量料斗的適當(dāng)位置配備加壓泵的細(xì)水霧裝置[6]，并在細(xì)水霧裝置設(shè)置完畢后，利用鋼板，將皮帶機(jī)輸送、提升機(jī)輸送系統(tǒng)完全封閉。

5.3 水泥放空口及堆場(chǎng)粉塵的綠色化治理

對(duì)于水泥放空口，考慮到等壓氣源的庫(kù)底氣化槽陣多自然形成“走軟不走硬”的局部中心聚集效果，導(dǎo)致水泥放空口運(yùn)行僅可形成非均衡單一漏斗流泄放，或者多個(gè)漏斗流泄放的方式。這一模式不僅會(huì)導(dǎo)致環(huán)庫(kù)底邊壁硬料流速減緩甚至堆積，還會(huì)導(dǎo)致水泥內(nèi)含粉塵的上溢析出，加劇水泥污染。因此，在現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體流均衡下卸的情況下，應(yīng)經(jīng)常性地開(kāi)展周期性清理作業(yè)，并引進(jìn)粉流掣技術(shù)，在全新的粉體動(dòng)力學(xué)整體流理論下，保證粉塵的高徑比超過(guò)2.0，減少人體對(duì)粉塵的吸入量。

對(duì)于原料堆場(chǎng)，為了避免揚(yáng)塵對(duì)周邊敏感點(diǎn)特別是距離項(xiàng)目邊界200.00 m 的下風(fēng)方向造成污染。應(yīng)根據(jù)天氣情況進(jìn)行不同防護(hù)措施的實(shí)施。若遇大風(fēng)天氣，應(yīng)立即利用塑料薄膜覆蓋沙堆；若遇干燥天氣，應(yīng)保持沙堆具有一定的濕度，對(duì)沙堆定期灑水或修建頂棚，最大限度地控制沙堆面塵土起動(dòng)量。有條件的情況下，混凝土攪拌站也可以引入新型建材空心磚建造而成的封閉式堆場(chǎng)，從源頭防止堆場(chǎng)粉塵排放到外界空氣中[7]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，砂石料場(chǎng)堆放、粉料進(jìn)倉(cāng)、生產(chǎn)配料、轉(zhuǎn)運(yùn)等環(huán)節(jié)均可產(chǎn)生粉塵污染，粉塵污染對(duì)混凝土攪拌站周邊空氣質(zhì)量、人們身體健康均造成了威脅。因此，混凝土攪拌站應(yīng)注重粉塵污染治理，選擇實(shí)用價(jià)值較高的除塵設(shè)備，細(xì)化防塵除塵條例，完善環(huán)境管理組織，有效解決各環(huán)節(jié)因人工操作失誤或設(shè)備滯后而引發(fā)的粉塵污染，為攪拌站安全運(yùn)行提供保障。