Επιπτώσεις και Επαναχρησιμοποίηση Λυμάτων από Μονάδες Παραγωγής Σκυροδέματος

Επισκόπηση

Η μεγάλης κλίμακας παραγωγή έτοιμου σκυροδέματος παράγει τεράστιους όγκους αλκαλικών λυμάτων από πλύσιμο φορτηγών ανάμειξης, επεξεργασία υπολειμμάτων σκυροδέματος και καθαρισμό αυλής. Η μη ελεγχόμενη απόρριψη προκαλεί σπατάλη των υδάτινων πόρων και μόλυνση του εδάφους και των υπόγειων υδάτων. Η άμεση επαναχρησιμοποίηση των μη επεξεργασμένων λυμάτων για την ανάμειξη σκυροδέματος φέρνει κρυφούς κινδύνους για την ποιοτική επεξεργασία του σκυροδέματος που επιτρέπει την ανακύκλωση των λυμάτων, αποφέροντας οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη για τους χειριστές των μονάδων παρτίδας.

1. Πηγές & Χαρακτηριστικά ποιότητας νερού λυμάτων μονάδας παρτίδας

(1) Κύριες πηγές λυμάτων

①　Λύματα που παράγονται κατά τον διαχωρισμό απορριμμάτων σκυροδέματος με διαχωριστές άμμου και χαλίκι
②　Νερό πλύσης για μίξερ και φορτηγά μίξερ
③　Πλύσιμο λυμάτων αυλής
④　 Μερικό νερό της βροχής που ρέει σε λάκκους συλλογής λυμάτων

(2) Τυπικά χαρακτηριστικά ποιότητας νερού

Δείγματα δοκιμής που συλλέχθηκαν από λειτουργικές μονάδες παρτίδας δείχνουν:

①　Η τιμή του pH φτάνει το 12,5--12,8, έντονα αλκαλικό

②　Υψηλή περιεκτικότητα σε αδιάλυτα στερεά που υπερβαίνει κατά πολύ τα όρια που καθορίζονται στο πρότυπο νερού ανάμιξης σκυροδέματος JGJ63-2006

③　Αυξημένη συνολική περιεκτικότητα σε αλκάλια. Τα χλωριούχα και θειικά ιόντα γενικά παραμένουν εντός τυπικών ορίων.

2. Κίνδυνοι επαναχρησιμοποίησης μη επεξεργασμένων αλκαλικών λυμάτων για ανάμειξη σκυροδέματος

Εάν τα ακατέργαστα λύματα υψηλού pH υιοθετηθούν απευθείας ως νερό ανάμιξης, θα προκύψουν πολλαπλές αρνητικές επιπτώσεις στην απόδοση του σκυροδέματος:

(1) Κίνδυνος αντίδρασης αλκαλίου-συσσωματώματος

Όταν το pH υπερβαίνει το 12,5, το πυρίτιο διαλύεται σημαντικά από τα αλκαλικά αντιδραστικά συσσωματώματα. Αυτό μπορεί να προκαλέσει αντίδραση αλκαλικών αδρανών μέσα στο σκυρόδεμα, με αποτέλεσμα τη διόγκωση του όγκου, το ράγισμα και τη μειωμένη μακροπρόθεσμη αντοχή.

(2) Διαταραγμένη ανάπτυξη δύναμης

Οι συνθήκες υψηλής αλκαλικότητας επιταχύνουν την αύξηση της αντοχής σε νεαρή ηλικία, αλλά περιορίζουν την ενυδάτωση του τσιμέντου σε μεταγενέστερο στάδιο. Βλάπτει την όψιμη ανάπτυξη αντοχής του σκυροδέματος. Κάτω από συνθήκες χαμηλής περιεκτικότητας σε αλκάλια, τα προϊόντα ενυδάτωσης ευνοούν τη μακροπρόθεσμη βελτίωση της αντοχής.

(3) Ζητήματα συμβατότητας με πολυκαρβοξυλικούς υπερρευστοποιητές

Η περίσσεια αλκαλίων μειώνει την αποτελεσματικότητα των υπερρευστοποιητών. Οδηγεί σε μειωμένη εργασιμότητα, συντομότερο χρόνο πήξης, ταχύτερη απώλεια καθίζησης και δημιουργεί κατασκευαστικές δυσκολίες ειδικά για αντλούμενο σκυρόδεμα.

(4) Αρνητική επίδραση που προκαλείται από αδιάλυτα αιωρούμενα στερεά

Τα λεπτά αδιάλυτα σωματίδια υψηλής περιεκτικότητας αυξάνουν τη ζήτηση νερού για φρέσκο ​​σκυρόδεμα, εξασθενούν τη σύνδεση μεταξύ αδρανών και τσιμεντοπολτού και προσροφούν τα πρόσμικτα, μειώνοντας περαιτέρω την εργασιμότητα και τις μηχανικές ιδιότητες του σκυροδέματος.

Αναφορά: Δεδομένα δοκιμής και ανάλυση που παρατίθενται απόΕπίδραση των λυμάτων της μονάδας παρτίδας στην απόδοση του σκυροδέματος και στην αξιοποίησή του στην ανακύκλωση.

3. Διάλυμα επεξεργασίας: Διήθηση υπό πίεση + εξουδετέρωση αερίου CO2

Για την εξάλειψη των παραπάνω κινδύνων, το ενσωματωμένο αυτόματο σύστημα αποχέτευσης σε ανακυκλωμένο νερό συνδυάζει διαχωρισμό στερεού και υγρού με πρέσσα θαλάμου και εξουδετέρωση αέριας φάσης CO2.

(1) Βασική ροή διεργασίας

①　Ακατέργαστα λύματα εισέρχονται στη δεξαμενή λυμάτων → παραδίδονται απόαντλία εμβόλου υψηλής πίεσηςναφίλτρο πρέσαςγια διαχωρισμό στερεών και υγρών. Τα αδιάλυτα στερεά απομακρύνονται ως κέικ φίλτρου.

②　Το διήθημα ρέει στη δεξαμενή ακατέργαστου νερού, αντλείται στον αντιδραστήρα για ψεκασμό καιαντιδρά πλήρως με το εγχυόμενο αέριο CO2.

③　Εξουδετερωμένο νερό ρέει σε κεκλιμένη δεξαμενή καθίζησης πλακών. διαυγές νερό υπερχειλίζει στη δεξαμενή καθαρού νερού για επαναχρησιμοποίηση.

④　Πλήρης αυτόματος έλεγχος μέσω online παρακολούθησης pH και αισθητήρων στάθμης υγρού.

(2) Ποιότητα νερού μετά την επεξεργασία

Μετά από διαχωρισμό φίλτρου και εξουδετέρωση CO2:

Το ①　pH προσαρμόζεται στο ουδέτερο εύρος γύρω στο 7,0

②　Οι αδιάλυτες ουσίες, οι διαλυτές ουσίες και η συνολική περιεκτικότητα σε αλκάλια μειώνονται σημαντικά

③　Το επεξεργασμένο ανακυκλωμένο νερό πληροί τις απαιτήσεις του προτύπου JGJ63-2006 Concrete Mixing-Water και GB/T19923-2005 Επαναχρησιμοποίησης ανακυκλωμένου νερού για βιομηχανικές πηγές νερού και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για ανάμειξη σκυροδέματος και πλύσιμο φορτηγών.

4. Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα εξουδετέρωσης του CO2

Οι εργαστηριακές δοκιμές προσδιορίζουν τρεις κρίσιμες παραμέτρους λειτουργίας για βέλτιστη απόδοση εξουδετέρωσης:

(1) Πίεση νερού εισόδου: Καλύτερη απόδοση στα 0,3 MPa. Η περαιτέρω αύξηση της πίεσης φέρνει περιορισμένη βελτίωση αλλά αυξάνει την κατανάλωση ενέργειας.

(2) Ρυθμός ροής νερού: Η βέλτιστη ικανότητα επεξεργασίας φτάνει τα 30 m³/h υπό συνθήκες δοκιμής.

(3) Πίεση αερίου CO2: Συνιστώμενο σημείο ρύθμισης στα 0,05 MPa.

Σημείωση: Όταν δύο από αυτές τις τρεις παραμέτρους αλλάζουν, η τρίτη θα πρέπει να ρυθμιστεί ανάλογα για να διατηρείται σταθερή η αποτελεσματικότητα εξουδετέρωσης.

5. Κατανάλωση & συνολικό κόστος λειτουργίας

(1) Μέση κατανάλωση CO₂: 1,39 kg ανά κυβικό μέτρο λυμάτων, μέση αναλογία χρήσης CO₂ περίπου. 80,3%.

(2) Κόστος υλικού: 2,0-2,7 CNY/m³. κόστος κατανάλωσης ενέργειας: 0,25-0,35 CNY/m³.

(3) Το συνολικό κόστος επεξεργασίας είναι ανταγωνιστικό σε σύγκριση με την αγορά γλυκού βιομηχανικού νερού για παραγωγή εργοστασίων παρτίδας. Συμπέρασμα Τα μη επεξεργασμένα υψηλά αλκαλικά λύματα μονάδας παρτίδας δεν μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν άμεσα για ανάμιξη σκυροδέματος λόγω των κινδύνων ανθεκτικότητας και εργασιμότητας. Η συνδυασμένη διαδικασία διαχωρισμού στερεού-υγρού φίλτρου και εξουδετέρωσης αερίου CO2 μπορεί να μετατρέψει τα λύματα υψηλού pH σε κατάλληλο ανακτημένο νερό. Πραγματοποιεί επιτόπια ανακύκλωση λυμάτων και σχεδόν μηδενική απόρριψη, παρέχοντας απτά οικονομικά οφέλη, μειώνοντας ταυτόχρονα την κατανάλωση νερού και τη ρύπανση του περιβάλλοντος για τους παραγωγούς έτοιμου μείγματος.

Πηγή:Προσαρμογή από το χαρτίΕπίδραση των λυμάτων της μονάδας παρτίδας στην απόδοση του σκυροδέματοςκαι η αξιοποίηση της ανακύκλωσης (Huang Haicheng, et al., Zhejiang Sinou Environmental Protection  Equipment Co., Ltd.)