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科普 | 混凝土搅拌站废水对混凝土性能的影响及全利用

日期: 2020-04-24
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随着国家环保政策的日趋收严和混凝土搅拌站绿色生产技术的不断推广,如何实现搅拌站废渣废水的循环利用,实现废物零排放成为一个重要课题。搅拌站所产生的废水主要来源于洗刷车辆、搅拌设备的洗刷水,经砂石分离机分离后的废水,再就是一小部分厂区沟槽排水等。很多研究表明,搅拌站废水中含有较大一部分未水化的水泥、粉煤灰等胶凝材料组分,这些组分会在二次利用中发挥作用,采用废水替代一部分清水生产混凝土有利于提高强度。但是不同搅拌站内的废水因生产方式、采集方法、处理设备及其他因素影响,其性质大不相同,这些不确定因素造成了利用污水生产混凝土质量控制的不稳定性。该文以公司谌家矶搅拌站为试验站点,根据站内现有的废水收集处理系统,通过研究废水组分及浓度动态变化来制定废水使用措施。


混凝土搅拌站废水对混凝土性能的影响及全利用,青岛辉特搅拌站机械设备有限公司

1、搅拌站废水浓度分析

搅拌站废水处理系统采用三级沉淀池,一级沉淀池位于砂石分离机旁边,产生的废水直接排入,其余废水也通过搅拌站内设置的排水通道排入,一级沉淀池中装一套大功率搅拌器;二级沉淀池位于一级沉淀池之后,装两套较小功率搅拌器;三级沉淀池位于二级之后,容积最大,未装搅拌设备。该文连续10d对三个沉淀池中的废水进行了浓度监控,每2h取样一次,对所测得每天同时段浓度取平均值,如图1所示。

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由图1可以看出,三个沉淀池的浓度差别很大,其中一级沉淀池的浓度最高,波动也较大;二级沉淀池相对稳定,集中在1%4%区间,与一级沉淀池浓度变化有一定的趋势关联;三级池浓度较低,基本在0.4%以下,变化不明显。

废水浓度变化与搅拌站的生产规律关联度很大,监控周期内,搅拌站每天生产量在1500m3 左右,且主要集中在上午12点至晚上10点,该时间段搅拌车回站洗车冲斗频繁,导致浓度较高。早上8点左右,站内集中清洗搅拌设备,分离搅拌楼下废渣等,这段时间也是废水浓度高峰,且这段时间生产不多,废水使用较少,浓度难以下降。

搅拌站使用废水生产混凝土主要考虑两点,一是确保混凝土质量稳定,所以废水浓度不能波动太大;二是,废水中的废渣要有一定的利用度,这要求废水浓度不能太低,否则使用意义降低。综合上述两方面考虑,最后公司选用了二级沉淀池废水作为生产用废水的采集池。另外,采用二级沉淀池废水,也有利于设备的维护。公司曾采用一级沉淀池污水试用,但发现抽水泵及计量设备非常容易因渣质淤积堵塞而损坏,无法保证设备的正常运行。


2、搅拌站废水对混凝土性能影响

2.1原材料

废水:公司二级沉淀池废水,呈悬浮状态。将其烘干后,取其固体颗粒物作分析实验,固体呈灰白色粉状,性能指标如表1所示。

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取废水中固体物做了亚甲蓝实验,指标为1.0,说明废水中含泥量较小;该固体物细度只有9.7%,需水量较大,活性略高于粉煤灰。

水泥:武汉娲石水泥,P.O42.5,其性能指标见表2所示。

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砂:麻城河砂,细度模数2.8;

石:阳新碎石,公称粒级:5~25mm

外加剂:武汉苏博聚羧酸高性能减水剂,固含量:13.0%,减水率25%

2.2废水浓度对水泥净浆影响

为研究废水浓度对水泥净浆的影响,将废水浆中的固体物烘干提取出来,根据公司站内实际废水的浓度情况,用清水配制了0.5%~8%浓度的废水,称取水87g、水泥300g、减水剂4.5g进行净浆实验。实验结果如表4所示。


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通过表4可以看出,不同浓度废水对水泥净浆的影响非常明显,当废水浓度达到3%时,净浆流动度开始有所减小,但初始流动度在300mm 以上,属正常范围;当达到4%时减小幅度明显,初始流动度只有255mm;随着浓度继续增大,净浆流动度下降明显。

2.3废水对混凝土性能影响研究

与上述净浆实验方法一致,分别配制了1%、2%3%4%5%8%浓度的废水完全替代混凝土拌合用水,针对C30混凝土,对其工作性能及强度等做了试配实验。所采用的C30混凝土配合比如表5所示。

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由表5可以看出,对混凝土工作性能而言,废水浓度对混凝土的影响与净浆的规律基本一致,当废水浓度在3%及以下时,对混凝土工作性能的影响很小,相反还会一定程度上还会促进混凝土拌合物状态的改善,这可能与废水浆体补充了一定的胶凝材料及浆体中残留的减水剂等成分有关。当废水浓度达到或超过4%时,混凝土工作性能受到较大影响,初始状态下降,且坍落度损失明显加,,不利于混凝土质量的控制。

对于混凝土强度而言,废水浓度的高低对其影响不大;在浓度达到某适当值时,甚至会有一定的增强作用。为了进一步研究其对混凝土性能的影响,对3%浓度含量的废水做了C50C50高标号混凝土的试配实验。采用配合比如表7所示。

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通过表8可以看出,3%浓度废水的使用对C50C50等高强度混凝土工作性能影响并不大;对C50而言28d强度还略高于纯清水配制的强度。

综上,只要将生产时废水浓度控制在3%及以下,可以确保混凝土质量控制不受影响。结合站内二级沉淀池浓度变化情况,可在生产高峰段(10点~22点)使用废水与清水为5:4的比例生产;其余时段可全部采用废水生产。按照上述办法,经过近半年的生产试用,公司站内未出现混凝土工作性能与强度因使用废水而产生较大影响,佐证了该方法是可取的。

混凝土搅拌站废水对混凝土性能的影响及全利用,青岛辉特搅拌站机械设备有限公司

3、结论

a.搅拌站采用多级沉淀系统收集处理废水可实现废水生产混凝土的全利用,废水浓度与搅拌站生产繁忙度正相关。搅拌站可结合自身特点,绘制废水浓度变化趋势图,制定合理的废水利用方案。

b.当废水浓度在3%及以下时,对水泥净浆、混凝土工作性能无明显影响;浓度在4%以上时,水泥净浆流动度变小,混凝土坍落度损失明显变大,不利于生产控制。使用一定浓度废水生产混凝土对其强度影响并不大,甚至会略微提高混凝土强度。

(来源:《建材世界》2019.04


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