混凝土攪拌站廢水廢渣污染的綠色化治理技術

楊 魁，王陵茜,高 燕

(四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000)

0 前 言

近年來，預拌混凝土行業發展迅猛，以2018年為例，全國預拌混凝土產量達20億m3，同比增長約5.9%[1-2]。然而，快速擴張的預拌混凝土產能相對于目前和未來市場需求逐步下降的態勢，現有產能嚴重過剩，2018年全行業產能發揮率不足40%[3]。加之進入門檻低，資源高消耗、環境嚴重污染、市場惡性競爭，預拌混凝土行業已陷入可持續發展的困境。堅決淘汰高消耗、高污染的預拌混凝土攪拌站，實現混凝土攪拌站內廢漿、廢渣和廢棄混凝土全部回收利用，提升混凝土綠色制造水平成必然趨勢。針對混凝土攪拌站發展瓶頸和困境，本文主要探索綠色混凝土攪拌站廢水、廢渣、廢棄混凝土全回收技術體系的構成和綜合效益規律，期望對行業綠色轉型升級有所裨益。

1 廢水廢渣廢混凝土來源

在混凝土生產過程中，涮洗混凝土輸送罐車、泵車以及其他施工車輛時產生廢渣的同時也產生了大量泥漿水；使用循環水清洗砂石分離機中的殘留混凝土時會產生大量泥漿水；清洗攪拌主機及附屬裝置也產生泥漿水；沖洗硬化地面時會生成泥漿水；霧化站內空氣時也會生成泥漿水滴，進一步匯聚成泥漿水；下雨初期的雨水經屋面、粉塵地面流動時形成一定量的泥漿水。

根據相關資料分析[4-5]，生產1 m3的混凝土時，需要消耗0.17 t水，同時產生0.03 t的污水,全行業每年產生污水6 000萬t。預拌混凝土攪拌站副產的泥漿水，即攪拌站工業廢水，其pH值為10～12，屬于強堿性廢水，經過沉淀處理后參考同類污水標準后，廢漿水的CODcr為200 mg/L(以重鉻酸鉀作氧化劑測定COD，所測出來的稱為重鉻酸鉀指數)，BOD5為100 mg/L(5天生化需氧量)，SS為300 mg/L(懸浮物含量)[4,6]。強堿性廢水對土壤和水資源危害極大，也造成了對礦產資源和水資源的極大浪費，微生物成分含量未超限。

如前所述，清洗混凝土輸送罐車、泵車以及其他的施工車輛時會產生廢砂石渣；工地澆筑工程完成后會將剩余混凝土拌合物運回攪拌站；電力、交通、車輛等原因也會產生突發性報廢混凝土，這些混凝土被運回攪拌站后，成為必需回收利用的固體廢料。

據測算[7]，日生產2 000 m3混凝土的攪拌站，每天需洗滌攪拌車達300余次，清除每一罐中的混凝土拌合物約50 kg，每天洗出的混凝土約15 t，如果不加以回收利用，將產生巨大的浪費和污染 。

2 廢水廢渣回收利用技術

2.1 廢渣回收利用系統設計

廢渣回收利用即砂石分離系統如圖1所示。

圖1 砂石分離機系統

主要設備包括砂石分離機，進料和沖洗部分、罐車停車位，控制系統和廢水沉淀儲存系統。清洗時先將待清理罐車或泵車停靠在砂石分離機旁的停車位，轉動罐體卸出剩余混凝土，通過料槽進入砂石分離機的進料和沖洗部位。開啟循環水(或再生水)連續注入在殘余混凝土表面，在水流的沖擊下，殘留混凝土逐漸分散和剝離。含有粉料的泥漿水不斷從分離機底部的出漿口流出，經導漿槽流入泥漿攪拌池。清洗過的砂、石子在分離機內螺旋葉片的推動下進入篩分系統，砂、石子分離后經各自的出料口落入臨時性再生料堆場，再隨即送入砂石料場循環使用。分離獲得的砂子含泥量小于3%，石子含泥量小于1%，完全達到回收再利用行業標準。廢渣回收利用系統設計為站內閉路循環系統，完全可以實現廢渣的全部利用，達到零排放要求。

2.2 廢細粉料與再生清水回收利用

經砂石分離機排出的泥漿水依次進入沉淀池、攪拌池，其流程如圖2所示。通過壓濾機使泥漿水分離成再生清水與泥餅料(水泥、粉煤灰等摻合料)，可作為道路地基材料或回填材料使用，濾出的再生清水(其中含有殘余減水劑等化學物質)，可直接用于清洗混凝土罐車，用于硬化地面的噴淋降塵，用于沖洗攪拌主機、裝車層地面和其他生產裝置。泥餅可作為再生混凝土摻合料粉碎后循環使用，或者用于生產混凝土砌塊的再生原料。

圖2 壓濾機回收漿水系統(待完善)

2.3 泥漿水直接用于混凝土生產

將儲存于調節池中的濃度合格的泥漿水攪拌均勻，通過高壓水泵直接送入攪拌站主樓內的污水計量斗，再與清水摻配后一起流入攪拌主機，作為混凝土的有效成份直接參與混凝土的生產，其流程如圖3所示。在采取此方案前，需要在攪拌站現場增建調節池，作為攪拌池的輔助設施調節和儲存泥漿水。還要在調節池中設計安裝漿水濃度測試議，用于在線檢測泥漿水中含泥量是否超標。調節池中的泥漿水由水泵從攪拌池中均勻抽取，調節濃度用清水直接從清水箱抽取，根據濃度檢測儀所顯示濃度決定加入清水量，直至所調泥漿水濃度達到生產所需限量時方可用于生產。這種方式也可實現泥漿水的全部利用，不需清淤，不會產生環境污染，滿足零排放環保要求。

圖3 混凝土分離循環利用流程圖(待完善)

2.4 雨水回收利用

2.4.1 雨水回收利用

對攪拌站實施整體封裝后，攪拌站廠房屋面面積大大增加。原有的揚塵節點雖然被封閉，粉料倉頂也設置有收塵器，但長期生產中還會有部分揚塵沉積在廠房屋面、墻面等處。初期徑流雨水降落屋面、地面后會被揚塵污染，雨水中因含有大量的揚塵粉體而形成廢漿水。設計攪拌站雨水收集系統時，可利用原有的廠區溝渠分別收集初期和后期雨水，并分別將其引入泥漿池和清水池，清水作為生產混凝土拌和水使用。泥漿水即并入其他廢漿水中一起使用。

2.4.2 雨水量計算

收集雨水量的大小與路面是否硬化、降雨強度、匯流面積、收集時間等參數有關。目前通用的計算方法如下[8]。

1)《化工建設項目環境保護設計規范》(GB 50483—2009)中“初期雨水”的定義：一次降雨過程中的前 10 ～ 20 min 降水量。 據此，初期雨水量計算公式為：

Q = 0.06 i·ψ·F·t

(1)

式中，i為降雨強度，mm/min；ψ為污染區域(灰塵降落區)徑流系數； F 為污染區域(灰塵降落區)雨水匯流面積，ha；t為初期雨水收集時間，min。

2) 根據《石油化工企業給水排水系統設計規范》(SH3015—2019)中第 5.3.4條規定：初期雨水總量可按污染區面積與15 ～ 30 mm降水深度的乘積計算，據此，初期雨水量計算公式為：

Qs= F·h

(2)

式中，h為初期雨水降水深度，mm。其他符號的意義與式(1)相同。

式(1)計算雨水量的方法相對復雜，需先確定暴雨強度及初期雨水收集時間。式(2)方法較為簡單，可根據初期雨水的污染物種類、性質及污染程度選擇合適的降水深度。將初期雨降雨時間由30 min延伸至整個降雨過程時，上述兩種計算初期降雨量的方法可推廣用以計算整個降雨量。

2.5 廢棄混凝土回收利用

對于工地剩料或其他原因造成的剩余混凝土，有兩種方式可以回收，一是利用剩余或廢棄混凝土直接制成小型預制構件，如市政工程用方磚、道牙、隔離墩、地面磚、花飾、植草磚等小型預制構件；第二種方案如圖4所示，即引進混凝土制磚機生產混凝土磚或砌塊，實現廢棄混凝土的回收利用。廢棄混凝土再生后制得的混凝土磚塊如圖5所示。

圖4 制磚機

圖5 混凝土磚塊

3 綜合效益分析

據不完全統計，2018年四川省全省預拌混凝土企業506家，全年累計供應預拌混凝土11 693萬m3，每年混凝土攪拌站可產生超過300萬t的廢泥漿水。 按每生產100 m3混凝土產生廢渣1.4 t左右計算，其中約含砂石材料1 t，水泥、粉煤灰待固體物質0.4 t，四川省全年將損失砂石資源117萬t，損失水泥、粉煤灰等有效組分46.5萬t。如此數量巨大的廢漿水和廢渣如果排放到周邊環境中，會造成嚴重的環境污染和經濟損失[9]。

3.1 經濟效益

對于年產50萬 m3攪拌站(4.5 m3攪拌主機)，如果未實施綠色規劃、設計和建設，導致日后重復建設和營運成本每年增加將超過100萬元。同樣針對年產50萬m3生產規模的傳統攪拌站，因未實施綠色改造，平均每年額外支出的環保建設費、運行費和損失費共計約61萬元。

經廢水廢渣及防塵降噪綜合治理后，升級版綠色攪拌站可獲得明顯經濟效益。具體包括能源利用提高效益，水資源循環利用效益，固體廢物綜合利用效益，政府污染治理補貼效益，副產品(混凝土不燒砌塊、混凝土磚等)收入，產品品質提髙效益，減少的健康、排污費支出所得效益等。同樣以年產50萬m3攪拌站為例，共獲得經濟效益約134.7萬元，減去環保建設運行費支出61萬元，環保凈收入至少有73.7萬元。

綠色化改造提高了混凝土攪拌站生產技術和管理水平，節約了多方面成本，提高了企業多項效率。員工的工作理念和敬業精神因此而改變，與現代化綠色智能攪拌站的經營方針完全接軌，為全面落實混凝土綠色智慧制造打下了堅實基礎。同時也有助于獲得更多消費者合法性認同，有利于企業客戶資源的建立和維護，有利于形成企業聲譽的溢出效應，企業間接經濟效益突現。

3.2 社會效益

隨著我國對環保督察問責力度的日益加大，對混凝土生產企業的環保要求越來越嚴格，運用綠色環保技術可徹底解決廢水廢渣廢棄混凝土環境污染問題，結合防塵降噪措施落實到位，打造“花園式”的生態型混凝土企業將成為現實，企業真正實現與環境社會和諧共生。承擔環境責任和社會責任的綠色混凝土企業，越來越得到政府部門的青睞，其環境競爭力將會轉變為企業的核心競爭力，企業可持續發展前景非常廣闊。

4 結 論

美國學者喬治·恩德勒認為[9]，企業的環境責任是企業在可持續發展的前提下，消耗較少的自然資源，輸出較少的環境污染。預拌混凝土生產過程中會產生大量廢水廢渣廢棄混凝土，在站內對其實施科學治理并循環利用，是企業環境責任的很好體現。回收并利用站內雨水、廢漿水、廢渣、廢棄混凝土技術可行，經濟效益、社會環境效益巨大。做好廢水廢渣治理可以樹立起現代綠色混凝土企業形象，促進企業可持續發展。

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