淺議廢水在混凝土生產中使用的可行性

景繼智，楚建平

（北京冀東海強混凝土有限公司，北京　101111）

淺議廢水在混凝土生產中使用的可行性

景繼智，楚建平

（北京冀東海強混凝土有限公司，北京101111）

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

廢水；回收利用；坍落度；強度

0　前言

我國的水資源存在兩大主要問題：一是水資源短缺，二是水污染嚴重。資料顯示，我國是一個干旱缺水嚴重的國家，到20世紀末，全國600多座城市中，已有400多個城市存在供水不足問題，其中比較嚴重的缺水城市達110個，全國城市缺水總量為60億立方米。與此同時，大量的工業和生活污水未經處理直接排入水中，使得部分水體污染嚴重。

隨著我國人口的增加，經濟的發展和城市化進程的加速，水資源短缺已經成為我國可持續發展的重要制約因素，是實現新時期經濟社會發展目標的基礎性、全局性和戰略性的重大問題。

混凝土攪拌站在正常的經營過程中，生產及清潔用水量和廢水產生量都很驚人。若將攪拌站內的廢水再次利用，那么會生產巨大的經濟效益，且能節約水資源，保護環境。

1　攪拌站廢水回收利用方法

目前大部分攪拌站處置這些廢水的辦法是根據標準要求采用沉淀分離法，即將廢水引入沉淀池經過沉淀后將清水回收使用或排放，固體沉淀物由攪拌站出錢請專業的渣土清運公司處理。此種處理方法廢水回收沉淀周期長，要想保障100% 回收廢水，必須占用大量場地建沉淀池，另外渣土清運的費用也較高，同時還會對環境造成二次污染。

在北京市2014年最新頒布的 DB11/642—2014《預拌混凝土綠色生產管理規程》中明確規定綠色環保型攪拌站應以管理和技術為手段，實現預拌混凝土生產全過程資源節約及污染控制，減少污染物排放。“攪拌機、混凝土運輸車的清洗用水應優先使用中水、雨水，并應當循環利用，廢水不得無序排放，應配備相關設施，對污水進行三級以上沉淀處理。沉淀池應及時清理，清理物應及時運走。”

所以，如何合理回收使用廢水，是現在混凝土攪拌站的當務之急。

2　廢水在混凝土中使用的試驗

不經沉淀回收的廢水能不能直接用于混凝土生產呢？JGJ63—2006《混凝土用水標準》對混凝土拌合用水水質做了明確要求，見表1。

表1　混凝土拌合用水水質要求

從表1中可以看出，廢水如果要直接應用于生產，最大的障礙在于不溶物超標，因為其中含有大量未經沉淀的懸浮顆粒。

下面對不同濃度的廢水進行混凝土配合比試驗，來觀測其對混凝土性能的影響。

廢水：濃度分別為0，5%，8%，10%，12%，15%。清水：自來水。因生產中砂石含有水份，故試驗中采取清水和廢水1:1混合。

水泥：唐山冀東 P·O42.5R，28d 抗壓強度54.6MPa。

砂：淶水 Ⅱ 區中砂。石：北京碎石5～25mm。

礦粉：唐山唐龍 S95級。

粉煤灰：天津新路廣 Ⅱ 級。

外加劑：北京恒安聚羧酸高性能減水劑。

試驗用配合比：普通 C30（水膠比0.48），見表2，混凝土性能試驗結果見表3。

表2　混凝土配合比　kg/m3

表3　試驗結果

圖1　廢水濃度對坍落度的影響

圖2　廢水濃度對抗壓強度的影響

從表3數據及圖1可以看出，當廢水濃度小于8% 時，對混凝土拌合物的坍落度影響較小，隨著廢水濃度的增加，混凝土出機坍落度變小，經時損失變大，處于可接受的范圍，可以通過調整外加劑摻量進行生產控制。當廢水濃度大于8% 時，出機坍落度明顯變小，經時損失加劇，生產控制困難。

從表3數據及圖2可以看出，廢水濃度對混凝土早期強度影響較小，且略有增強作用。當廢水濃度小于8% 時，對混凝土28d 抗壓強度基本沒有影響，但廢水濃度大于8%時，混凝土28d 強度降低明顯。

在試驗過程中我們發現，廢水濃度和其密度有著良好的線性關系。找出其中的規律，通過檢測廢水密度來控制廢水的濃度，比采用烘干法省時省力，可以簡化監控過程，更有利于生產控制。實際測試數據如表4。

表4　廢水密度與濃度的關系

經分析，其回歸方程如下：

式中：P ——廢水濃度，%；

ρ——廢水密度，g/cm3。

由上式計算可得，當廢水濃度為8% 時，其密度為1.150g/cm3。

圖3　廢水密度—濃度關系圖

3　攪拌站使用廢水的布置

現在，全國各地已經陸續有很多地市的攪拌站使用了廢水回收循環利用裝置，將砂石分離設備和廢水處理系統相結合，通過一定的工藝和技術手段將廠區清潔和生產產生的廢水進行回收并重復用于車輛清洗和混凝土生產，工藝日趨成熟。整個廠區的廢水處理系統平面簡易布局如圖4所示。

圖4　廢水處理系統簡易平面布局圖

布置說明：

（1）攪拌池廢水濃度須隨時監控，不得超過生產控制值（≤8%）。

（2）當攪拌池廢水濃度低于生產控制值時，攪拌均勻后直接應用于混凝土生產；洗車臺、攪拌機優先抽取攪拌池中的廢水進行設備清洗，以避免單位時間產生的廢水量過大，來不及回收利用。

（3）當攪拌池廢水濃度高于生產控制值時，抽取澄清池中回收水注入攪拌池，同時，洗車臺、攪拌機使用回收水進行設備清洗，以降低攪拌池廢水濃度。

（4）攪拌池中廢水量過多，來不及使用時，導入沉淀池；攪拌池水位過低時，從沉淀池中將廢水抽回攪拌池。

4　攪拌站使用廢水的經濟效益

以北京冀東海強混凝土攪拌站為例，6條生產線，80輛混凝土運輸車，年產100萬立方米混凝土計算，生產用水量約為12萬立方米，清潔用水量約為4萬立方米。如果采用廢水回收使用系統，清潔所用的水全部轉化為廢水，每年可節約用水4萬立方米，渣土產生量減少3000噸，創造直接經濟效益約15萬元。

2014年北京市全市混凝土生產量達到了6000萬立方米，如果全市的攪拌站廢水都進行了回收使用，不但會產生可觀的經濟效益，還會帶來巨大的社會價值。

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沉淀回收的廢水，主要是廢水的不溶物與可溶物的指標超出了 JGJ63—2006《混凝土用水標準》的規定，本地也沒有相關的地方標準出臺。

其實英國的 EN1008、美國 ASTM 等標準對未經沉淀回收的廢水的使用，都給出了一些方法，相比較來說，我國標準對不溶物和可溶物的限制比較嚴，不溶物和可溶物的總量約為0.7%，英國約為10%，而美國為5%，都遠遠高于我國的標準限制。另外，國內外很多的研究也表明，不溶物和可溶物超標的回收水也可以在混凝土生產中使用。

6　結論

（1）不經沉淀回收的廢水濃度控制合適時，可以直接應用于混凝土的生產。

（2）北京作為全國最重要的混凝土市場之一，應在攪拌站廢水回收使用的方面加大研究力度，盡快出臺相關標準，為全國混凝土的綠色生產做好示范工作。

注：文中所寫廢水專指混凝土生產過程中清洗攪拌設備及運輸車產生的廢水。

［通訊地址］北京市通州區臺湖鎮桑園村北（101111）

景繼智（1978—），女，河北省唐山市人，2003年畢業于同濟大學材料科學與工程學院，學士學位，現就職于北京冀東海強混凝土有限公司，任技術質量部部長，主要工作內容為混凝土生產過程的質量控制。