混凝土搅拌站废水利用探究

林鹏辉

（深圳港创建材股份有限公司）

混凝土搅拌站废水利用探究

林鹏辉

（深圳港创建材股份有限公司）

混凝土搅拌站在使用生产废水生产混凝土的做法开始逐渐推广，但由于废渣的产生与使用在时间上和用量上并不能很好同步，仍有相当大部分沉渣需要外运，本文主要探究了如何利用原有设备对废水进行循环设计，并通过调整配合比提高废渣使用率。实现零排放，创造了良好的综合效益。

废水废浆；循环利用；废水掺量；凝结时间；强度

1　前言

随着现代环保要求不断提升，监管部门对搅拌站的废水、废渣的排放要求越来越严格，且近年深圳市建筑废渣堆场场地越来越紧张，外运处理的费用急剧上升，混凝土生产企业如何合理处理生产产生的废水、废渣已由外部要求逐渐变成企业提升效益和市场竞争力的内在需求。

现有混凝土搅拌站大多采用的是利用沉淀池对废水进行沉淀分离。分离出来的清水用于清洗场地等用途，但废渣部分只能进行外运。这些年对废水废渣的使用虽已逐渐普及，但废水废渣的产生量与使用量并不匹配，沉淀池中的废渣越积越多，仍有大部分需外运填埋。在废渣外运压力及成本越来越大的情况下，需考虑利用适当方法提高废渣使用量，甚至考虑适当增加混凝土的生产成本，以达到最佳的综合效益，本文主要探究如何更好的提高废水废渣的应用效率，提高综合利用效益。

2　主要思路

为达到真正的废渣零排放必须增加废水的使用量，提高废水浓度。相关文献显示虽然废水中的不溶物指标超标，但因为其主要成份是水化后的水泥和粉煤灰颗粒，不同于传统意义上的含泥量,对混凝土强度影响不大[1]，完全可用于混凝土生产，同时应根据废水浓度相应地提高混凝土的外加剂掺量，保证混凝土的工作性能。我们采取的是“提高废水浓度，抽取沉渣配制废水，提高外加剂掺量保证质量”的方法。并重新设计了废水循环回路，并进行了相关试验。

3　废水使用相关设备及循环规划

利用原有的三级沉淀池，在引入砂石分离机后为了更好利用废水废渣，将砂石分离机紧挨沉淀池修建，同时由于因废水的产生和使用在时间上并不完全同步，产生量与使用量也不能很好匹配，因此需要在生产高峰期将低谷期沉淀于沉淀池的废渣进行利用，因此单独修建了两个废水池，一个作为储备中转池，另一个作为使用池。大小均为3.5m×3.5m×3.5m。生产时可将沉淀池中的废渣用大功率水泵抽入储备池，通过搅拌机与第三级沉淀池水搅拌均匀后再由水泵抽入使用池以供生产使用，第三级沉淀池水不足时由清水补充。废水循环回路主要规划如图1：

图1　废水循环系统示意图

⑴在储备池及使用池安装有搅拌机，通过自动控制系统控制进行间断性搅拌，每隔2m i n搅拌1m i n，以防浆水出现沉淀结块。储备中转池在抽取沉渣时搅拌频率可进一步加大。

⑵沉淀池的废水、废渣通过水泵进入储备池，砂石分离机产生的浆水直接进入储备池，储备池主要为使用池的废水做准备，其混合均匀后由水泵抽入使用池，避免使用时浆水的浓度和成分变化太大，不利于生产控制。

⑶由于废水浓度较大，在废水使用时可采用废水与清水同时使用，分开计量，以便准确灵活地调整废水的总浓度。目前采用的是累加计量的方式，在条件允许情况下，建议采用两个水秤分别计量。

4　绘制废水浓度-密度曲线

采用从泥浆池取样现场测试密度之后再烘干进行浓度计算的方法。这与一般采用的将废渣烘干后再按比例重新加入水中，混合搅拌后再测试密度的方法相比，此方法更接近于实际使用的情况。因为废水体系的本质上是悬浊液，其含有大量已水化和未水化的水泥和粉煤灰颗粒以及其他杂质，非常不稳定，极易出现沉降。生产应用中需及时、准确地检测废水的浓度，因此采取更符合实际使用情况的方法进行试验，并绘制废水浓度—密度曲线。

废水浓度-密度对照表见表1：

表1　废水浓度-密度对照

当废水密度增大时，其浓度相应增大，且线性关系较好，但在实验中发现由于因废水的不稳定性，在密度大于1.055g/m3时，废水中的沉渣较多，且沉降非常快，密度实验已不能真实准确地反映废水的浓度。因此建议在生产中配制的废水密度应不超过1.055g/m3，即废水浓度不宜超过10%。

根据表1绘制的废水浓度-密度曲线如图2：

图2　废水浓度-密度曲线

5　废水应用试验

5.1主要原材料

水泥：华润P.O 42.5，28d强度为49.3M Pa；

粉煤灰：妈湾电厂Ⅱ级粉煤灰，细度17%；

砂子：水洗砂，细度模数2.7，含泥量1.2%；

石子：惠州5～25m m连续级配碎石，压碎指标10%，含泥量1.0%；

外加剂：中铁四威RAW Y101型聚羧酸高性能减水剂，减水率为26%。

5.2试验方案

选用生产量较大的C30混凝土进行试验，采用浓度为6%、7%、8%、9%、10%的废水分别进行试验。新鲜废渣可取代少部分的胶材且不影响混凝土强度，而陈旧废渣对混凝土强度较为不利[2]。但由于废水的产生和使用并不同步，目前无法很好地将陈旧废渣与新鲜废渣区分使用，因此本试验暂不考虑用废水中的废渣取代胶凝材料，仅用于取代砂子，同时调整废水用量确保水胶比不变。试配时针对废水对混凝土和易性的影响，通过调整外加剂的掺量来保证混凝土的工作性。具体试验配合比见表2：

表2　不同废水浓度拌制C30混凝土的试验配合比

5.3试验结果及分析

⑴试配混凝土的工作性能及凝结时间见表3。

试验发现使用废水拌制的混凝土粘聚性均比基准的好，这主要是因为目前深圳使用的水洗砂在经过淡化清洗过后315μm以下的颗粒相对较少，而废水中含有大量的细小颗粒，正好补充其空缺，因此用废水拌制的混凝土粘聚性更好。但是在废水浓度达到8%以后，混凝土在增加外加剂掺量保证初始状态之后，其坍落度和扩展度的经时损失增大仍非常明显，这主要是因为废水中的颗粒具有一定的吸附性[3],其外加剂的吸附作用导致混凝土的工作性能出现下降。

在使用废水并相应提高了混凝土的外加剂掺量的情况下，混凝土的凝结时间比基准配合比稍长，但影响不大。

表3　试配混凝土工作性能及凝结时间

⑵试配混凝土的力学性能见表4。

表4　试配混凝土力学性能

试验发现废水浓度逐渐增大时，混凝土各龄期的强度均有一定的增长，这主要是由于废水中含有部分未水化的水泥颗粒，其仍具有一定的活性，对混凝土强度发展有利，而陈旧废渣含有的大量微小颗粒可当作非活性掺合料，填充混凝土中的细小空隙，使混凝土更加密实。但在废水浓度达到8%以后，混凝土强度的增长幅度减小，同时外加剂的掺量增加较多，坍落度经时损失明显，综合效益不高。

6　主要结论及展望

⑴应建立适合本企业的废水浓度—密度曲线，使检测工作更加快速方便，且应定时验证更新。实际使用时废水浓度波动较大，应建立定时检测的制度，每个工作班建议不少于三次。

⑵从试配的结果可以看到高浓度废水在实际应用中完全可以实现，适当增加外加剂的掺量可以减小掺废水混凝土的经时损失，使混凝土的工作性能达到实际应用要求。且新鲜废浆与陈旧废渣组成的混合废水对混凝土的强度仍有一定程度的贡献。

⑶从实验的结果综合考虑，废水总浓度控制在在8%以内较为合理。但因试验采用的是干砂，而实际生产砂子有部分含水，因此实际使用的废水浓度可适当提高至密度检测方法中建议的上限10%。

⑷后续试验可探索用废渣取代部分粉煤灰进行生产，并总结其对不同强度等级混凝土所适用的取代比例。特别在持续性的大方量生产情况下，废水的使用和循环加快，三级沉淀池中的废渣持续减少，废水使用池中的废水大部分是清洗生产设备和罐车的新鲜废浆，使用废渣取代部分粉煤灰进行生产，可进一步降低混凝土的生产成本，使废渣应用的综合效益更好。●

[1]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试验研究[J].混凝土,2007(7):69-70.

[2]陈军亮，张哲明，葛栋，魏鹏.混凝土搅拌站废弃泥浆水的回收利用[J].混凝土,2014(9):130-134.

[3]刘伟.混凝土搅拌站回收水对水泥凝结硬化性能的影响[J].中国科技信息，2008（13）：83-83.