厦门三航混凝土有限公司 福建厦门 361006
摘要：随着环保混凝土搅拌站的不断普及，混凝土废浆处理工艺与设备在绿色生产中的应用已成为行业发展趋势。本文以混凝土公司的绿色生产为例，介绍了混凝土废浆处理的工艺流程及设备的主要特点、技术参数、工作原理和主要结构设计要点；就其应用效果、经济效益和不足之处做了简要总结，为今后环保混凝土搅拌站的建造提供一些思路和参考。
关键词：混凝土 废浆处理 设备应用
1引言
传统商品混凝土商砼站产生的废浆很多。例如，在工地卸完料回站的水泥搅拌运输车洗车时排出的大量废浆；因某些原因报废的商品混凝土进行砂石分离处理时，产生的大量废浆；生产过程中产生的各种废浆。据统计，每生产1000方的混凝土，仅仅是车辆清洗就能洗出混凝土8000公斤左右。如果这些废浆和废渣不能够很好处理，仅仅一两年废浆就可以达到一个小型水库的量，而废渣更是可以堆积如山。对我们的环境影响十分严重，并占有大面积的土地资源，大规模的混凝土需求，对我们的环境造成很大的危害。根据环境保护和可持续发展的要求，如何改善、减少废浆、废渣等因素给环境带来的影响，实现混凝土的绿色生产，研究、探索混凝土废浆处理工艺和方法不仅是绿色环保生产的一项重要措施，实现大量废浆的回收利用更是节能减排的一个发展方向，绿色混凝土生产已成为行业发展趋势。
2现有概况
在环保混凝土搅拌站的构建或改造中，混凝土废水废渣处理回收系统是必不可少的。这不仅仅是国家的强制政策需求，而且是对于企业成本节约的有利事情。因此，混凝土搅拌站企业做好混凝土生产废浆废渣回收利用利国利民利己。
目前，砂石分离机的应用，使废料中的砂、石得到了回收利用。但是最棘手的废浆处置问题并没有得到解决。这些大量的废浆很难处理：第一，直接外排，严重违反环保法规，污染环境，已经不可能。第二，收集后外运到指定地点，又需要先行脱水干燥，更大的问题在于要占用大面积的场地和消耗大笔资金，导致整个生产现场的环境卫生、安全状况恶化，严重困扰着企业的运作，成为商砼站的一老大难问题。
3处理难点
由于混凝土的固有特性，沙石分离机清洗后的混凝土废浆还有很强的凝结能力、同时废浆中还有很大一部分无法完全分离的细沙，经常造成废浆处理系统中的管路、设备、搅拌池、浓密机在使用一段时间后出现混凝土结块和堵塞，同时泵壳及叶轮在使用一段时间后磨损严重。废浆处理系统的运转是一个有机的整体，环环相扣，通常一个部位出现问题，都会影响到整个系统的处理能力。因此，在混凝土废浆处理工艺流程制定和设备选型中，避免废浆处理过程中关键节点混凝土浆的沉淀板结，降低和控制废浆在进入压滤之前的细沙含量，是该系统能否有效运转需要解决的难点之一；另外，实现浓密机浓密后底层浓浆的正常排放和压滤净化水的参量回收使用也是要处理的问题之一。
注：固相中细沙含量约占3%~4%。
4 系统主要技术性能指标
4.1该混凝土废浆处理系统组成包括：清洗系统、砂石分离系统、浓密系统、压滤系统和PLC控制系统，系统运行每班需要1人值守。
4.2系统配套2个自动清洗车位，废浆处理量70T/H。
4.3整套系统总功率约为98KW。
4.4系统分离粒度（分四级）：
（1）一级：大于5mm（碎石）；（2）二级：1～5mm（砂）；（3）三级：小于0.315mm（泥）；（4）四级：小于0.08mm（浆水）。
4.5经过砂石分离机分离的石子含水率＜1%、含灰浆＜1%，砂石含水率＜5%、含灰浆＜1%，满足回用要求。
4.6污水搅拌池设有搅拌器，以防止细砂及废浆沉淀。设置一组两套的旋流器，污水搅拌池中的污水通过污水泵泵入旋流器进入浓密机，经旋流器旋流后的废浆细砂含量＜2%，泵的启停由液位计自动控制。
4.7浓密机直径6m，容积85m³，废浆经浓密机沉淀溢流后分成含固量0.03~0.05%的上层水和底层浓浆，经试验经过浓密机处理后的底层浓浆在一定时间内仍有一定强度，可用作泵车润管使用（通常要两天之内回收的浓浆）。
4.8压滤机理论泵送流量20m³/H，经压滤系统进一步压滤后的废浆形成含水率小于30%的滤饼，可直接外运不溢流，压滤处理出渣量约2.4m³/次；压滤后的压滤水排入清水池可用作生产用水。
4.9该系统除滤饼外无任何其他排放物，且滤饼有很好的工程特性，可用作回填土使用。
5 工作原理和主要工艺流程
该系统对混凝土废浆的净化处理工作原理和主要工艺流程如下：拌和楼清洗污水和混凝土废浆经搅拌车倒入导料料槽流入砂石分离机主机，砂石分离机经过清洗筛分后分离出大于5mm的碎石和0.315～5mm的砂及废浆水，碎石和砂分别由装载机清运到石堆场、砂堆场回收使用。废浆水流入搅拌池，由污浆泵经一组并联的旋流器旋流，以进一步降低废浆中的细沙含量（旋流器可根据废浆中的细沙含量进行组合选配），经旋流后细沙含量＜2%的废浆则抽送至浓密机进入下一道工序，其经过浓密机絮凝和沉淀后可分成底层浓浆和上层溢流水。根据浓密情况，上层溢流水返回搅拌池中作清洗用水，底层浓浆在一定时间内可做泵车润管使用，如未能及时利用，则进入下一道废浆处理工序，即通过压滤泵进入压滤系统进行压滤处理，形成滤饼和压滤回收水。
6 主要结构设备
6.1砂石分离机
该分离机参考市面上的滚筒式分离机、螺旋式分离机、振动筛式分离设备的结构和使用经验进行改进选配，砂石分离机的污水有效清洗量超过60m³/H,具有处理量大，故障率低等特点。
6.2浓密机
该浓密机为中心传动式耙式浓密机，主要由浓缩池和机械刮泥耙组成。浓密机设有1个进水口、2个上下层溢流口、一个出浆口，进水口DN80、溢流口DN150、出浆口DN100。与传统自来水处理厂和选矿厂采用的浓缩脱水处理设备不同，该浓密机根据实际的使用情况进行了大量针对性的改进工作，针对废浆极容易在机底出浆口板结堵塞的问题，只保留原有机械刮泥耙，多次改进了池底出浆口并配置工程用的注浆泵，通过注浆泵进行排浆并对池底的浓浆自动进行反打，以防止其板结，经改进后取得了良好的使用效果。
6.3柱塞泵
该泵采用液压传动，泵的电机功率为22KW，泵的额定流量为20m³/H。在总体结构上由电气箱部分、油箱部分、动力油缸和陶瓷柱塞三部分组成。该泵用在压滤机上与膈膜泵相比，泥料质量高，压滤时间短，电耗降低30%。具有运行平稳、工作可靠、噪音低、压力高（0—2.5Mpa范围内可调整为任意值），压力波动小，体积小，重量轻，安装、维修、操作方便，使用寿命长等优点。
7使用效果及问题分析
该废浆处理系统投入使用已有一年多，经过一年多来不断的使用改进，笔者认为该系统对混凝土废浆的处理工艺先进，总体运行平稳，操作简便，结构布局紧凑。经过该处理工艺处理过后的混凝土废浆除了能将回收的砂、碎石直接利用外，还可以将无法完全处理的废浆做进一步的浓密和压滤处理，形成泵车润管用浓浆、生产用水和回填用滤饼。不仅大量减轻了废渣的外运清理量，也节约了大量用水资源，减少了环境污染，给企业带来了明显的经济效益和环保效益。通过该系统的投入使用，目前混凝土公司每个月能实现回收压滤水2千吨，减少废渣清运量上百吨。利用压滤水按不同比例参量生产的低标号混凝土强度对比见表2
从表2可以看出，C30混凝土的强度并没有因压滤水参量发生变化，其出池强度和28d强度均能满足生产要求和标准要求，如生产需要，可将压滤水推广至更高标号的混凝土生产中使用。
由于混凝土的固有特性，在一系列处理工艺进行处理后的混凝土废浆还有一定的凝固能力，该系统在使用摸索中仍存在一些不足和缺陷，在工艺和性能上仍有进一步完善和改进的地方：
7.1由于搅拌车在运输过程会遇到堵车或机械故障等原因，造成整车混凝土报废或者同时有退剩料等情况的发生，当整车混凝土废料运回进入洗车台处理时，由于废料、废浆处理量剧增，给砂石分离机和废浆处理系统造成很大的运行压力，除了会出现砂石分离机出料口堵塞跑浆以外，会使清洗出来的废浆含有大量的细沙，进一步加大搅拌池负担和浓密机排浆压力。
7.2该设备自投入使用开始，每天24小时开机工作，废浆处理量大，每天共有100多部车辆需要清洗。加上混凝土公司共有自有车队和外来车队，车辆在清洗废浆时难以管控，驾驶员自觉意识不够，存在过量频繁清洗的现象，使废浆量增加，给系统带来超负荷的使用压力。
7.3操作人员在开机使用过程中，砂石分离机筛网需要频繁清理否则容易影响筛网的出料分离效果。堵塞的筛网会使砂、石分离不清，并带出大量未正常分离的砂浆，废浆的砂子含量也加剧了溜槽、污泥泵叶轮和叶片的磨损消耗。
7.3混凝土公司年产值数亿元，混凝土生产废水、生活废水全部通过水沟和搅拌池收集排入废浆处理系统进行处理，所以泥浆泵需要泵送的废浆杂质较多，很容易造成管路和泵的堵塞，影响到系统的处理效率。
7.4砂石分离机的筛孔（Ф5孔）极容易卡小石子，砂石分离机分离出的废浆含砂量太高，给搅拌池等后续处理环节中的设备造成负担。
7.5浓密机的沉淀处理面积跟底部板结现象仍是两个互相矛盾的问题：若要增加浓密的沉淀处理面积，需要增加浓密机上层斜板装置以加速废浆的沉淀速度来增加沉淀面积，但是由于废浆的特性，增加斜板又极易造成浓密机整个沉淀凝固并容易造成底部出浆口堵塞。以目前的设备情况，想要最大化增加浓密机的使用效率和效果，存在较大的改进难度。
7.6压滤机的压滤泵采用柱塞泵，虽然柱塞泵相对于普通泵来说，使用寿命和免维护性能更好，但是也存在一定的问题：比如柱塞泵的理论泵送流量为20m³/H，在废浆量大的时候不能满足压滤需求；柱塞泵的压力在压滤达到饱和时，压力没办法很好控制，容易使压滤机板框过载变形。
7.7混凝土浆的碱性强，加上现在各种规格的混凝土外加剂多样化，所以废浆中的成分含量变化较大，一般滤布在应对这种工况的时候容易硬化破损，滤布使用寿命短，损耗量比较大，并且一旦有一片滤布破损，就会造成压滤水浑浊影响压滤水使用等问题。
7.8 靠压滤机压滤后的废水虽然表面清澈且也达到了使用要求，但是仍含有大量的可悬浮颗粒，现有的清水池在使用半年后池子底部仍会形成大量的沉淀淤泥需要清理。
8改进思路和建议
为了使该废浆处理系统工艺和设备更加有效和完善，笔者根据混凝土公司的使用情况对该系统和设备做了一些分析，现就该系统提出一些改进思路和建议。
8.1增设一套刷卡自动接水洗滚筒的设备。将原有手动接水洗滚筒改为刷卡自动接水洗滚筒，并设定接水时间，同时根据刷卡设备统计每部车辆每个月内的接水洗滚筒次数，对接混凝土公司的生产ERP系统，与统计车辆的接料方量进行比对，控制每部车的接水洗滚筒次数，避免因为驾驶员的自觉意识不够，过量频繁的接水刷滚筒的现象。从源头缓解不必要的废浆产生量。
8.2增设两级砂石分离机。现有砂石分离机虽然处理量大，但是由于只有一种筛孔（Ф5孔），来应对洗出来的各种级配的碎石，所以有时候存在分离不够彻底的现象。如果能增设另外一级的砂石分离机，分离的效果会更好。由于筛孔不同，同时增设的一级砂石分离机也提高了处理量，会使废浆中的细砂得到更有效的分离，进一步降低废浆含砂量。
8.3更换大流量的压滤泵，提高压滤效率。现有的压滤泵流量过小，且应对压滤机板框时压力过大，板框因此容易变形，也是造成滤饼损耗量增加的原因之一。
8.4处理后的浓浆用作泵车润管还缺乏稳定性：由于润管浓浆需要一定的凝结活性，经过长时间的试验使用，混凝土罐车清洗后的废浆两天后活性大幅降低，已不适合用来润管。所以，建议对废浆进行批量处理，即当天产生的废浆以浓密机罐次为单位进行浓密，并在当天或隔天将浓出的浓浆直接用作泵车滚管，如超过时间，可将浓浆通过压滤机直接压滤处理掉。
9结语
随着近年来混凝土公司的产量不断增加和环保要求的日趋严格，混凝土废浆的排放一直是混凝土公司急需解决的一个老大难问题。该混凝土废浆处理工艺及设备的应用，较好的解决了生产和环境保护的矛盾。为今后环保型混凝土搅拌站的建设乃至工地搅拌站的绿色生产提供了一些思路和借鉴。当然，混凝土废浆的处理工艺和设备还有很多需要改进和创新的地方，如笔者介绍的该废浆处理工艺也无法将生产废料都完全回收再利用。今后，能将生产中产生的各种可用废料消灭在混凝土搅拌站内部，减少社会环境污染，节省自然资源，是环保型搅拌站的发展趋势。
论文作者:詹泓,李佳峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
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