| 商品混凝土搅拌站废水的回收与利用 |
| 山西钢建砼制品公司 梁建军
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| 2015/1/16 11:01:02 |
商品混凝土搅拌站废水的回收与利用
山西钢建砼制品公司 梁建军
摘 要：混凝土搅拌站在生产过程中产生大量的废水，造成资源浪费和环境污染。为了彻底解决泥浆水排放问题，采用混凝土砂石分离设备，将分离后的泥浆水通过输送管道，经过计量，进入搅拌楼主机，被合理地用于混凝土生产中，达到污水的零排放。
关键词：砂石分离设备 泥浆水回收 零排放
1、引言
在社会发展的今天，节约资源、保护环境，维持社会的可持续发展，日益受到社会的关注。在《预拌混凝土》（GB/T14902-2012）标准7.1.4中，要求预拌混凝土制备应符合环保的规定，并宜符合HJ/T412的规定。粉料输送及称量应在密闭状态下进行，并应有收尘装置；搅拌站机房宜为封闭系统；运输车出厂前应将车外壁和料斗壁的混凝土残浆清洗干净；搅拌站应对生产的工业废水和固体废弃物进行回收和再生利用。
时清洗分离，使各组分及洗刷的泥浆水得以合理应用，达到生产过程的零排放，具有显著的经济效益和社会环境效益。
2、泥浆水回收的必要性
商品混凝土企业冲洗搅拌机、运输车后产生大量的泥浆水，泥浆水中含有水泥、集料、集料带入的杂质和外加剂等，清洗水泥浆或混凝土的水为强碱性，PH值高达12左右，随意排放会污染环境；使用清水冲洗运输车也是一项很大的浪费，冲洗1辆运输车用水1～2吨，每天要冲洗1～2次，如果每天平均使用30辆车，共要用水70吨左右，浪费很大。在水资源日益紧张的今天，商品混凝土生产企业的泥浆水处理问题就成为困扰企业的一大问题。
为了彻底解决每天冲洗搅拌机、运输车的废水排放问题，采用混凝土砂石分离设备，分离设施主要由料槽输送机系统、分离清洗机系统、供水系统和电器控制系统、自动润滑系统等组成。
混凝土砂石分离设备的工作原理为混凝土搅拌运输车倒入洗车台进行加水清洗，然后将搅拌车滚筒内清洗出的残留水泥混合物等进入导料槽内；废弃物料经导料槽的输送进入分离机主机，经分离筛第一次清洗分离；分离清洗后的石子，经石子出料口直接排出，再由装载机等直接运走；砂子经滚筒筛的分离清洗后进入螺旋洗砂机，由螺旋对砂砾再次进行清洗除水后，由螺旋最顶端出料口排出。清洗后的污水，经污水口排出。 图2 运输车在加水清洗
分离后残留的砂、石，作为粗骨料用于混凝土生产中，分离后的泥浆水进入搅拌池，搅拌池中的搅拌器间歇周期性运转，保持泥浆水的均匀。浆水通过输送管道，经过计量，进入搅拌楼主机，被合理地用于混凝土生产。
3、泥浆水的水质测定
在我国建设部JGJ63-2006《混凝土用水标准》中，将混凝土拌合用水分类为符合国家标准的生活饮用水、地表水、地下水、混凝土生产厂及商品混凝土厂设备的洗刷水及经检验合格的工业废水。
我们首先取洗刷车高峰期即每天交接班后和非高峰期即不集中洗刷车时的洗车台经过沉淀的澄清水进行测定，检测结果表明，有害离子的含量在高峰期和非高峰期没有明显差别，均低于标准规定。
取浓度为4%的泥浆水，依据GB/T1346-2011《水泥标稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》,采用泥浆水掺量为0与100%分别进行了凝结时间的对比试验；依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》，检测泥浆水掺量为0与100%的胶砂试块抗压强度。测试结果如表1。
表1 泥浆水和饮用水的检验结果对比
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编 号 |
泥 浆 水 掺量（%） |
标准稠度用水量（mL） |
凝结时间（min） |
抗压强度（MPa） |
|||
|
饮用水 |
泥浆水 |
初凝 |
终凝 |
3天 |
28天 |
||
|
S1 |
0 |
140 |
-- |
175 |
235 |
24.2 |
48.5 |
|
S2 |
100 |
-- |
142 |
185 |
245 |
23.5 |
47.6 |
结果表明掺入泥浆水对水泥凝结时间基本没有影响，与饮用水相比，从计算出的初、终凝时间差来看，使用泥浆水对水泥凝结时间的差均在30分钟以内，且初、终凝时间均符合国家标准要求；用泥浆水制备的水泥胶砂试件的3天和28天抗压强度值分别为基准的97.1%和98.1%，抗压强度比都在90%以上。
4、泥浆水的试验研究
4.1试验原材料
4.1.1水泥:双良鼎新P·O42.5级水泥，3天龄期的抗折强度为5.5MPa,抗压强度为24.2 MPa，,28天龄期的抗折强度为8.9MPa,抗压强度为51.2 MPa。
4.1.2集料：细骨料采用忻州庄磨的中粗砂，细度模数为2.9，含泥量为2.8%；粗骨料采用镇城石料厂生产的5～31.5mm连续级配碎石，含泥量为0.3%，针片状含量为3%，压碎指标8.0%。
4.1.3掺合料：太原二电厂的Ⅱ级粉煤灰，其45µm方孔筛余量为14.8%；太钢加工厂生产的S95级矿渣超细粉，其比表面积为440m2/Kg。
4.1.4外加剂：三元外加剂厂生产的萘系减水剂，减水率为18%。
4.1.5拌和水：饮用水和一定浓度的泥浆水。
4.2配合比设计
以C30的混凝土配合比为例，采用相同配合比、相同水泥、相同外加剂、粉煤灰，矿粉、采用浓度为4%的泥浆水，以掺量0、20%、40%、60%、80%、100%进行混凝土试配，测试其工作
性能及力学强度，确定最佳泥浆水掺量。
图3 测混凝土扩展度 图4 测混凝土塌落度
在C30配合比设计的基础上设计C20、C25配合比并确定泥浆水最佳掺量。其中，C30混凝土配合比如表2所示，其工作性能及力学强度如表3所示。
表2 C30混凝土配合比
|
编号 |
泥浆水掺量（%） |
胶材总量（Kg） |
机制砂（Kg） |
碎 石（Kg） |
外加剂（Kg） |
饮用水（Kg） |
泥浆水（Kg） |
|
1 |
0 |
410 |
840 |
960 |
11.1 |
180 |
0 |
|
2 |
20 |
410 |
840 |
960 |
11.1 |
144 |
36 |
|
3 |
40 |
410 |
840 |
960 |
11.1 |
108 |
72 |
|
4 |
60 |
410 |
840 |
960 |
11.1 |
72 |
108 |
|
5 |
80 |
410 |
840 |
960 |
11.1 |
36 |
144 |
|
6 |
100 |
410 |
840 |
960 |
11.1 |
0 |
180 |
表3 C30混凝土工作性能及力学强度
|
编 号 |
泥浆水 掺 量 （%） |
混凝土和易性（mm） |
混凝土各龄期强度（MPa） |
|||
|
扩展度 |
塔落度 |
3天 |
7天 |
28天 |
||
|
1 |
0 |
450*450 |
210 |
21.4 |
31.6 |
41.0 |
|
2 |
20 |
450*400 |
210 |
20.7 |
30.2 |
39.6 |
|
3 |
40 |
430*420 |
205 |
21.3 |
27.8 |
39.0 |
|
4 |
60 |
410*430 |
210 |
20.6 |
33.2 |
38.0 |
|
5 |
80 |
400*410 |
200 |
21.8 |
26.9 |
37.6 |
|
6 |
100 |
420*410 |
200 |
21.5 |
24.8 |
37.0 |
从试验结果来看，早期强度几乎没有差异，个别的早期强度还略高于饮用水，后期强度相对于饮用水略低，但强度比都在90%以上。
为检验用泥浆水混凝土的抗冻性能，按GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法标准》中的慢冻法进行了抗冻实验，用不同比例的混合水配制成的C30抗渗混凝土，冻融周期为50次冻融循环，结果表明基本无强度损失。
5、泥浆水的生产利用
5.1将浓度为4%定为泥浆水安全使用值，当浓度高于4%时，可以采取降低泥浆水使用量，补充部分清水。
5.2为确保混凝土质量，C30以上的混凝土不使用泥浆水，C25、C30的混凝土泥浆水的使用量控制在40%左右，小于C20的混凝土可适当放宽到70%~100%。
5.3每天应对泥浆水进行不少于两次的浓度测定，根据浓度值调节使用量。
5.4使用泥浆水作为混凝土搅拌生产时，严格控制混凝土的搅拌时间，搅拌时间不低于规范规定，并保证搅拌生产的混凝土均匀，和易性良好。混凝土配料采用质量比，并严格计量，其允许偏差不得超过下列规定：水泥、掺合料、外加剂±1%，砂石±2%。
5.5混凝土运输途中，拌筒应保持3~6r/min的慢速转动。运输延续时间，不得超过所测混凝土初凝时间的1/2。
5.6 在冬期施工中，为了确保混凝土出机温度，泥浆水必须具备水加热和显示水温的装置。
6、总结
6.1选用浓度为4%的搅拌泥浆水，对水泥凝结时间基本没有影响，用泥浆水制备的水泥胶砂试件的3天和28天抗压强度比都在90%以上， 50次的冻融循环，基本无强度损失。
6.2选用浓度为4%的搅拌泥浆水，通过外加剂的微调试配，可以制备出工作性能良好与满足强度等级要求的绿色混凝土。
6.3选用浓度为4%的搅拌泥浆水，制备混凝土强度等级为C20、C25、C30的混凝土，其泥浆水的最佳掺量分别为60%，40%，40%。小于C20的混凝土可适当放宽到70%~100%。
6.3混凝土泥浆水的回收应用，可实现整个厂区的水资源良好循环，真正达到污水的零排放，成功解决了商品混凝土企业的环境保护问题，同时也给企业带来一定的经济效益。
参考文献：
〔1〕《预拌混凝土》（GB/T14902-2012）.
〔2〕《混凝土用水标准》JGJ63-2006.
〔3〕常洪民，葛新文，王东旭，废弃混凝土拌合物分离浆水再利用技术的研究. 混凝土，2007（7）：69-70.
〔4〕 姚志玉，张东原.废水对混凝土强度及耐久性的影响. 建设工程混凝土应用新技术，2009.
〔5〕 欧阳孟学，李永鹏，张凯峰，孟刚，吴雄.利用搅拌站生产废水制备C20～C40混凝土的试验研究. 混凝土，2013（11）：124-125.
〔6〕舒怀珠 黄清林 覃立香，商品混凝土实用技术.北京：中国建材工业出版社，2012：300-306.
〔7〕《预拌混凝土绿色生产及管理技术规程》（JGJ/T328-2014）
