混凝土搅拌站浆水回用组合系统的精确控制技术研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：蹇波（1987），男，四川眉山人，本科，工程师，研究方向为事公路工程施工管理。-91-混凝土搅拌站浆水回用组合系统的精确控制技术研究 蹇 波 四川省交通建设集团有限责任公司，四川 眉山 620000 摘要：摘要：传统的混凝土搅拌站在建筑施工中，噪音大、粉尘漫天，并且会在生产过程中产生大量的废浆水废渣，造成环境问题日益严重，基于此，本文分析了混凝土搅拌站废浆水产生的原因以及常用的处理技术，然后对混凝土搅拌站浆水回用组合系统的精确控制技术展开深入研究。研究表明，在建筑施工过程中，混凝土搅拌站废浆水主要来源于利用砂石分离机与压滤机分离出来的废水，施工现场的洗刷水与雨水等，同时在对废浆水进行沉降时，其污水池的高度与沉降池的直径变化对污水沉降的速度影响可以忽略不计，而污水的浓度会对沉降速度产生明显的影响，所以，在实际施工过程中，要根据具体情况选择科学的浆水处理方案，从而实现废水废渣零排放的目标。关键词：关键词：浆水回用组合系统；混凝土搅拌；精确控制技术 中图分类号：中图分类号：TH-3 0 引言 近年来，在我国建筑工程施工中，钢筋混凝土结构是用于建筑主体施工频率最高的结构形式，混凝土材料是应用范围最广、使用量最大的建筑材料，但是也会在施工过程中产生大量的废水与废渣，若是不能及时处理得当，则将会对环境造成严重污染1。一直以来，环境问题与工业化生产之间的问题难以得到有效的解决，并且随着建筑工程规模的扩大，在国家建设的背景下混凝土搅拌站快速发展，使得它们之间的矛盾更加突出，生态环境受到了不可逆的破坏，如何解决混凝土建筑施工导致的环境问题迫在眉睫，环保型混凝土搅拌站浆水回用组合系统的转型建设是必然的。根据以上背景，本文对混凝土搅拌站浆水回用组合系统的精准控制技术进行了深入研究。1 混凝土搅拌站废浆水产生的原因 一般情况下，建筑生产过程中使用的混凝土材料主要由水泥、黄沙、石子与水四种基础成分组成，参照建筑施工方案按一定的混合比例将其拌匀才能用于建筑施工。混凝土在生产过程中会产生大量的废水废渣，每生产 1 方混凝土将需要消耗洁净水 0.17t，平均生产废水废浆 0.03t。我国每年的混凝土产量超过 15亿方，按此推算，我国每年产生的废水废浆高达 0.5亿吨2。从理论上来说，通过砂石分离机或压滤机进行分离处理的混凝土废浆水的成分主要为水泥与水，但是在实际施工建筑中，为了防止过量的水泥导致大量水化热的产生，影响混凝土结构的稳定性，以及降低施工成本，施工人员会采用粉煤灰等材料替代水泥，并添加适量外加剂进行搅拌。通常混凝土搅拌站的废浆水主要来源有废弃混凝土经过分离产生的废水、施工中运输设备的洗刷水、施工现场的冲洗水以及部分雨水，大多数混凝土企业采用简单处理然后外运的方式解决废渣占用场地的问题，废渣外运不仅对土地环境造成污染，而且对资源也是一种浪费，混凝土企业每年为此都要支出费用。对于工程类搅拌站，由于其施工地在野外，不具备完善的处理条件，往往只能随意倾倒，这会造成更加严重的污染。2 混凝土搅拌站浆水回用组合系统的处理技术 在建筑施工中，混凝土的用量规模较大，因此，为了保障施工进度的正常进行，施工管理人员会准备过量的混凝土，对于多出来的混凝土，要么用于其他地方的施工，要么通过机器将其进行砂石分离，产生的废浆水则可通过浆水回用组合系统回收利用。常用的砂石分离方式包括砂石分离机与压滤机。2.1 混凝土搅拌站浆水回用组合系统砂石分离机 2.1.1 工作原理 砂石分离机是近年来我国从国外引进的先进混凝土分离技术，专门用于罐车残留混凝土与未硬化混凝土等大中型混凝土搅拌站生产和运输过程中产生的剩余混凝土的分离，分离出的砂与石铲回材料厂，而废浆水可通过小型沉淀池加水进行稀释，然后经过回收中国科技期刊数据库 工业 A-92-搅拌池与多缓沉淀池的双重处理后，废浆水可直接抽回搅拌楼用于建筑生产，或者再流入压滤机，将经过压滤机的过滤产生的废渣用于生产最低标号的混凝土或水混凝土制品，从而真正实现绿色生产。砂石分离机在建筑施工中的应用不仅能够节约水资源的使用，还具有操作简便、自动化程度高、施工占地面积小的优点，能够与混凝土搅拌站联合提高废浆水回收利用组合系统的自动化程度以及废浆水回用的可行性，减少对生态环境的污染。2.1.2 设备特点 砂石分离机一般情况下分为四种类型：标准型分离机、螺旋型分离机、滚筒型分离机以及锥形螺旋分离机3。砂石分离机零件结构紧凑，混凝土分离有效工作区域宽敞，可同时对两辆混凝土搅拌运输车进行卸料与清洗工作的开展。对于单车位滚筒型分离机与螺旋形分离机来说，无需基础就可进行机器的安装，其具有的独特的分段水管水冲机构，能够保证混凝土物料均匀干净的送入分离系统进行分离，分离系统特点如下：分石分沙（振动型）系统：分离器的振动筛与螺旋结构合为一体，并配置设计的有防堵塞喷水设施，使得混凝土物料在有限的筛选分离过程中能够充分的翻转并接受喷水设施喷射水流的清洗与分离。分沙（螺旋型）系统：在混凝土分离过程中，为了能够充分分离砂石与水泥浆，需要合理的设置分沙（石）机沉淀池上部溢流槽的高度，并且输送蛟龙与壳体内部积聚的物料具有防止磨损、加长螺旋的作用，可以有效促进物料在输送过程中的脱水效果。排水系统：合理设计排水口以及挡板的位置与高度，防止部分粒度较小的细颗粒砂石外泄造成排水系统的堵塞。电控系统：为了提高电器系统整体的稳定性、可靠性与安全性，电气控制方式主要应用西门子技术，将整个控制系统设置于开关箱内，避免了天气因素的影响，全自动操作更易于系统的维护与控制。供水系统：供水系统采用循环清洗的方式进行清洗，具有节约水资源的特点，可以实现污水零排放，资源循环利用的目标。供油系统：系统配置选用德国进口的自动润滑油泵进行组装，充分地给分离机各个部位加油，减少人工作业。2.2 混凝土搅拌站浆水回用组合系统压滤机 2.2.1 工作原理 压滤机的工作原理主要通过利用压力差，将滤布两边混凝土物料中的大部分水分经过滤布并排除压滤机机体外，而被滤布阻隔在机体内的料渣在滤室内形成滤饼，从而达到过滤的目的。工作前将滤布套在滤板上，然后操作压滤机，驱动压紧杆，将压紧板紧紧地压紧滤板。启动进料泵将物料通过进料口输入压滤机，物料通过滤板上的通道进入滤室，在进料泵压力的作用下，清液透过滤布进入滤板上密布的圆点式滤面。再通过滤板上的通道进入出液口汇集后由出液口流出4。而滤饼被截留在滤室中，直至滤饼充满滤室，然后停止进料泵，松开压紧板，再将滤板一块一块地拉往压紧板方向卸掉框中的滤饼，再重新进入下一个工作循环。并且由于滤布两边在过滤过程中存在巨大的压力差，提高了物料过滤的速度，进而降低了滤饼的含水量，滤液纯净，相比于真空过滤机，压滤机的过滤效果更佳。2.2.2 设备特点 一般情况下，压滤机类型可分为千斤顶压滤机、机械压紧压滤机、自动保压滤机、自动拉板压滤机以及隔膜压榨压滤机5。若按照压滤机滤室组成构件的不同，可将其分为板框式压滤机与厢式压滤机，板框式压滤机的过滤单元主要由滤框与滤板组成，具有安装与清洗方便的优点，但是缺陷较多。而厢式压滤机的结构组成与板框式一样，区别在于箱式压滤机的基本过滤单元将滤板与滤框合为一体。目前厢式压滤机已代替板框式压滤机在施工中应用较多，具有滤板结构强度大，不易损坏能够承受更强的过滤压力，并且操作简洁方便，在拉板过程中，只需要拉动厢式滤板即可，比板框式拉板缩短了一半的拉板时间，进料口孔径较大不易被物料堵塞。3 废浆水回用的可行性分析 3.1 试验方案 取某混凝土搅拌站污水池内表面搅拌均匀的适量污水，污水参数如表 1 所示。表 1 混凝土搅拌站废浆水参数表 水样名称 pH值 密度/（kg/m3）固含量Co/%组成 废浆水 12 1.182 25.6 水泥、粉煤灰、外加剂等 中国科技期刊数据库 工业 A-93-试验通过模拟污水池内污水沉降的情况，搅拌后起始沉降的位置为参考面，以观察污水沉降的规律，以及污水池高度与固体颗粒的直径对混凝土沉降的影响。3.2 污水沉降规律 本次试验中混凝土废浆水中固体颗粒含量大约为25%，平均粒度为 10um，颗粒之间的粒径大小相差范围不大于6倍，并且由于固体颗粒间容易发生相互碰撞，并产生动量交换，使得粒度较大的颗粒沉降受阻，而较小的沉降速度较快，所以，试验将以同样的速度对混凝土沉降进行干扰，沉降规律如图 1 所示。图 1 混凝土固体颗粒群沉降示意图 结果表明，混凝土废浆水中颗粒沉降的规律呈现出以下特点：随着时间的推移，废浆水沉降后会逐渐出现四个分区，从上至下清液区、均匀沉降区、浓缩区与沉聚区。废浆水在经过速沉阶段、减速沉降段以及压缩段沉降过程后6，到沉降完成时，会呈现明显的清浊分界，上面为清液，下面为废渣沉聚物。3.3 污水池高度对沉降的影响 固定废浆水沉降池直径 D=130mm，改变沉降高度，取沉降液面高度 H=70mm、85mm、100mm、115mm、130mm、145mm、160mm，沉降曲线变化结果如图 2 所示。05001000150020002500-140-120-100-80-60-40-200沉降液面高度（毫米）时间（秒）H=160mm H=145mm H=130mm H=115mm H=100mm H=85mm H=70mm 图 2 不同高度沉降规律示意图 试验结果表明，在混凝土废浆水固定颗粒相同的情况下，沉降液面高度不同时，“等速沉降”过程中颗粒沉降的速度并未受明显的影响，通过拟合试验，等速沉降区的沉降高度（x）与沉降所需时间（y）呈线性关系7，其关系式为：Y=9.142x-378.571（公式1）3.4 直径对沉降的影响 固定混凝土沉降液面高度 H=100mm，改变混凝土废浆水沉淀池的直径，取 D=70mm、100mm、130mm，沉降曲线变化结果如图 3 所示。05001000 1500 2000 2500 3000 3500-60-50-40-30-20-100清浊界面高度（毫米）时间（秒）D=130mm D=100mm D=70mm 图 3 不同沉降池直径沉降规律示意图 试验结果表明，变化曲线主要分为三段，随着时间的推移，在等速沉降区，沉降速度较快，到中间过渡区时，沉降速度减慢，到最后压缩区时，沉降速度逐渐平稳，曲线趋于直线，在高度相同的情况下，沉降池直径的变化对沉降速度的影响可以忽略不计。3.5 污水浓度对沉降的影响 取高度 H=160mm，沉淀池直径 D=130mm，污水浓度分别为 C=CO（原浓度）、0.5CO、0.75CO，沉降曲线变化结果如 4 所示。05001000150020002500-140-120-100-80-60-40-200沉降清浊界面高度（毫米）时间（秒）C=C0 C=0.75C0 C=0.5C0 图 4 不同浓度下沉降规律示意图 中国科技期刊数据库 工业 A-94-试验结果表明，相同条件下，随着时间的推移，污水浓度会对沉降速度产生明显的影响，污水浓度越高，沉降速度越慢，污水浓度越低，沉降速度越快。综上，在实际工业生产制造中，相关施工单位可根据实际生产状况，适当合理的优化调整沉降方案，提高沉降的速度，并且能够有效节约资源，实现环保节能、绿色生产的目的。3.6 现阶段废浆水的处理方式 在实际建筑施工以及工业生产中，混凝土废浆水的处理方式主要为用于生产混凝土生产标准的最低标号的混凝以及水混凝土8，或者将经过沉淀过的清液抽回搅拌楼进行生产，而沉淀后的砂石废料可以进行回收利用，用于混凝土制品的生产、混凝土的生产或者集中处理。4 结语 综上所述，随着工业化生产规模的扩大，混凝土的使用量急剧增加，随之而来的是大量生产污水对生态环境的污染，如何有效利用混凝土搅拌站废浆水回用组合系统提高废浆水的处理效率，实现回收水的循环利用是生产中的重要环节因此，在实际建筑施工过程中，混凝土搅拌站应建立完善的废浆水处理系统，通过砂石分离机与压滤机的使用，使废浆水能够充分的进行沉降分离，最大限度实现回收利用。参考文献 1傅译永.关于搅拌站废浆水回收利用技术的探讨J.商品与质量,2020(7):124.2黎超,倪勇,宋明健.关于搅拌站废浆水回收利用技术的探讨J.四川建材,2019,45(11):23-24.3胡仕林.搅拌站废浆水回收利用技术分析J.中国战略新兴产业,2022(21):57-59.4顾洪.大型绿色环保混凝土搅拌站给排水研究与实践J.绿色建筑,2022,14(1):67-69.5曾水房.混凝土搅拌站污水回收系统关键技术研究J.绿色环保建材,2019(1):16,19.6姚崇文.混凝土搅拌站废浆的回收利用研究J.建筑与装饰,2021(8):146.7厉瑞峰,马坤诚.混凝土搅拌站废水 废渣回收利用研究J.低碳世界,2021,11(2):32-33.8沈霁,蒋凌锋,梁斌斌,等.混凝土搅拌站水泥废浆综合利用J.中国建筑装饰装修,2023(7):91-93.