淺談預拌混凝土企業廢棄物資源化利用技術

戴鵬，陳超，徐仁崇

（廈門市建筑科學研究院集團股份有限公司，福建 廈門 361004）

淺談預拌混凝土企業廢棄物資源化利用技術

戴鵬，陳超，徐仁崇

（廈門市建筑科學研究院集團股份有限公司，福建 廈門 361004）

本文介紹了預拌混凝土企業廢棄物資源化利用的方法，重點描述了廢水、廢渣和廢棄混凝土回收處理工藝流程，并進行了效益分析。

預拌混凝土；廢棄物；資源化；效益分析

0 引言

隨著我國城市化進程的加快，預拌混凝土行業得到了快速發展，其為整個建材行業的經濟增長作出了重大貢獻[1]。與此同時，城市化也產生了大量建筑垃圾。據住房和城鄉建設部公布的最近規劃，到 2020 年中國還將新建住宅 300 億平方米，由此產生的建筑垃圾至少達到 50 億噸，其中廢棄混凝土約占 50%～60%。我國建筑垃圾的利用率很低，絕大部分建筑垃圾未經任何處理，往往被露天堆放或者填埋處理，不僅占用大量土地資源，還會導致環境污染和資源的浪費。此外，還有少量建筑垃圾用于回填和建筑物（或道路）的基礎材料等，其利用效率低下。

一方面是混凝土需求量日益增加，因開采砂石集料造成的資源枯竭和環境破壞已成為社會關注的焦點；另一方面是廢棄混凝土數量不斷增加，造成的環境問題日益嚴重；混凝土的可持續發展與集料危機的矛盾日益突出[2]。在此背景下，若能將廢棄混凝土回收制備成再生集料，用于預拌混凝土的生產，不僅能降低生產成本、節約天然集料資源，緩解集料供求矛盾，減輕環境污染問題，還有助于實現預拌混凝土的綠色生產。預拌混凝土綠色生產是指以節能、降耗、減排為目標，以技術和管理為手段，實現混凝土生產全過程的“四節一環保”基本要求的綜合活動[3]。預拌混凝土綠色生產的核心內容是節能、降耗、節水、防塵、降噪，合理利用自然資源，減少廢物和污染物的排放，降低生產對人類和環境的風險，達到對人類和環境的危害最小化以及經濟效益的最大化[4]。

本文著重介紹了預拌混凝土企業廢水、廢渣和廢棄混凝土回收利用方案，并對該方案進行了效益分析，表明將廢棄物資源化處理與預拌混凝土生產相結合，不僅解決了廢棄物處理問題，還具有一定的社會、經濟效益。

1 廢水、廢渣的回收再利用

我國面臨著水資源短缺、污染嚴重等問題，預拌混凝土在生產過程中不僅需要消耗大量水資源，而且還會產生大量的污水，因此非常有必要做好預拌混凝土生產過程中的節水和減少污水排放工作。預拌混凝土生產過程中污水的來源主要有以下兩類：第一類是沖洗場地和各類車輛產生的廢水，第二類是混凝土運輸車涮罐和清洗攪拌機產生的廢水。其中第一類廢水的量較少，第二類廢水不僅量多，而且含有較多的固體廢棄物。目前，多數預拌混凝土生產企業采用沉淀—分離法處理廢水，其工藝流程為：廢水經沉淀池沉淀后，上層清水經中和后排放或者直接排放，沉淀物定期清理外運處理，這種處理方式不僅處理成本高，還造成了資源的浪費和環境污染。

預拌混凝土綠色生產要求采取一定的工藝和措施，將生產過程中產生的廢水進行回收再利用，以達到降低生產成本、節約資源、環保的效果。預拌混凝土生產企業可以通過優化廠區的水路系統，兼顧排澇能力，引入砂石分離設備、壓濾機與廢水處理設施相結合的系統，以實現生產廢水回收再利用、零排放的目的，該系統的廢水處理流程圖如圖 1 所示。

廢水處理工藝是將混凝土運輸車涮罐、攪拌機清洗等產生的廢棄物輸送至砂石分離機，經過分離的漿水由導漿槽流入中轉池備用；而經過初步分離的砂、石則再次二級分離，即在攪拌分離機內螺旋葉片的推動下，砂、石分離后經各自的出料口落入料池，定期清理送回集料堆場，用于預拌混凝土生產。流入中轉池的漿水經壓力輸送至壓濾機，漿水經壓濾后固體停留在濾布上，并逐漸堆積形成濾泥餅。該泥餅可根據預拌混凝土生產企業的實際情況，用于預拌混凝土生產或者用于制備地磚、蒸壓加氣磚、預制構件等。而漿水中的液體則經過濾布過濾，成為不含固體的清水流向蓄水池，然后再供廠區地面沖洗、各類車輛清洗、涮罐、工地潤管和洗管等。對于有政策和技術條件的地區，壓濾后的清水經過檢測、深度處理后可用于預拌混凝土的生產。通過廢水回收循環使用，企業內部可實現生產廢水的零排放。

圖1 廢水處理流程圖

從圖 1 可知，沖洗場地和各類車輛的廢水、混凝土運輸車涮罐和清洗攪拌機產生的廢水以及雨水經過該廢水處理系統處理后，固體廢棄物可作為預拌混凝土或者其他產品的生產原材料重新被利用，清液（水）可用于場地沖洗、各類車輛清洗、工地潤管、混凝土運輸車涮罐等。廢水回收處理系統的應用實現了廢渣、廢水零排放的目的，達到了可持續發展的環保要求。

2 廢棄混凝土的回收再利用

我國是一個資源短缺、粗放經營的資源消費大國，經濟增長越來越受到資源和環境的約束。目前混凝土是建設用材量最大的材料，集料作為混凝土中必要的組分，需求量巨大。由于天然砂石過度開采使用，從而導致我國很多地區出現天然集料資源短缺、質量下降的問題。此外，為保護生態環境，許多地方政府出臺了一些限制或嚴禁采取天然集料的措施，導致天然集料供需問題日益突出。預拌混凝土生產企業對其廢棄的新拌混凝土集料的回收再利用，相對其生產需求量來講無異于“杯水車薪”，完全不能解決集料供應的問題。要想走資源可持續發展的道路，對以廢棄混凝土為主的建筑垃圾的資源化利用是十分必要的。利用廢棄混凝土制備的再生集料用于預拌混凝土生產，不僅可以節約天然集料資源，達到環境保護的目的，還可以降低生產經營成本。

廢棄混凝土的來源，除預拌混凝土生產企業生產過程中產生的廢棄混凝土（主要為廢棄試塊和運輸車罐體內硬化的混凝土塊）外，還有建筑垃圾中的廢棄混凝土、科研機構等產生的廢棄混凝土（或試塊）、以及石材開采和生產、加工過程產生的廢料等，這些材料均可以用于制備再生集料[5]，其中建筑垃圾中的廢棄混凝土產量最大。這些廢棄混凝土經再生集料處理工藝，即廢棄混凝土通過由切割破碎設備、傳送機械、篩分設備和雜質清除設備等有序組合的系統，經破碎、篩分和雜質除去等工序，最后得到符合質量要求的再生集料[6]。

廢棄混凝土處理后得到的再生集料分粗集料和細集料，其中再生粗集料為廢棄混凝土中的天然粗集料，其表面包裹了部分水泥砂漿，再生細集料主要是廢棄混凝土中的水泥砂漿細塊或者碎石塊、石粉的混合物。目前，使用最多的再生細集料是巖石破碎后，由碎石顆粒和石粉組成的混合物，又稱“人工砂”。采用人工砂代替部分天然細集料用于預拌混凝土生產的技術比較成熟，國家也在進行推廣，有部分預拌混凝土生產企業為降低生產成本也在使用該技術。但采用再生粗集料代替部分天然粗集料用于預拌混凝土的生產很少見，原因主要在于規模化生產再生粗集料的企業非常少，缺乏相關政策和標準的支持，再生粗集料的質量不穩定，各項性能較差，使用范圍有限（一般用于 C30 以下非預應力混凝土中）等，嚴重地制約了再生粗集料在混凝土應用中的發展。

3 效益分析

以一個年產量 50 萬m3、每年 300 個工作日的預拌混凝土攪拌站為例，來進行初步的效益分析。

3.1 廢水回收效益分析

（1）回收水用于沖洗廠區地面：按其每天沖洗兩次地面，平均每天用水 25m3來進行計算，年可節約用水：25× 300=7500(m3)；

（2）回收水用于涮罐：按其站內有 40 部攪拌車，每車每天平均清洗 2 次，每車每次用水 2m3進行計算，年可節約用水：40×2×1.5×300=36000(m3)；

（3）回收水用于工地潤管、洗管∶按其全年發送水車 3000 車，每車裝水 5m3進行計算，年可節約用水：5×3000=15000(m3)；

（4）回收水用于清洗攪拌機：按站內有 2 臺攪拌機，每臺攪拌機每天清洗 2 次，每次清洗用水 1.5m3進行計算，年可節約用水：2×2×1.5×300=1800(m3)；

(5）回收水用于沖洗各類車輛、設備、工具等：按其平均每天需要用水 20m3進行計算，年可節約用水：20×300 =6000(m3)；

站內使用回收水年可節約用水合計：7500+36000+15000 +1800+6000=66300(m3)，按自來水 1.8元/m3計算，年可節約合計：1.8×75300 =119340 元，約 11.9 萬元。

3.2 固體廢棄物回收效益分析

（1）回收混凝土量計算：

a）罐車清洗砂石回收：按站內有 40 部攪拌車，每車每天平均清洗 2 次，每車的裝載量為 8m3，殘余量為 2% 進行計算，年可清洗攪拌運輸車回收混凝土：40×2×8×2%×300=3840(m3)；

b）攪拌機清洗回收：按站內有 2 臺攪拌機，每臺攪拌機每天平均清洗 2 次，以每臺攪拌機容量 3m3，殘余量為 2% 進行計算，年可清洗攪拌機回收混凝土：2×2×3×2%×300=72(m3)；

c）回收工地殘余混凝土：在混凝土供應中因工地或其他原因，按每天 2m3退回攪拌站，無法調整或者再次使用，需要進行回收處理，年可回收工地退回混凝土：2×300=600(m3)；

攪拌站年可回收混凝土合計：3840+72+600=4512(m3)。

（2）回收混凝土中集料回收的估算：

a）砂的回收量：按回收混凝土中每 m3中回收砂 0.75噸計算，全年可回收砂：0.75×4512=3384(噸)。按材料中砂的價格為 50 元/噸計算，全年回收砂可節約材料成本：50×3384=169200(元)，約 16.9 萬元。

b）石的回收量：按回收混凝土中每 m3中回收石 1 噸計算，全年可回收石：1×4512=4512 (噸)。按材料中石的價格為 50 元/噸計算，全年回收石可節約材料成本：50×4512=225600(元)，約 22.6 萬元。

攪拌站年可節約開支合計：16.9+22.6=39.5(萬元)。

3.3 使用人工砂效益分析

采用符合國家標準要求的人工砂代替部分河砂，按人工砂每 m3比河砂低 15 元，以攪拌站年使用人工砂約 6 萬m3進行計算，年可以節省費用：15×6=90(萬元)。

3.4 因廢棄物回收節省的其他開支

（1）循環池機械清淤費用：按每兩個月清淤一次，每次 2 5 0 0 元計算，每年可節省清淤費用：12÷2×2500=15000(元)，即 1.5 萬元。

（2）廢渣清運費用：若是使用循環池涮罐供應，按每 m3混凝土廢料重 2 噸進行計算，每年可產生混凝土廢料2×4512=9024(噸)。按每噸廢料清運費 10 元計算，年可節省清運費約 10×9024=90240(元)，約 9 萬元。

（3）機械維修費用：因采用砂石分離設備和壓濾機，砂石與膠凝漿體完全分離，與循環刷車池工藝相比，不需要每日使用鏟車對沉淀池進行清挖，減少鏟車在循環清淤時損耗和油耗等各項支出，每年此項費用預計可減少 2 萬元。

（4）環保處罰。因采用綠色生產，預拌混凝土生產過程中不再向外排放廢渣、廢水，不會再產生環保處罰罰款。

4 結語

預拌混凝土生產企業通過對生產過程中產生的廢水、廢渣進行回收處理再利用，采用人造集料代替部分天然集料用于預拌混凝土的生產，可使廢棄物資源得到合理化循環使用，實現了環保、低碳和可持續發展的目的，不僅節約了廢棄物處理費用和自然資源，同時也降低了企業的生產經營成本，把企業的生產和發展與環境保護緊密地結合起來，具有良好的經濟效益和社會效益。

[1] 苗永剛．淺談綠色環保攪拌站的建設[J]．混凝土世界，2014 ,7：90-92.

[2] 肖建莊，孫振平，李佳彬，等．廢棄混凝土破碎及再生工藝研究[J]．建筑技術，2005,2：141-144．

[3] JGJ/T 328-2014．預拌混凝土綠色生產及管理技術規程[S]．

[4] 韋慶東，周永祥，丁威，等．JGJ/T 328-2014《預拌混凝土綠色生產及管理技術規程》簡介[J]．混凝土，2014,11：124-126.

[5] 劉武慶．再生集料混凝土研究與應用[D]．長春：吉林建筑大學，2014．

[6] 梅迎軍，鄭建華．再生混凝土研究進展[J]．混凝土，2010,1：89-93．

［通訊地址］福建省廈門市湖濱南路 62 號（361004）

Discuss on the resource utilization technology of the waste in the ready-mixed concrete enterprise

Dai Peng, Chen Chao, Xu Renchong
(Xiamen Academy of Building Research Group Co., Ltd., Fujian Xiamen 361004)

The paper introduced the method on the resource utilization technology of the waste in the ready-mixed concrete enterprise, emphatically described the technological process of recovery processing on the of waste water, waste residue and waste.

ready-mixed concrete; waste; resource; benefit analysis

戴鵬，男，碩士，廈門市建筑科學研究院集團股份有限公司，廈門天潤錦龍建材有限公司研發工程師，研究方向：建筑材料與工程。