浅析混凝土骨料生产对环境影响的技术对策.pdf

第 4 1卷 第 6期 2 0 1 0年 3月 人 民 长 江 Ya ng t z e Ri v e r V0 I 41 No 6 Ma r 2 01 0 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 8 8 0 4 浅析混凝土骨料生产对环境影响的技术对策 张 雄 ， 胡 宏 敏 ( 长江勘测规划设计研究院 施工处， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要： 系统分析了A ： r - 骨料生产过程中如何减少各生产环节对环境影响的技术对策。人工骨料开采过程中需 采取措施解决边坡稳定及弃料堆存问题 ， 避免 造成地质 灾害， 危及 下游 生态安全 ； 生产过程 中， 应根据 生产 工 艺特点， 所采取的环保措施应有所侧重， 湿法生产重点考虑污水处理措施， 干法生产重点在于控制粉尘， 加强 防 护 与 回 收利 用 。 关键词： 人工骨料；环境保护； 砂石料生产； 破碎筛分；污水处理 中图法分类号 ： T V 4 2 2 文献标志码 ： A 在水利水电工程建设 中， 往往需要开采大量 的山 场料用于加工混凝土骨料。而在开采 、 加工过程 中又 容易对 自然环境和人类生产 、 生活环境产生破坏和危 害， 主要包括料场开采对植 被和山坡体安全稳定的破 坏 ， 破碎筛分过程 中所产生的粉尘、 噪音对大气质量和 人类生存环境的影响 ， 以及冲洗筛分所产生的废水 、 废 渣对河流 、 山谷 、 陆地 自然环境造成的影响等。 环境保护是我国的基本 国策 ， 水利水电工程建设 所需的人工骨料生产 ， 首先应从设计上充分考虑选择 有利于环境保护的技术方案 ， 尽量利用工程开挖的弃 渣有用料加工混凝土骨料 ， 尽量减少 山场料 的开采范 围， 使资源开发与 自然环境趋 于和谐统一。采料场的 规划设计 ， 应选择开采面积小 ， 有用储量大的采 区， 同 时应对开采区的坡体稳定 、 支护方法提出具体要求 ， 防 止开采设计不当引起 的山体失稳 、 滑移对工程和人居 造成伤害。对开采过程 中产生 的弃渣 、 废料应在指定 的利于采取防护措施的位置堆存， 并做好排水等防护 设计。骨料加工工艺流程的设计 ， 应在满足混凝土骨 料技术要求的前提下 ， 尽量选择对环境影响相对较轻 的干法生产工艺 。选择湿法生产工艺时 ， 必须采取合 理的废水处理工艺对废水 、 废渣进行综合利用 ， 变废为 宝， 尽量减少废渣的弃置， 使其达到环保要求。 1 料场开采过程中的环境保护措施 在工程料源规划设计阶段 ， 应充分重视整个工程 的土石方平衡 ， 对主体工程开挖 的有用料加 以综合利 用。在技术指标相近 的情况下 ， 尽量使开挖料用于加 工混凝土骨料 ， 减少工程开挖料的弃置， 这对环境保护 和降低工程投资均为有利。 山场料源比选和开采方案的设计 ， 应在保证骨料 质量、 储量的前提下， 选择有用储量大于 8 0 的料场， 覆盖层厚度要尽量小 ， 以减少剥离量和弃料。 料场开采过程中， 应采取以下环保措施 ： ( 1 )在开采施工的每个梯段上 ， 设置必要的截水 沟 ； 当开采面坡顶汇水面积较大时， 坡面上还应设置必 要的急流槽 ， 将 汇集 的雨水 、 地下水截 至指定排水管 涵 ， 杜绝乱排、 乱放 ， 防止沟涵设置不合理而引发的泥 石流。 ( 2 ) 搞好弃渣规划， 防止弃渣乱堆乱倒， 同时应规 划好施工道路的布置和支挡建筑物， 做好必要的排水 设施。 ( 3 )在弃渣场的运行阶段 ， 应加强弃渣场的运行 维护和管理。弃渣场规模较大 、 堆存条件较复杂时 ， 还 应加强对堆存边坡的安全监测 ， 防止发生偶然安全事 收稿 日期 ： 2 0 0 91 2 2 8 作者简介： 张雄 ， 男， 工程师， 主要从事混凝土骨料的设计、 生产和科研工作。 第6期 张雄， 等： 浅析混凝土骨料生产对环境影响的技术对策 8 9 故 。 ( 4 )制订切实可行的防尘 、 降噪措施 ， 减少对大气 的污染。钻爆时 ， 优化爆破参 数， 控制扬尘。爆破前 ， 应在岩石面洒水湿润， 爆破后进行洒水降尘。 ( 5 )爆破施工前 ， 应注意对爆破 冲击波和震动的 控制 ， 在爆破参数的设计上应优化控制单响药量 ， 控制 质点振动速度 ， 以避免冲击 波和飞石对邻近建筑物或 设施的破坏。 ( 6 )料场使用完毕后 ， 做好清场与植被恢复 ， 有条 件时， 可人造耕地或植树造林。并对 已形成的开挖坡 面 、 弃渣场加强防护处理 ， 使其达到永久稳定 ， 避免人 为滑坡和泥石流发生。 2 骨料加工过程中的环保技术措施 对于处理 能力大 于 5 0 0 t h的大 型砂石 加工 系 统 ， 从山场开采的毛料一般最少需要经过三级破碎 、 三 级筛分后 ， 才能分级出符合要求的人工级配碎石和砂 。 在骨料 的破碎筛分过程 中， 为保证成品骨料质量和降 低加工成本 ， 一般根据加工原料特性和规模 的不 同， 加 工工艺有全干法生产和全湿法生产或两种工艺 的结 合。骨料的破碎会产生大量的扬尘 和噪声 ， 筛分机通 过电机带动激振器使物料在筛面作直线或 圆周运动 ， 物料在筛面的跳动和筛分机的机械运动， 均会产生噪 音。干式筛分会产生大量扬尘 ， 湿式筛 分有大量的污 水需要处理。工程监测资料显示 ， 在设备扬起的粉尘 中， 游离二氧化硅含量 约为原岩的 6 3 9 3 ； 破 碎 机的声级大于 1 0 0 d B； 振动筛 的声级大于 1 1 0 d B； 为 控制生产中成品砂的含泥指标 ， 冲洗水 中有用颗粒流 失达 1 0 3 0 。因此为控制 和降低 生产对 环境 的 污染 ， 首先应从设备选型和工艺设计上进行控制， 其次 还要进行详细的环保设计， 并对施工和运行管理提出 满足环保要求的技术措施和管理措施 。 2 1 设备选 型和技术设计 中的环保 措施 砂石加工设备大多是强烈的噪声源和尘源， 对周 围环境产生污染 ， 对生产人员健康产生威胁， 在系统设 备选型和技术设计时应预先考虑。 ( 1 )破碎机 的选择 ， 应在满足工艺确定 的破碎 比 前提下 ， 同类设备尽量选择重心低 、 转子或辐板运动幅 度小 、 防护性能优 良的的设备 ， 从源头将噪音控制在最 小程度。 ( 2 )振动筛在保证筛分效率的基础上 ， 筛 网尽量 选择减震效果好的聚氨酯筛网。 ( 3 )在系统规划阶段就要从环保理念出发， 将系 统的位置选择在距离办公生活设施和居民区较远的地 方 ， 同时破碎筛分车间尽量选择在山凹区域， 避免扬尘 和噪音扩散 。 ( 4 )设备安放的基础在设计时应采用能够降低设 备振动的结构形式 ， 或采用有利 于减弱设备振动 的新 材料。 2 2 干法生产工艺中的环保设计 对干法生产 ， 特别是颗粒致密原料生产时 ， 产生的 粉尘量更为严重。为降低噪音和粉尘量 ， 国外的砂石 加工厂为了使其满足环保要求 ， 大多采用全干法生产。 整个生产线为全密封设计 ， 对产生的粉尘采用风机和 收尘器进行回收 ， 并采用分选机进行分级 ， 对有用 的粗 颗粒进行 回收利用 。国内过去主要在破碎机的进 出口 部位采用洒水除尘 ， 近年随着环保意识的提高 ， 一些采 用干法生产的砂石加工系统对破碎筛分设备也采用全 密封环保设计 。图 1 为 国内某工程采用干法生产的工 艺 流程 图 。 初 图 1 骨料干法生产流程示意( 单位 ： m m) 2 3 湿法生产工艺 中的环保设计 为使成品骨料含泥量满足质量要求和调整砂 中石 粉的含量 ， 对生产量大 、 原料中泥团和软弱颗粒不易剔 除的系统 ， 一般在工艺设计时， 采用筛面加水冲洗和洗 石工艺 ； 对成品砂 ， 为保证粒度模数和砂 中石粉含量的 要求 ， 国内大多采用掺配调整工艺。棒磨机和立式 冲 击破碎机生产的半成 品砂首先采用螺旋洗砂机洗去多 余的石粉 ( 或泥土) ， 在洗选过程 中有大量的有用细颗 粒流失 ， 为减少石粉 ( 或泥土) 的对外排放量 ， 提高经 济性 ， 大多对冲洗废水和流失的细颗粒加以回收利用 ， 外排的废水要求达到国家二级排放标准。 ( 1 )石粉回收工艺 。石粉回收处理的废水主要为 来 自最后一级筛分 ( 一般为立破制砂的检查筛分) 和 棒磨机制砂洗砂的溢流水， 砂的洗选 目的是去除砂 中 人 民 长 江 2 0 1 0 fr - 小于 O 0 8 m m 细粉 ( 或泥 ) ， 同时也 使大量 0 0 8 1 6 0 m m的中细颗粒流失。为了对流失的中细颗粒 回 收再利用， 采用先将上述两部分废水集中收集在沉砂 斗( 池) 中混合浓缩 ， 浓缩后的砂浆用砂泵输送至专用 设备进行处理。二滩工程采用的细砂 回收工艺是将浓 缩的砂浆送至成套设备顶部 的水力旋流器进行再浓 缩， 旋流器的溢流水( 一级污水) 返回锥形沉砂斗再处 理， 旋流器浓缩后的砂浆进入固定筛用清水反复清洗， 大于 1 2 m m粗砂进入两套惯性振动脱水筛脱水 ， 然 后送往砂料罐。冲洗分级后的细砂连水及粗砂冲洗后 的二级废水进入真空脱水装置下的锥形水力沉砂斗内 浓缩 ， 再次用砂泵送往真空脱水装置上方 的水力旋流 器再浓缩， 浓缩砂浆进入真空脱水装置脱水， 干砂 由螺 旋机送往砂罐 ， 通过真空滤网的部分细砂通过 自重进 入其下的锥形沉砂斗再次浓缩 回收利用。两个沉砂斗 的溢流水排入沉淀池沉淀。使对外排放 的废料大大减 少 。乌江构皮滩水电站和彭水水电站砂石系统均采用 美国德瑞克公司的细砂回收装置进行 回收， 其将收集 浓缩后的砂浆用砂泵送入细砂 回收装置上部的旋流器 进行浓缩 ， 上部溢流水进入竖流沉淀池沉淀处理， 浓缩 后浆液进入下部高频直线振动脱水筛脱水， 剩余污水 也进入竖流沉淀池沉淀处理。 ( 2 )废水处理与回收工艺。人工砂石在生产过程 中排放废水 的处理方式一般有如下两种 ： 采用 预 沉沉淀的处理方案， 对预沉过程 中排放的废渣进行 机械脱水 ， 从 中提取可回收利用的细砂和石粉 ， 并配置 相当容积的废渣脱水池 ， 对机械脱水过程中排放的废 渣和沉淀池排放的废渣采取自然存放脱水的方式； 对系统排放的废水先进行浓缩 ， 对浓缩达到一定浓度 的废渣进行机械脱水 ， 浓缩池溢流水进入沉淀池澄清 ， 再对机械脱水分离出来的弃渣和沉淀池排放的石粉和 污泥进行最终机械脱水。 第 1种处理工艺 ， 可有效降低水体回收系统的投 资， 操作运行较简单 ， 但水体 回收利用率将受到限制， 实际运行时排放指标一般很难达到环保标准要求 ； 第 2种处理工艺， 虽然工程投资比第 1种方案高， 但 因机 械脱水干化不受天气和气温的影响， 运行效率高 ， 排放 指标容易满足要求。根据运行经验 ， 废水回收利用率 可达到 8 0 。 构皮滩水电站烂泥沟砂石系统采用 5台 X L Z 8 0 1 5 0 0板框式压滤机进行污泥处理 ， 其废水处理 与回收设计示意图见 图2 。 3 存在的问题及建议 目前 ， 我国水利水电事业正蓬勃发展， 一大批巨型 水电站陆续上马 ， 混凝土用量十分庞大 ， 人工骨料加工 处理能力一般都超过了2 0 0 0 t h ， 山场料的开采规模 超过了 5 0万 m 月。为了处理好资源开发与环境保 护的关系 ， 设计 、 业主 、 施工等参建各方都要有强烈的 环保意识。但有些工程环保意识薄弱 ， 特别是对人工 骨料生产的环保投人不足 ， 致使一些运行承包商从 自 身利益出发 ， 在系统运行时不能严格执行设计标准 ， 经 常发生偷排现象 ， 对整个工程 的环境保护造成 了极大 的负面影响。 图 2构 皮 滩 烂 泥 沟砂 石 系统 污 水 处理 流 程 不 惹 ( 单 位 ： m m J 为了提高工程建设的环保意识 ， 需要从以下几方 面共同努力： ( 1 )采用先进的工艺技术和设备 ， 降低工程费用 ， 不断探索混凝土骨料干法生产工艺。推广湿法生产工 艺废水处理和循环利用的新工艺， 新技术。 ( 2 )制订水利水 电工程人工混凝土骨料生产环保 强制性规范、 标 准， 使 昆 凝土 骨料生产环保设计程序 化。 ( 3 )建议业主对人工骨料生产单列环保运行费， 减轻运行承包商的生产经营费用压力。 只有这样 ， 才能使我 国水利水 电工程建设的环保 水平上一个台阶， 真正实现绿色砂石工程 目标。 ( 编辑 ： 徐诗银) 第6期 张雄， 等： 浅析混凝土骨料生产对环境影响的技术对策 9l Te c hn i c a l c o un t e r me a s ur e s f o r e n v i r o n me nt a 1 i mpa c t s c a u s e d by c o nc r e t e a g g r e g a t e pr o d uc t i o n ZHANG Xi o ng，HU Ho n g mi n ( D e s i g n I n s t i t u t e ， C h a n i a n g W a t e r R e s o u r c e s C o m mi s s i o n ，W u h na 4 3 0 0 1 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： We s y s t e ma t i c a l l y a n a l y z e t h e t e c h n i c a l c o u n t e r me a s u r e s f o r r e d u c i n g e n v i r o n me n t a l i mp a c t s i n v a r i o u s p r o d u c t i o n s t a g e s o f a r t i fi c i a l a g g r e g a t e p r o d u c t i o n I n t h e p r o c e s s o f a r t i fi c i a l a g g r e g a t e mi n i n g ，me a s u r e s s h a l l b e t a k e n t o S O l V e t h e i s s u e s o f s l o p e s t a b i l i t y a n d s p o i l s t o c k p i l i n g t o a v o i d g e o l o g i c a l h a z a r d s a n d t h r e a t e n i n g t h e d o w n s t r e a m e c o l o g i c a l s a f e t y I n t h e p r o c e s s o f p r o d u c t i o n，t h e e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n me a s u r e s w i l l d i f f e r a c c o r d i n g l y b a s e d o n d i f f e r e n t t e c h n o l o g i c al c h a r a c t e r i s t i c s Fo r we t p r o c e s s ，mo t e a t t e n t i o n s h a l l b e p a i d o n s e w a g e d i s p o s a l me a s u r e s ，w h i l e d u s t c o n t r o l s h a l l b e s t r e s s e d f o r d r y p r o c e s s p r o d u c t i o n t o s t r e n g t h e n i t s p r o t e c t i o n a n d r e c y c l i n g Ke y wo r d s ：a r t i fi c i a l a g g r e g a t e ；e n v i ron me n t al p r o t e c t i o n；a g g r e g a t e p r o d u c t i o n；c r u s h i n g a n d s c r e e n i n g ；s e w a g e d i s p o s a l 一一 l一一， 一l ， ，l l ， ll ( 上接第 8 3页 ) 2 周俊华 ， 史培 军， 陈学友 ， 等 1 9 4 91 9 9 9年 西北 太平 洋热带 气旋 8 Y a h J Y， Z h a n g L ，e t a 1 C l ima t o l o g i c a l f e n t u r e s o f r a p i d l y i n t e n s i f - 活动时空分异研究 J 自然灾害学报 ， 2 0 0 2 ， 1 l ( 3 ) ： 4 4- 4 9 y i n gt r o p i c al c y c l o n e s i n N W P a c i fi c w e s t o f 1 3 5 。 E J J o u r n a l o f 3 周俊华， 史培军， 范一大， 等 西北太平洋热带气旋风险分析 J T r o p i c al M e t e o r o l o g y ， 1 9 9 8 ， 4 ( 1 ) ： 8 1 5 自然 灾害学报 ， 2 0 0 4 ， 1 3 ( 3 ) ： 1 4 61 5 1 9 温克 刚 中国气候 大典 ( 上 海卷 ，浙江卷 ，福建卷 ， 广 东卷) M J 4 叶 英 登陆 中国热带 气旋活动 的年代 际变化 分析 J 海 洋预 报 ， 北京 ： 气象出版社 ， 2 0 0 6 2 0 0 2 ， 1 9 ( 2 ) ： 2 33 0 1 O 中 国气 象局 热 带 气旋年 鉴 ( 2 0 0 1 ， 2 0 0 2 ，2 0 0 3 ，2 0 0 4，2 0 0 5) 5 陈香 ， 陈静不 同登 陆地 点 影响福 建 的 台风 灾 害时空特 征 分析 M 北京 ： 气象 出版社 ， 2 0 0 2 2 0 0 6 J 亚热带资源与环境 学报 ， 2 0 0 6 ， 1 ( 2 )： 5 56 1 1 1 王静爱 ， 徐伟 ， 史培军 ， 等2 0 0 0年 中国风沙 灾害的 时空格局与 6 K n u s o n T R，T u l e y a R E，K u r i h a r a YS i m u l a t e d i n c r e a s e o f h u r r i 一 危险性评价 J 自然 灾害学报 ， 2 0 0 1 ，1 0 ( 4 ) ： 1 7 c a n e i n t e n s i t i e s i n a C O 2 w a r me d c l i m a t e J S c i e n c e，1 9 9 8， 2 7 9： 1 2 林炳 荣近 1 0年 福建 台风 灾 害分析 J 福 建地 理 ，1 9 9 4， 1 4 1 0 1 81 0 2 0 ( 2 ) ： 2 l 一2 8 7 H e n d e r s o n s e l l e r s ， Z h a n g A H， B e r z G， e t a 1 T r o p i c a l c y c l o n e s a n d 1 3 黄嘉佑气象统计分析与预报 方法 M 北京： 气象出版社， g l o b a l c l ima t e c h a n g e ：a p o s t I p c c a s s e s s m e n t J B u l 1 A m e r Me 1 9 9 0 t e o r o 1 S e c ，1 9 9 8 ， 7 9： 1 9 3 8 ( 编辑 ： 刘忠清 ) The ha z a r d a s s e s s me nt o f t y p ho o n i n s o u t he a s t c o a s t a l a r e a s o f Ch i na Z H A N G L i j i a ， L I U Mi n ， L U Mi n ， Q U A N R u i s o n g ( Mi n i s t r y o fE d u c a t i o n K e y L a b o r a t o r y o fG e o g r a p h y I n f o r m a t i o n S c i e n c e ， E a s t C h i n a N o r m a l U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 6 2 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ba s e d o n t h e d a t a o f t y p h o o n s i n 1 9 9 02 0 0 7，w e e s t a b l i s h d a t a b a s e o n t y p h o o n d i s a s t e r i n s o u t h e a s t a r e a s o f C h i n a a nd a n a l y z e t he i n t e n s i t y，mo v e me nt p a t h a n d d i s t ribu t i o n o f t y p h o o n ha z a r d f a c t o r s We s e l e c t e d t h e t y ph o o n i n d uc e d s t r o ng wi n d，a 2 4一h o u r r a i n f a l l ，s t o r m s u r g e a n d d i s a s t e r n u mb e r a s e v a l u a t i o n i n d i c a t o r s ，a n d c a l c u l a t e d t h e d i s a s t e r s u bi n d e x a n d c o mp i l e d t h e h a z a r d d i s t ri b u t i o n ma p o f t y p h o o n d i s a s t e r i n s o u t h e a s t e r n c o a s t a l a r e a s d u rin g 1 9 9 0 2 0 0 7 T h e r e s u l t s s h o w t h a t s o u t h c o a s t a l a r e a s o f Z h e j i a n g a n d F u j i a n P r o v i n c e s a n d m o s t p a r t s o f G u a n g d o n g P r o v i n c e a r e m o s t a f f e c t e d ，w h i l e n o rt h Z h e j i a n g P r o v i n c e ， i n l a n d a r e a s a n d S h a n g h a i a r e l e s s a f f e c t e d ， w h i c h a r e c l o s e l y r e l a t e d t o t h e i n t e n s i t y a n d f r e q u e n c y o f t y p h o o n l a n d f a l 1 T h e m o s t d a n g e r o u s a r e a s a r e t h e c o a s t a l are a s t o t h e s o u t h o f T a i z h o u C i t y ， Z h e j i a n g P r o v i n c e a n d t h e l e s s d a n g e r o u s a r e a s a r e t h e i n l a n d a r e a s o f Z h e j i a n g ， F u j i a n a n d G u a n g d o n g P r o v i n c e s T h e s u b i n d e x i s d e c r e a s i n g f r o m c o a s t a l a r e a s t o i n l a n d a r e a s Ke y wor d s：t y p h o o n；ha z a r d f a c t o r ；ha z ard a s s e s s me n t ；s o ut h e a s t c o a s t a l a r e a s o f Chi n a