摘要：近几年来，随着房地产蓬勃发展和市政基础设施建设规模的日益扩大，商品砼生产企业也应运而生，迅速发展壮大。由于商品砼生产企业每天都会产生大量的废余料和废水，这些废余料和废水都具有一定的强碱性，pH值最高可达11左右，并含有大量水泥、矿粉和粉煤灰的颗粒物，这些颗粒物和砂、石等不溶物质，如果不加以处置，任意排放，就会给城市用水和城市环境造成严重污染和严重影响。商品砼废余料和废水的回收再利用，可以变废为宝，不但可以节约大量生产用水和原材料，降低了生产成本，产生相当可观的经济效益，还能更好的保护生态环境和城市环境，对生态环境保护和人类可持续发展做出较大的社会贡献。
关键词：商品砼废余料；废水；回收再利用
引言：随着对生态环境保护意识的不断加强，为了减少商品砼废余料和废水对环境造成的影响和污染，人们逐渐开始对商品砼废余料和废水的回收再利用进行研究，这样既能保护环境又能减少生产资源的浪费，对发展循环经济有重大的经济价值和社会意义。目前可在商品砼公司配备沉淀池、砂石分离机和废水回收利用系统。该系统可以将冲洗后的残余商品砼废余料废水实现砂石分离，分离后的砂石直接作为生产原材料使用，废水经过沉淀池，搅拌池和标浆池，通过安装标浆控制仪，控制废水浓度，按照一定的浓度比例进行生产，确保生产用废水用量稳定，保证商品砼生产稳定性和可靠性。通过以上方式对废余料和废水的回收再利用，除了可以实现经济实用价值，还可以实现资源循环利用的社会价值，真正做到废物利用、变废为宝。
一、浅谈商品砼废余料和混凝土废水的概况
随着混凝土禁止现场搅拌规定的出台，预拌商品砼企业迅速发展。全国商品砼生产企业由2000年726家发展到现在2736家。今年全国商品砼年产量达到6.9万立方，每年产生的混凝土废料、残渣和废水约2万多吨。这些商品砼废余料和废水含有相当多的对我们生存环境和生态环境造成不利影响的有害成分，如果这些有害成份不能得到及时有效的处理，将严重影响到居民饮用水安全和动植物的生存发展，对生态环境造成极大的影响和破坏，对人类社会的持续稳定发展造成不利影响。
国家环保总局对混凝土生产的环保问题十分重视，按照我省地方标准《预拌混凝土绿色生产规程》要求，对商品砼废余料、废水必须建立回收利用机制系统。一般对混凝土中的砂和石进行简单回收利用，不少厂家都能做到，但对混凝土中的废水回收利用就比较复杂，难以做到。一个预拌混凝土公司如果不充分加强对商品砼废余料的回收，预计2～3年商品砼废余料就有可能堆积成一个小山丘，废水直排将对人类生存发展造成相当大的危害，为了达到环保的有关规定和相关要求，开展对商品砼废余料和废水的回收再利用成了必然趋势。
二、回收工艺设备及技术要点
商品砼废余料和废水的回收以及分类设备通常由供水系统、分离设备、砂石输送与筛分系统和废水搅拌系统等组成，以下为商品砼废余料和废水回收方案：
2.1混凝土生产过程简述：水泥、砂、石、矿粉、粉煤灰等拌和物通过生产计量系统称量后，经过相应的输送设备进入生产主机中途缸内，根据生产指令进入搅拌缸内进行搅拌生产，然后由搅拌车运输到施工现场的全过程。施工现场由于多种因素，导致工地施工现场不能使用或不能完全使用，最终使该批次的砼成为余料，搅拌车将余料运输回到生产厂区，不能加以调整使用的，该批次余料将作为废余料进行处理，废余料经过砂石分离机进行分离处理，分离出来的砂石用铲车直接铲入砂石料仓，作为生产原材料，废水直接回收进入沉淀池，然后进入搅拌池，通过回收利用系统进行再利用。
废水回收利用系统
2.2废水处理系统
由于废水中固体物质对其重新利用有一定的影响，需要在使用前采取必要的措施。设计废水处理系统，主要采用沉淀和分离的办法。沉淀池按水流方向划分为平流式、竖流式和辐流式，通常采用平流式，即池身呈矩形或圆形，废水从一端流出，从另一端流入沉淀池，最后进入清水池。企业常采用三级或更多级的方式进行废水沉淀过滤，最后进入清水池。清水池的水可以再次冲洗设备和生产场地，或作为生产拌和水。研究废水池深度、直径、污水浓度等对沉降速率的影响，发现沉降池深度和直径对沉降速率无明显影响，只是沉降时间受沉降池的深度增加而延长，但是随废水浓度增加，污水沉降速率明显降低，如图 1 所示。为了达到砂石的有效利用和减少沉淀物质，在废水进入沉淀池前，采用砂石分离设备。砂石分离设备有滚筒式和螺旋式，滚筒式在砂石被水冲入到滚筛中，经滚筛筛分后进入螺旋式输料机中，最后进入砂石料仓；螺旋式采用冲洗加筛分的方式分离骨料和废水，分离出的骨料经振动筛分级再利用。
由图2可知，使用搅拌泵的作用是防止颗粒状态的沉淀物质沉淀在池底，通过搅拌，这些物质始终处于悬浮状态，从而使废水溶液匀质性相对更加均匀和稳定。该废水处理工艺砂石分离系统的设计很好地减少了沉淀池中沉淀量，使微细颗粒砂石和其它固体物质得到更充分利用。废水经多级沉淀后，固含量明显降低，可作为设备和场地冲洗使用。
2.3商品砼废余料：商品砼作为特殊产品，其生产过程和使用过程中难免出现废余料。我们把装料过程所遗漏在生产线的余料和工地剩余回厂以及沉淀池中的沉淀物质统称为商品砼废余料。
2.4商品砼废余料从产生、回收、处理的过程中必须符合环保批文所规定的关于商品砼废余料处理的条款，不得污染生产场区。
2.5废余料的处理：废余料通过砂石分离机进行分离，分离出来的砂石分仓存放，直接用于生产原材料使用；废水、废浆要集中入池，废水、废浆回收用于商品砼生产，废水经多级沉淀后用于场地和设备冲洗。
三、废水对混凝土性能的影响
3.1 水泥的标准稠度用水量和凝结时间
废水增加了水泥的标准稠度需水量，且随着废水掺量增加，标准稠度需水量增大，如掺量每增加 10%，标准稠度用水量增加 0.4%左右，完全用废水时标准稠度用水量增加 4.2%；同时，随着废水密度增加，标准稠度用水量增大，表1所示。废水对标准稠度用水量的影响与废水中含有一些固体物质有关，固体颗粒将增加集料的总表面积，这些颗粒物质本身具有的吸水性使有效水量减少，用水量增加。总之，废水密度越高，随着废水掺量增加其固含量相应就越多，水泥标准稠度用水随之增加。
废水对水泥凝结时间产生了一定的影响，随着废水掺量的增加，从使用自来水到使用废水，废水掺量从10%增加到100%，废水慢慢增加其水泥初凝和终凝时间慢慢延长，初凝时间由182min，增加到209min，累计延长27min，终凝时间由249min，延长到277min，累计延长28min。初凝和终凝时间对水泥凝结时间的影响小于《混凝土用水》JGJ63-2006标准规定的差值在30min以内方可认定为合格（即：初凝时间从182±30min，249±30min）。在本试验中，初凝不大于212min，终凝不大于279min即可认定废水作为拌合用水为合格。从表1试验结果可以知道，废水掺量在不同条件下均可作为商品砼拌合用水。废水掺量增加，水泥凝结时间有所延长，主要是因为废水中含有一定外加剂缓凝成份。同时，从表1试验结果可以知道，废水掺量在不同条件下，水泥的安定性均为合格，说明废水使用对水泥的安定性没有造成不利影响，废水是完全可以作为生产拌合用水的。
表1 废水对水泥性能的影响
废水密度：1.08%； 含固量：8.1%；水泥：惠州光大，“凯城牌”P?O42.5R。
3.2 流动性
废水使用在一定掺量范围内对商品砼的流动性影响很少，但随着废水掺量的琢步增加，商品砼的流动性也会琢步减小。同时，废水浓度大小也对商品砼流动性产生一定影响，随着废水浓度的增加，商品砼流动性也会慢慢降低；废水浓度琢步降低，商品砼流动性慢慢增大。这说明商品砼流动性与废水浓度大小有直接关联关系。
当废水掺量在 10%时，流动性变化不大，掺量在20%和30%时流动性已经慢慢减小，工作性能还能满足施工要求，掺量在 40%时明显减小，且坍落度经时损失也很大，作为泵送砼已经不能保证其工作性能要求，容易造堵管，即使勉强泵送，也会出现出管砼成团不能散开，振捣施工特别困难，特别是作为墙柱施工已经不能达到施工要求，需作出一定调整。现场调整作为普通砼、人工施工的砼还能确保施工，但施工缷料时间和等待不能过长，否则，随着时间延长，坍落度损耗加大，会造成无法施工的可能。如表2所示。
表2 废水对拌合物工作性能的影响
废水密度：1.08%； 含固量：8.1%；
水泥：惠州光大，“凯城牌”P?O42.5R；煤灰：东莞沙角电厂，沙电牌（Ⅱ级）；
外加剂：广东科之杰，高效减水剂（缓凝型)。
由表2可以看出，废水密度一定，通过掺入不同用量的废水分别与全部用自来水（密度1.00%）生产进行对比试验，不同等级混凝土强度变化，通过试验发现：C25、C30 、C35、C40其坍落度和流动度随掺量增加而降低，坍落度和扩展度不断减小，工作性能由良好慢慢变差，甚至出现无流动性的状态。当掺量提高到C40%、C50%时，其坍落度和扩展度则明显降低，坍落度经时损耗过大，超过30MM，甚至会更大，商品砼工作性能受到一定影响，对商品砼浇注会产生一定影响。特别是泵送砼，必须反复试验，避免出现堵管的现象。为确保商品砼工作性能不受影响，则需要采用掺加保坍剂或适当提高外加剂掺量，以确保坍落度经时损耗较小，以利施工浇注。导致上述现象是因为：废水密度一定，随着掺量增加，单方总用水量则在慢慢减少，废水占总用水量的比例实际是在提高。废水密度越高，其废水中的颗粒物质相应较多，对外加剂产生了吸附作用。因此为了确保商品砼坍落度和工作性能达到比较稳定便于施工，废水用量应当适当减小，尽量以不超过30%为宜。如果需要保持废水掺量不变，又能维持较良好的坍落度和工作性能，也可以采用降低废水密度的方式进行控制处理。
3.3 强度影响
表3 废水对抗压强度的影响
废水密度：1.08%； 含固量：8.1%；
水泥：惠州光大，“凯城牌”P?O42.5R；煤灰：东莞沙角电厂，沙电牌（Ⅱ级）；
外加剂：广东科之杰，高效减水剂（缓凝型)。
通过表3可以看出，废水密度一定时，随着废水掺量的增加，其坍落度不断减小，工作性能也慢慢变差，当掺量达到50%时，坍落度经时损耗较大，流动度很差，甚至出现无流动度的状况。虽然废水掺量大小对商品砼的坍落度和工作性能产生影响，但其力学性能（抗压强度值）变化影响不大。说明在商品砼生产过程中，使用废水与自来水对商品砼的抗压强度差别影响不大。
3.4 耐久性
关于废水对混凝土耐久性的影响研究不多。废水可提高混凝土的抗氯离子渗透性和抗碳化能力，随废水掺量的增加早期碳化深度变化不大，后期碳化深度有一定增加，均在 1 mm 范围内，但对抗冻融破坏能力和抗盐腐蚀能力影响不大。
总体而言，废水对商品砼工作性能和坍落度影响较大是其固体物质含量，固本物质含量越大，相同条件下的坍落度损耗越大，工作性能也会相对差些。这些固体物质对于混凝土强度影响不大，对耐久性的影响则基本没有发现。
四、商品砼废余料和废水的主要回收几种分离方式处理应用
4.1沉淀池商品砼废余料废水的处理应用
4.1.1混凝土拌和用水的技术要求
我国建设部JGJ63-2006《混凝土用水标准》将混凝土拌合用水按水源分为六大类，分别为符合国家标准的生活用水、地表水（包括江、河、淡水湖中的水）、地下水（其中包括井水）、海水、工业废水及商品砼生产设备和场地的冲刷水。标准规定混凝土构件厂、商品砼搅拌站冲洗搅拌机和运输车的洗刷水，作为拌和用水是可以用于混凝土生产的，但要注意洗刷水所含水泥和外加剂品种对所拌和混凝土的影响。
4.1.2沉淀池沉淀后洗刷水中的物质分析：冲刷水中的离子来自水泥、外加剂及骨料所带入的极少量的硫酸盐、硫化物。商品砼废余料溶液中主要离子有Ca+。实测pH值11，碱性较高。由于实际回收沉淀清水占总水量较小，所有组分被充分稀释，故对沉淀清水的其他组分不作详细研究。
4.1.3沉淀池废水的利用方式经过大量试验表明，洗刷水中的离子对混凝土不会造成有害影响。商品砼生产企业生产废水主要来源于场地冲洗水与设备冲洗水，经三级或以上沉淀池处理后的清水主要用于场地冲洗和搅拌车罐体、车身冲洗。我司根据生产实际制定了一套切实可行的方案，（1）将沉淀池中的清水部分用于冲洗厂区生产场地和搅拌车冲洗。（2）将沉淀池中的清水通过标浆池控制，按照不大于30%用水比例掺加到混凝土生产配合比中进行生产，节约了自来水和避免废水排放。
4.1.4沉淀池商品砼废余料的处理方案：定期或不定期用铲车或挖机将沉淀池中的沉渣清理到商品砼废余料堆场，经过一定时间的湿水干化后，将此干化的商品砼废余料调配成稳定土用来作为路基填充料。具体操作：用挖机将商品砼废余料挖松散，按照生产用配合比，每立方材料用量：水泥：100kg，粉煤灰：120kg，碎石（10--31.5MM）800kg，干化的废余料：1000kg。先用挖机在现场进行拌合均匀，用生产废水按一定比例掺加到以上拌合物中，以不扬尘为好，手捏成团，松开手要能散开，不能太湿。如比较干，则增加少量废水润湿，再装翻斗车运到工地，推平压实即可。
4.2滚筒式分离机处理废余料的方式：滚筒式分离机实现了砂石和废水的彻底分离，砂石分离后分别输送到指定的砂石仓位分仓堆放，直接用于生产，废水则经过砂石分离后流入沉淀池，然后由沉淀池流入到搅拌池中，经搅拌池搅拌后抽到中转池或按照一定数量比例添加到生产线作为拌合用水用于商品砼生产。
4.3.1商品砼废余料的利用：
砂石分离机总的关键除了充分利用分离出来的砂石外，更要充分利用好商品砼废余料经砂石分离后产生的废水，根据试验将18%的浓度值是比较适用的，当浓度高于18%时，标浆自动控制仪将对废水浓度进行控制：即采用自动补充清水降低废水浓度。没有标浆自动控制仪的，采用人工配制标浆，通过一个工作班，每四个小时测定一次，加强对废水浓度进行抽查测定，高于标准值则补充清水降低标浆浓度，低于标准值则补充废水增加浓度，总之，尽最大可能使标浆浓度达到比较均衡、相对稳定的浓度，以便控制生产用量，从而对商品砼和易性、流动性和坍落度等达到一个比较容易控制的范围之内。
4.3.2 采用螺旋式分离机能将砂石和废水一次分离开来，分离后的砂石重复利用，节约了原材料，基本上实现了对商品砼废余料、废水的回收再利用，不但对商品砼生产企业产生了比较可观的经济价值，同时，对维护自然生态平衡和实现生态持续发展，创造人类宜居环境做出了相当大的贡献。
结束语
商品砼废余料、废水的回收再利用，既保护了环境，又节约了成本，符合国家环境保护的要求，为商品砼生产企业节约生产成本，增加经济效益，增强企业竞争力提供了有利保障，符合社会资源节约型、环境友好型的总体要求。砂石分离设备投入使用后可以产生很好的经济效益，可以对搅拌车、搅拌设备产生的废水和场地冲洗水以及雨水进行集中收集、处理，实现了废余料和废水100%的回收再利用，废水零排放。企业不仅回收了砂石，节约了废料处理费用，而且废水用于生产，沉淀清水和雨水收集循环利用，节约水资源，保护了环境，使企业的发展和生态环境保护自然有机结合，取得了良好的经济效益和社会效益，符合节能减排、绿色生产的环保要求。
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论文作者:赖朝渊
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/18
标签：废水论文; 商品论文; 砂石论文; 混凝土论文; 浓度论文; 用水论文; 水泥论文; 《防护工程》2017年第35期论文;