搅拌站液体和固体废弃物处理技术的研究

作者：江湖笑笑生目 录1绪论11.1选题背景11.2相关领域国外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础21.3本文研究的内容和目标62 搅拌站液体和固体废弃物处理技术分析112.1 搅拌站液体和固体废弃物处理技术论述112.2搅拌站液体和固体废弃物处理技术的优势122.3搅拌站液体和固体废弃物处理技术路线122.4搅拌站废水对水泥性能的影响142.5搅拌站废水对中低强度等级泵送混凝土性能的影响212.6 技术、经济效益分析243搅拌站液体和固体废弃物处理技术发展的重点领域244关于搅拌站液体和固体废弃物处理技术研究建议255结论251绪论1.1选题背景近年来，随着我国工业化、城镇化进程的加快，商品混凝土行业的迅速发展，促使混凝土的用量日益增多，同时混凝土搅拌站因生产过程中产生的固体废弃物和搅拌站废水也随之增加，随意堆存固体废弃物和排放废水，不仅造成资源浪费，而且对环境造成较大污染。因此，搅拌站的固体废弃物和废水的资源化利用一直受到人们的高度重视，而将沉清后的废水按一定比例与自来水混合再作为混凝土拌合水使用，是搅拌站废水资源化利用的最有效途径。搅拌站废水具有强碱性，而且废水中含有水泥、矿渣、微粉等水硬性胶凝材料，由于长期缺乏科学的管理体系和配套的处理、处置技术，大量的废水直接排入下水道，造成清洁的水源被污染呈碱性，废水中的微粉颗粒淤积硬化后堵塞下水道，并产生新的废渣，必须不断地花费大量的人力物力清理下水道。因此，搅拌站生产过程中产生的废水不可能通过长距离输送作集中式处理，而且不能贮存，最理想的办法就是尽量在生产过程中实行随弃随用的原则，在保证新产品质量的情况下，采取技术措施对搅拌站废水进行充分的循环利用，有效控制搅拌站废水的排放，有利于保护环境。混凝土拌合水是水泥水化反应的重要组分之一，目前，中国的水泥年产量已经超过7亿吨，超过世界水泥产量的一半，每年拌制如此巨大数量的水泥混凝土将耗费数亿吨水，据统计，以一个公司每年生产混凝土15万m计算，仅清洗运输、搅拌及泵送设备所形成的废水，每天高达20m，从搅拌站综合利用的现状来看，这些废水大都应用在中低强度等级混凝土上，而且大多数研究只对某个中低强度等级混凝土的力学性能方面或者耐久性性能方面进行了研究，缺乏科学系统的对比研究，对于将废水应用于高强度等级混凝土上研究较少，特别是对不同矿物掺合料配制的高强混凝土性能的影响，研究更少。有鉴于此，将搅拌站废水回用对高中低强度等级混凝土性能的影响做系统分析；同时将废水对不同矿物掺合料配制的高强度等级混凝土性能的影响做系统研究是本课题研究的重点，这对混凝土搅拌站在生产过程中的废水实行零排放具有重要意义。在满足混凝土强度及其它指标要求的情况下，适当将沉清后的搅拌站废水按一定比例与自来水混合再作为混凝土拌合水拌入混凝土中，能降低混凝土的生产成本，取得良好的经济效益。搅拌站废水按一定比例与自来水混合后掺入中低强度等级混凝土，对中低强度等级混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性性能的影响进行研究。搅拌站废水按一定比例与自来水混合后掺入高强度等级混凝土，对高强度等级混凝土投料顺序、配合比、拌合物性能、力学性能和耐久性性能的影响进行系究。两组不同的矿物掺合料(有硅灰组和无硅灰组)配制的C80高强混凝土在水胶比相同的情况下，搅拌站废水按一定比例与自来水混合后掺入混凝土后，对混凝土拌合物性能、力学性能及耐久性性能的影响。并通过XRD和SEM测试掺废水的水泥净浆与自来水拌制的水泥净浆的微观结构，探讨其作用机理，找出两组不同掺和料混凝土在早期和后期强度差异及变化规律。1.2相关领域国外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础1.2.1 国内研究现状及水平 有关资料显示，我国搅拌站废水回收利用率为75%左右，同比德国回收利用率为95%左右、口本回收利用率92%左右，我国相对较低。所以我国提高搅拌站废水综合利用率，使搅拌站环保和节水相得益彰。我国现阶段对搅拌站废水回收利用的研究，主要在以下方面:(1)搅拌站混凝土废水处理循环系统的研究。目前，国内各搅拌站基本上都建有废水循环池，以便对搅拌站废水回收利用。专家学者认为对搅拌站废水的回收利用分为两种方法:一种方法是对施工过程中产生的混凝土冲洗废水进行妥善处理，运用工程技术手段和科学处理工艺，将废水中的悬浮物浓度降低，中和其pH值，使废水达到符合国家排放标准水质要求的成品水。另一种方法是搅拌站根据其生产规模设置混凝土拌合物分离装置，将拌合物进行回收及分离处理后，泥浆流入废水池进行2级稀释沉淀、澄清，最后得到的废水按一定比例与自来水混合后作为混凝土拌合水使用。(2) 随着混凝土搅拌站废水处理技术的不断发展，国内学者对搅拌站废水对水泥性能的影响也有一些研究。如刘伟在2008年对搅拌站废水掺入4种水泥(南华P.II 42.5,骏马P.II 42.5、南华P.O 42.5、华宏P.O 42.5)后得到的结论为回收水对水泥标准稠度用水量、凝结时间与安定性有一定影响，但各测试值都在水泥标准要求的范围内，回收水对水泥的抗折强度及抗压强度影响不大。(3)搅拌站废水对混凝土性能影响的研究。目前，国内在搅拌站废水对混凝土性能的影响已有一些研究，但大都集中在中低强度混凝土方面，而且不太系统。对于高强混凝土性能的影响研究相对较少，特别是对不同矿物掺合料配制的高强混凝土性能的影响，研究更少。国内专家学者在搅拌站废水对中低强度等级混凝土性能影响方面研究所得出的结论主要在以下三方面:废水掺入对中低强度等级混凝土的拌合物性能影响。张意，陈家全等人得出的试验结果是对于中低强度等级的混凝土坍落度随废水掺量的增加而逐渐减小，且坍落度经时损失大。冷发光、李建章等人对C30和C40混凝土拌合性能研究的试验数据得出的结论为掺搅拌站废水拌制的混凝土初始坍落度值与自来水拌制的混凝土差异不大；搅拌站废水拌制的混凝土坍落度经时损失较自来水拌制的混凝土小，且废水的pH值越高，混凝土的经时损失越小。废水掺入对中低强度等级混凝土的力学性能影响。由于各搅拌站废水的具体化学成份有些差异，而且各试验所设计的混凝土强度等级不同，得出的结论可能有一些差异。如曾光，张玉平等人根据实验得出:对于C30和C40混凝土，废水的掺量对混凝土抗压强度影响较为明显，随着废水掺量的增加混凝土抗压强度下降，而且下降幅度越来越大。姚志玉，张冬原在废水对混凝土强度和耐久性的影响文中得出:对于C20混凝土，当废水掺量占混凝土拌合水的30%时，混凝土3d, 7d和28d的强度均为最高，当全掺废水时，混凝土强度最低，其他掺量时，强度值差异不大。对于C30混凝土，3d和28d强度，废水掺量为40%时强度最高，不掺废水时混凝土强度最低；7d强度，废水掺量为30%时强度最高，不掺废水时混凝土强度最低。对于C35混凝土，废水掺量为20%时，混凝土3d, 7d,和28d的强度最高，废水其他掺量时，混凝土强度值变化不大。李建章、冷发光等人对中低强度力学性能研究得到:掺废水配制的混凝土抗压强度与自来水配制的平均值接近，但轴压强度和抗折强度略高于自来水配制的混凝土，而且采用废水配制的混凝土抗压强度的变异系数小于自来水配制的混凝土。废水掺入对中低强度等级混凝土的耐久性性能影响。2005年丁威、冷发光等人研究得到掺搅拌站废水的混凝土在抗冻融、抗渗透和抗碳化方面与自来水拌制的混凝土差异较小，基本上对混凝土无不良影响。姚志玉研究的结论是掺搅拌站废水的混凝土与自来水拌制的混凝土对比，差异不太大；掺废水的混凝土试样抗冻融能力好于自来水拌制的混凝土试样。虽然我国现阶段对混凝土搅拌站废水回收利用的水平因各搅拌站的废水中的化学成分有些差异，难以系统地掌握废水的浓度，导致各搅拌站利用废水时要根据各自搅拌站废水特征不断地对废水进行化学分析，但是我国现阶段对废水处理系统可以普遍应用到各搅拌站；在确定废水的化学成分后，学者专家对于中低强度等级混凝土方面的研究结论也可以参考；本文也较为系统研究了废水掺入中低强度混凝土及高强混凝土后，对混凝土的性能影响进行了研究。混凝土拌合水是水泥水化反应的重要组分之一，目前，中国的水泥年产量已经超过7亿吨，超过世界水泥产量的一半，每年拌制如此巨大数量的水泥混凝土将耗费数亿吨水，据统计，以一个公司每年生产混凝土15万m计算，仅清洗运输、搅拌及泵送设备所形成的废水，每天高达20m，从搅拌站综合利用的现状来看，这些废水大都应用在中低强度等级混凝土上，而且大多数研究只对某个中低强度等级混凝土的力学性能方面或者耐久性性能方面进行了研究，缺乏科学系统的对比研究，对于将废水应用于高强度等级混凝土上研究较少，特别是对不同矿物掺合料配制的高强混凝土性能的影响，研究更少。有鉴于此，将搅拌站废水回用对高中低强度等级混凝土性能的影响做系统分析；同时将废水对不同矿物掺合料配制的高强度等级混凝土性能的影响做系统研究是本课题研究的重点，这对混凝土搅拌站在生产过程中的废水实行零排放具有重要意义。在满足混凝土强度及其它指标要求的情况下，适当将沉清后的搅拌站废水按一定比例与自来水混合再作为混凝土拌合水拌入混凝土中，能降低混凝土的生产成本，取得良好的经济效益。我国回收利用搅拌站废水的发展前景广阔，废水的综合利用不仅给搅拌站生产混凝土时节约成本，同时节约资源，保护环境，具有很高的经济级社会效益，值得合理应用。虽然我国现阶段对混凝土搅拌站废水回收利用的水平因各搅拌站的废水中的化学成分有些差异，难以系统地掌握废水的浓度，导致各搅拌站利用废水时要根据各自搅拌站废水特征不断地对废水进行化学分析，但是我国现阶段对废水处理系统可以普遍应用到各搅拌站；在确定废水的化学成分后，学者专家对于中低强度等级混凝土方面的研究结论也可以参考；本文也较为系统研究了废水掺入中低强度混凝土及高强混凝土后，对混凝土的性能影响进行了研究。我国回收利用搅拌站废水的发展前景广阔，废水的综合利用不仅给搅拌站生产混凝土时节约成本，同时节约资源，保护环境，具有很高的经济级社会效益，值得合理应用。1.2.2 国外研究现状及水平 通过查阅文献，在德国，混凝土工程技术的综合研究始于20世纪80年代，混凝土搅拌站废水的使用可以由施工监理部门来授权执行，为避免浪费和更好地利用废弃物，废弃的混凝土拌合物回收分离后的固体废弃物和搅拌站废水经过处理后，几乎都要重新被应用到预拌混凝土，这已作为一项法令必须执行。但这项法令并不允许将废水加入到加气混凝土和高强混凝土中，目前尚不完全清楚废水对这些特种混凝土在新拌和硬化后各种性能所造成的影响的原因。1991年9月，Dafstb制定的第一版“利用废水、混凝土残余物、砂浆残余物生产混凝土准则。依照该准则，在搅拌站废水使用前必须依照EN206-1检验其作为拌合水与集料的适应性。该准则允许在正常条件下废水中固体物质(主要由水泥水化产物、掺合料以及部分细砂组成)的含量不超过18kg/m3时可以重复利用；而在一些特殊条件下，例如短期使用的建筑，废水固体物质的含量不超过3 5 kg/m3时，即可作为混凝土拌合水使用，但规定在加气混凝土和高强混凝土中禁止使用废水。废水作为拌合水不仅考虑废水中悬浮物的数量，而且应考虑废水的陈化时间。一般说来，随着废水陈化时间的增长，水泥会进一步的水化，从而增加化学结合水和减少固体物质的密度。德国、口本也是将混凝土拌合物经过一系列的回收处理后再重复利用，具体的做法是用水进行冲洗剩余混凝土，冲洗得到的冲洗液即为可以回收的废水，而冲洗后剩下的集料将会系统地被回收，从新用来配制混凝土；然后通过试验室实验的结果对废水进行评估，当废水中固体物质的含量在1 0kg/m似下时将作为搅拌水配制混凝土的拌合水。废水掺入对中低强度等级混凝土的拌合物性能影响:2005年JorgRickert，Horst Grube等人提出，用搅拌站废水配制的中低强度等级混凝土与自来水配制