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水磨石廢漿的收集與循環利用

發布日期:2015-03-06  作者:  來源:

 
水磨石廢漿的收集與循環利用
沈菊芳 陸曉江(江蘇嘉洋華聯建筑裝飾有限公司) 
張建忠(常熟市建筑管理處)
  :為使現澆水磨石在磨光過程中產生的大量廢漿做到廢物利用,減少環境污染,我們研究設計了從廢漿源頭到充分利用的整套廢漿收集與循環利用的裝置及系統。現經多個工程實踐取得了較理想的效果。
關鍵詞:水磨石、廢漿收集、循環利用
 
1  前言
水磨石整體面層色彩豐富、美觀大方、堅固耐用、經濟實惠,在學校、工廠、食堂等建筑中運用較多。但水磨石在磨光過程中,需要消耗大量的自來水,產生大量的廢漿。這些廢漿如果不加以處理任其自由流淌、排放,不僅浪費嚴重,而且嚴重污染環境。
據了解目前還沒有找到較好的解決水磨石地坪在磨光施工過程中環境污染與資源浪費的切實可行的方法,較普遍的做法方法只是將廢漿通過磚砌溝槽等導入室外簡單挖掘的土坑或磚砌池中, 待沉淀后將面層清水排入周圍土壤中或城市污水管網中,而沉淀物往往就地進行深埋或運至指定地點統一處理等。這樣處理雖然對污水橫流有所控制,但資源沒有得到有效利用,且直接深埋仍然存在一定的環境污染;外運至指定地點統一處理,費用較高。
為節約資源、保護環境,我們對水磨石廢液料的收集、處理與利用進行了一些有意義的探索。
 
2  廢漿的收集、處理與循環利用系統的策劃與設計
要克服水磨石廢漿任意流淌、資源浪費等一系列問題,首先是建立一個經濟實用的的收集、處理系統,使廢漿從磨光源頭有組織的導排至室外指定的位置,在此基礎上對廢漿進行有效處理,并在后序的施工中,將處理后的漿料及時加以消化利用。
2.1收集系統的策劃與設計
廢漿收集系統從平面與立面兩個方面進行策劃與設計。
2.1.1平面圍擋設計
要確保廢漿收集徹底、及時、快捷、經濟,首先要了解水磨石地坪磨光時每臺磨光機單位時間產生的廢液量大小,并在此基礎上進行合理的平、立面分區,選擇合理的收集池。
常用的打磨機正常削磨效率為:初磨7-10m2/h,精磨為25-35m2/h,配套的冷卻水管均為¢15的軟管。而公稱直徑為¢15的軟管在工作壓力時,其額定流量為0.15-0.2L/S,即每小時水流量理論值為0.54 m3-0.72m3。 我們分別在現場不同樓層面進行水流量實測,其流量平均約為0.57——0.62 m3/h,均在其理論值范圍中。為便于計算方便,我們取0.6 m3/h來進行分析。按常規磨掉5mm厚度的石料計,這樣,水磨石地坪在初磨過程中產生的廢漿體積約為0.065m3/m2;在精磨過程時產生的廢漿體積約為0.02m3/m2。
收集到這些基本參數后,再根據工程實際磨光面積、分布情況、施工工期等,確定打磨的機具數量情況,就能大致確定出單位時間的廢漿量,進而對打磨平面進行分區,合理安排立面排水管的大致分布位置、數量,計算出廢漿收集池的容積大小。
確定分區與排漿口位置后,在樓、地面不同材料面層交界處、樓梯口、樓面預留洞口邊緣等部位,設置高出樓地面200-300mm的磚砌擋墻。目的是防止磨機圓盤摔漿污染周邊環境,同時使廢漿順著圍擋自然流淌至排漿口,進入排漿管道。因此,地坪磨光施工時,應從排漿口開始逐漸向四周擴散。必要時可借助工具將廢漿導入排漿口 。
2.1.2立面豎向收漿管路布置設計
為使各層樓地面的廢漿都能順利通過排漿口排至廢漿收集池中,收漿管路策劃設計包括豎向總立管、各樓面支管和連接總立管與支管的三通。
IMG_256總立管和樓面支管開孔的具體位置應選擇在樓板受力較小、同一個水磨石分格內。開孔時應避免損傷鋼筋,減少震動。孔口呈喇叭狀,便于排漿。  
考慮到水磨石廢漿具有一定的粘稠性,為便于導排順暢,收漿管應選擇比計算的排水管直徑稍大一些,布置在作業區域中部且靠近收集池的位置。當作業區域較大或有多棟建筑時,為方便導排迅速,一般按30米半徑或每棟建筑設置一個收漿管,在收漿管出口處并成一根水平管進入收集池,如圖 2.1.2所示。                      圖2.1.2廢液收集系統示意圖
2.2廢液處理系統的策劃與設計
廢漿處理策劃,主要是設計一種快速、方便、經濟、環保、高效的廢漿處理工藝流程,使收集下來的廢漿最大限度的漿水分離,滿足后續的回收利用需要。
根據廢漿實際夾雜的成分,廢漿處理分為垃圾分離和漿水分離兩步。
2.2.1垃圾分離
在水磨石頭遍磨光時,廢漿中會夾雜著松散掉落的石子和水泥疙瘩等建筑垃圾,隨著廢漿排出。為防止其降低廢漿沉淀物的品質,影響漿料的有效利用,應先將這部分建筑垃圾在進入沉淀池之前分離出來。我們的做法是:在沉淀池的內、位于排漿管出口處正下方位置設置一個初濾裝置。通過該裝置,可以把大部分較大顆粒的沉淀物分離出來,按垃圾進行處理。                       
2.2.2漿水分離。                            
漿水分離的目的是將廢漿中的漿料沉于池底、清水浮于面層,使漿、水可以分別加以重復利用。為此,我們順著廢漿流動方向,設置多個沉淀池,分別稱為初沉池、中間池及清水池。中間池根據同時工作的磨光機具數量的多少而適當進行增減。在這些沉淀池之間設置多道不同密目的濾擋板,使廢漿中的不同粒徑的顆粒被分級攔截,沉淀于不同池中,方便以后不同的利用需要。同時,還可逐級降低池中的懸浮物含量,使漿水分離更徹底。
2.3廢液回收利用系統策劃與設計
2.3.1沉淀池的廢水循環利用
IMG_257檢測進入初沉池漿料的PH值,基本上在10左右 ,而經過多道濾擋沉淀處理后,進入到最后清水池中的廢水則較清澈,此時測出的PH值介于8.2-9.0之間,呈弱堿性。雖然不適合作灌溉用水(PH=5.5-8.5),不宜直接排放,但能夠滿足建筑施工用水要求(PH=6.0-9.0),可作為水磨石磨光的循環用水,或拌制砂漿、沖洗等施工用水。
為使清水池中的水循環用于水磨石地坪磨光施工中,簡便方法是:借助土建施工用水系統,將清水及時用泵抽至工地上事先已設置的施工用水儲水池中,磨光機與各樓層供水龍頭連接即可。如果工地上沒有設置專門的施工用水儲水池,則可按圖2.3.1所示的自動控制供水系統來做到清水回用。                 圖2.3.1清水回用系統示意圖  
自動控制供水系統由廢水供應和自來水補給兩部分有機結合而成,主要由上水管、電磁閥、液位開關、潛水泵等組成。上水管采用¢25PPR管,接入各樓層面,在樓層面1米處設置水龍頭,再用¢15軟管接入磨光機。水泵型號可根據供水高度和水泵揚程、流量等參數合理選擇。兩部分之間利用電磁閥和液位開關的自動切換來實現供水。
位于清水池的一端安裝水泵,當清水池水位達到設定的高限水位時,只要磨光機工作,液位開關發出信號,就會自動啟動水泵并關閉自來水供水電磁閥;當水位達到設定的低限水位時,液位開關發出信號,自動關閉水泵并打開自來水供水電磁閥。該系統既能優先利用廢水,又能保證連續磨光供水。如果臨時需要回用其它水池已澄清的清水時,也可通過人工控制水泵放置位置和手動開啟系統來實現。                                  
2.3.2漿料回收利用
漿料,是指廢漿沉入沉淀池中的那些沉淀物。這些漿料由于通過了垃圾分離和分級濾擋處理,雜質少,更細膩,粘稠度更大,粘附力更強。其大部分沉淀于初沉池及中間池。經過分析,其成分主要包括石英石、水泥石粉末和水。另有微量的顏料、分格條(銅條、玻璃條等)的磨細粉末。
漿料細度一般在0.4mm以下,具有良好的保水性,與石灰膏相似;除了微量的顏料外,其成分也與石灰膏相似,因此,我們嘗試將其替代石膏用于建筑砂漿與建筑膩子中。
通過大量實驗數據表明,在水泥砂漿中摻入適量的水磨石廢漿,可以改善其和易性而不降低其強度。通過現場實際操作的性能對比試驗,同一人,用摻有適量水磨石漿料的水泥砂漿與普通水泥砂漿在砌筑和抹灰操作時,其工效均略有提高,操作人員反映,摻漿料的水泥砂漿比較爽滑,操作手感好,與水泥石灰砂漿相似。而在水泥石灰砂漿中,以水磨石漿料替代石灰膏后,強度未降低,和易性未有變化,與摻了石灰膏的砂漿相似,且常規水泥石灰砂漿抹灰表面往往出現少量收縮裂縫,而用水磨石漿料替代石灰膏拌合的水泥砂漿抹灰表面卻未見任何裂紋。
而其中細度在0.15mm及以下的的漿料顆料手感更加細膩爽滑,除了可以做建筑砂漿外,還可以用在建筑內墻的第一遍膩子中,替代雙飛粉(即純度98%的碳酸鈣粉,在膩子中主要是做填充骨料),用其制作的膩子經試驗檢測完全滿足《建筑室內用膩子》JG/T3049行業標準要求。
因漿料在砂漿和建筑膩子中摻量較少,現場實際運用后發現,其微量的顏料等均可忽略。
 
3  工程實踐
IMG_258近幾年,我們在幾個水磨石工程中均采用了上述方法對水磨石的漿料進行了收集、處理與回收利用,取得了較好的經濟效益、社會與環保效果,比較典型的是某中心小學裝飾工程。
3.1工程概況
常熟某中心小學裝飾工程,由三棟教學樓、行知樓、正修樓、圖書館報告廳共六棟、均為四層的單體建筑加連廊組成。其中三棟教學樓、行知樓及其連廓等有近10000m2的樓地面采用水磨石做面層。見圖3.1 所示。    
 
圖3.1:學校總平面示意圖。
                                
3.2前期策劃與廢漿收集
1)平、立面分區策劃與施工
IMG_259我們首先根據建筑層數、水磨石地坪的分布情況、工期需要、作業人員情況及經濟合理性等綜合考慮,選用4臺磨光機來同時操作。作業區域分成三個:第一個區域為南邊兩棟教學樓加其連廓部分,該部分的沉淀池位于連廓中間的室外管網外的場地上;第二個區域為北邊的一棟教學行及其連接,再加行知樓的西邊區域,沉淀池位于連廓中部的室外場地上;第三個區域為行知樓西邊L型區域靠東端頭,沉淀池位于行知樓東端頭室外管網外的場地上。打磨順序為:第一區域→第二區域→第三區域。
各區域臨空走廓外側、區域分隔處、樓梯洞口等均用磚進行圍擋砌筑。
由于從教學樓最遠端至排漿口距離較長,磨光機數量較多,同時排漿較大,排漿管路的立管、支管我們選用¢200的PVC管,安裝于靠近沉淀池的連廓部位,如圖3.2所示。            圖3.2平面圍擋及立面導管安裝圖
為方便將平面的漿料導排至排漿口,我們用細木工板及木方制作了推擋板,作為漿料推擋輔助工具。為防止推擋板在趕漿時劃傷水磨石地坪,在細木工板底部用橡膠包裹。                                             
 
IMG_2603.3組裝成品沉淀池對廢漿料的處理
由于分區域施工水磨石地坪,需要在三處設置廢漿收集池,為此,我們設計采用組裝式的成品沉淀池,完成一個區域后,可將成品池拆除后用于下一區域,使其多次周轉使用。為方便人工搬運和滿足其使用過程中的強度要求,水箱選擇強度較高且輕便的玻璃鋼,規格設計成為1.5m×1.5m×1m(長、寬和高)。   
我們按打磨4小時(即半天工作時間)后漿料開始回收利用。根據相關參數,4臺打磨機同時工作時,半天產生的廢漿量約為10m3。考慮到初期不可能及時排清及廢漿損失約10%,我們采用初沉池、清水池及2個中間池共4個玻璃鋼成品池(體積約為9m3)來裝配沉淀池。在中間池與中間池、中間池與清水池拼裝處分別設置100目、150目濾擋板。濾擋板可以靈活抽插。以半天為界來選擇沉淀池容量,是考慮到每次工作休息間隙,能讓樓面廢漿及時下排、漿料在池中停留時間延長,使分離更徹底。如圖3.3所示。                      
其中初濾裝置為40目濾網布制作的、可視垃圾收集情況不定時靈活更換的初濾袋及用于固定初濾袋的套袋架構成。
我們還在初沉池周圍設置瀝水溝,其上放置瀝水板。池中漿料及時抽出用于拌制砂漿或膩子。漿料不能及時使用時,可進行裝袋并置于瀝水板上。當漿料干燥后,配制砂漿或膩子時,需增大水的用量。瀝水板用鋼筋與小角鋼焊制成工具式的,同樣可以多次周轉使用。清水池中的水用泵及時抽至事先設置的施工用水的儲水池中,通過原供水系統進行回用。
 
3.4實施效果
該水磨石地坪工程于2011年9月初竣工。工程結束后,對該方法產生的經濟效益我們進行了分析與統計,與常規處理10000m2水磨石地坪的直接成本相比,減少了約2.3萬元,廢漿利用取得了約1.7萬元的價值,共創造了約4萬元的經濟效益。
通過上述收集裝置和收集系統處理,施工現場廢漿得到了有效疏導與利用,在將廢漿變廢為寶、創造經濟價值的同時,施工場地更加干凈整潔,做到了以人為本,使該工程文明施工和綠色施工程度都得以大大提高,該工程被評為優質工程及文明工地。 
4  結語
上述水磨石廢漿料處理與利用的裝置和方法,在工程施工中具有一定的實用價值,在一定條件下也適用于水磨石制品廠和石材加工廠(車間)產生的廢漿的處理與利用。當然,上述這些只是我們的初步嘗試,其中還有諸如如何快速減少漿料的含水量、如何自動將漿料挖起裝袋等問題,還需要我們在今后的工程施工中將進一步的改進和完善,以期創造更大的經濟效益、社會效益,真正做到綠色施工。