Нифантов Николай Сергеевич : другие произведения.

Безвредные Для Окружающей Среды Решения По Утилизации Промывочной Воды На Бетонном Производстве

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Перевод статьи "ENVIRONMENTALLY FRIENDLY SOLUTIONS FOR THE DISPOSAL OF CONCRETE WASH WATER FROM READY MIXED CONCRETE OPERATIONS" на конференции "CIB W89 BEIJING INTERNATIONAL CONFERENCE", (21-24 OCTOBER, 1996) Авторы: S. Abdol Chini and William J. Mbwambo. При перепечатке настоящего перевода или его фрагментов ссылка на сайт переводчика обязательна.
  С. Абдул Чайни и Уильям Дж. Мбвамбо
  Университет Флориды, Гайнесвиль, Флорида, США.
  
  Утилизация сточных вод на БСУ является большой головной болью для производителей бетона.
  Большинство традиционных систем утилизации больше уже не являются экологически приемлемыми. Альтернативное решение состоит в переработке сточных вод и их последующем использовании для производства свежего бетона.
  Исследования и опыт бетонной промышленности указывают, что характеристики бетона не изменяются из-за использования рециклинговой воды.
  Также используются относительно новые стабилизирующие химические добавки для сокращения объема отходов от деятельности бетонного завода.
  
  ВВЕДЕНИЕ
  
  В бетонном производстве обычной практикой является тщательная промывка внутренней части барабана автобетоносмесителя (АБС) в конце каждого дня, используя приблизительно 500-1000 л воды.
  Согласно законодательству, вода, получаемая после промывки АБС, - опасное вещество (она содержит едкий натр и поташ), и ее утилизация регламентирована.
  Кроме того, высокий pH-фактор делает промывочную воду коррозионно опасной.
  Настоящие методы удаления "цементной" воды включают в себя слив на стройплощадке, слив в яму для дальнейшего твердения и вывоза на свалку, или слив в бассейн-отстойник на бетонном заводе.
  
  Количество участков для слива "цементной" воды после промывки АБС решительно уменьшалось в течение последних десяти лет.
  В 1981 в Соединенных Штатах было приблизительно 50 000 таких участков, сегодня (1995 год - прим.переводчика) только около 5 000.
  В ответ на такое сокращение участков слива остатков бетона на действующих БСУ развилось бесконечное количество решений по утилизации промывочной воды. Альтернативные решения включают в себя бассейны-отстойники, системы удержания сточных вод и системы повторного использования воды.
  
  Признавая, что типичный бетонный завод требует примерно 100 - 150 л воды для промывки на 1 м3 произведенного бетона, и что средняя норма производства для БСУ - 200 кубических метров в день, соответственно - утилизация промывочной воды - серьезная проблема.
  
  Если эта промывочная вода может быть снова использована, считается, что потребление воды на БСУ может быть уменьшено до 25 литров на 1 м3 производимой бетонной смеси.
  Было проведено несколько исследований, связанных с проблемой утилизации бетонных отходов на бетонном производстве.
  Отчеты об этих изысканиях есть в открытом доступе.
  
  Главные обсуждаемые здесь проблемы - это источник, качество и количество сточных вод, системы утилизации сточной воды; пригодность воды для приготовления свежего бетона, и химические стабилизаторы.
  
  ИСТОЧНИК И КОЛИЧЕСТВО СТОЧНЫХ ВОД
  
  Источниками сточных вод на БСУ обычно являются промывка АБС, промывка смесителя БСУ, ливневые стоки с территории БСУ, стоки от работы системы обеспыливания, мойка некоторых узлов БСУ (например, мойка конвейерной ленты выдачи бетона на некоторых мобильных бетоносмесительных установках - прим.переводчика).
  Количество сточных вод, производимых ежедневно, варьируется из-за непредсказуемого количества ливневых стоков. Однако считается, что, когда 7-ми кубовый миксер перевозит бетон, 1 - 4 процента или приблизительно 0,25 м3 бетона остаются на внутренней поверхности барабана и на лопастях [1]. В конце рабочего дня из АБС необходимо удалить все остатки бетона. Для удаления остаточного цементного материала, прилипшего к барабану и лопастям одного автобетоносмесителя, может потребоваться приблизительно до 1500 л воды [2].
  Количество сточных вод, произведенных от одной только промывки АБС, по расчетам, равняется 13500 - 22500 л в день на одном лишь БСУ [3]. В США на национальном уровне необходимое количество воды для промывки АБС приближено оценивается в 5,6 миллионов м3 ежегодно [4]. (С современной России этот показатель приближается к 1-2 миллионам м3 - прим.переводчика) Защитники окружающей среды обеспокоены, что бетонные сточные воды загрязняют поверхностные и подземные водные объекты, подвергая, таким образом, опасности жизнь людей и водных организмов.
  
  
  КАЧЕСТВО СТОЧНЫХ ВОД
  Качество сточных вод на бетонном производстве зависит непосредственно от источника воды. Вода после промывки АБС содержит цементные материалы и остатки химических добавок. Ливневые стоки также могут содержать цементные материалы и другие включения, смытые с площадки БСУ.
  Из-за высокого содержания растворенных твердых частиц известняка промывочная вода едка и имеет высокое значение pH (11 и 12) [1]. Вообще сточные воды содержат растворенные твердые частицы, которые включают: сульфаты и гидрооксиды из цемента, хлориды от использования хлорида кальция в качестве химической добавки, ГСМ от оборудования, и небольшое количество других химических веществ, связанных с гидратацией Портланд Цемента и производных от химических добавок [3]. Самые общие производные от химических добавок: этаноламин, диэтаноламин, формальдегид, K-нафталинсульфонат, и бензолсульфокислота.
  
  
  
  УСТРАНЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД
  
  Текущие методы удаления цементной промывочной воды включают: слив на рабочей площадке, слив на свалке, или слив в бассейн-отстойник на БСУ.
  Слив промывочной воды на рабочей площадке или на территории БСУ был ограничен согласно изменениям по Закону Чистой Воды (США) в 1987.
  Эти изменения охватывают источники загрязнения воды, такие как ливневые стоки на БСУ и на строительных площадках.
  Например, во Флориде на БСУ разрешается сливать сточные воды в общую водную систему штата только через системы, способные выдержать 10-летний круглосуточный ливень.
  
  Другими словами, самый простой и дешевый способ удаления промывочной воды стал вне закона, за исключением редких погодных условий, из-за своего воздействия на окружающую среду.
  
  В 1981 в США было 50 000 свалок (полигонов), доступных для слива "цементной" воды после промывки АБС. Сегодня (в 1995 г.) для этой цели есть только 5 000 полигонов. С ограничением участков слива бетонных отходов, увеличилась стоимость слива на оставшихся свалках. Производители бетона, которые все еще используют свалки для слива бетонных отходов, предстают перед потребностью оплаты дополнительной цены рабочей силы и времени, чтобы транспортировать промывочную воду на эти свалки.
  
  Другой пример - слив бетонной воды в бассейны-отстойники или в установки рециклинга остатков бетона на бетонном производстве.
  
  На действующих бетонных производствах с течением времени развилось множество систем для контроля над загрязнением сточных вод.
  
  Они включают в себя бассейны-отстойники, ливневые системы и водные системы повторного использования (установки рециклинга остатков бетона). Промывочные бассейны используются для отстоя и отделения инертных.
  Негерметичные резервуары используются для испарения сточных вод и для их просачивания к грунтовым водам.
  
  Для систем, где большая часть взвешенных твердых частиц выпадает в осадок в бассейне или резервуаре, выпускаемая переработанная вода довольно прозрачна - с уровнем взвеси приблизительно 100 (мг/л).
  
  Однако уровень растворенного материала остается относительно высоким в диапазоне от 500 (мг/л) до 2500 (мг/л) (нормальная питьевая вода содержит растворенные твердые частицы от 100 до 500 (мг/л). Данные системы функционируют следующим образом: промывочная вода после промывки АБС собирается в промывочном (отстойном) бассейне, бассейн-отстойник используется для отстоя и последующего использования инертных.
  Вода со взвесями из промывочного (сливного) бассейна используется для мытья автомиксеров или перетекает в следующий бассейн-отстойник. Ливневые стоки с производственной площадки и слабые стоки, произведенные водой от системы обеспыливания и мойки оборудования также сливаются в бассейн-отстойник. Объединенные сточные воды могут либо испаряться, либо отфильтровываться.
  
  Мониторинговое исследование на бетонных заводах, которое проводится ES&E, INC. для Ассоциации Бетонной Продукции Флориды и Департамента по защите окружающей среды Флориды [3], нашло, что ни на грунтовую воду, ни на поверхностные воды нет значительного воздействия от БСУ, и что оно не больше, чем гарантируется производителями бетона, согласно регламентирующим ограничениям. Исследование сосредоточилось на девяти БСУ во Флориде. Поверхностные и грунтовые воды рядом с бассейнами-отстойниками на этих заводах были проверены, в грунтовые воды были проверены на разных уровнях посредством колодцев. Вода была проверена на биопробу, свинец, сульфат, удельную проводимость, pH фактор, хром, и формальдегид.
  Исследование показало, что системы промывки на этих БСУ были достаточно эффективны для предотвращения высокого уровня загрязнения. Однако, персоналу БСУ рекомендуется ежегодно проводить осмотры бассейнов-отстойников, инспекции работы бетонного завода для гарантированного соответствия с должными лучшими методами управления сточными водами.
  Как бы ни были эффективны промывочные системы на БСУ, но им все сложнее принять и переработать весь поток сточных вод. Потребности БСУ - 100 -150 литров промывочной воды на 1 м3 произведенной смеси. Качество и количество промывочной воды таковы, что время, необходимое, чтобы закончить отстаивание, испарение и фильтрацию в промывочных системах, превышает все пределы. В результате - бассейны должны постоянно расти в размере, если производители товарного бетона не развивают альтернативные или дополнительные способы для избавления от сточных вод.
  
  
  АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ
  
  Один из вариантов для устранения цементной воды обычным способом является использование химических стабилизирующих систем. Стабилизирующие добавки были введены в 1988 году и в настоящее время продаются компаниями:
  - Master Builders Technologies под торговой маркой DELVO,
  - Grace Concrete Products под торговой маркой Recovery,
  - Fritz Industries под торговой маркой Fritz-Pak Mini Delayed Set.
  
  Использование этих добавок позволяет не удалять промывочную воду из барабана АБС, и позволяет промывочной воде быть повторно использованной для приготовления свежего бетона.
  Добавка дозируется в количестве зависящем от количества цементной воды находящейся в барабане АБС, и в зависимости от необходимого интервала времени до повторного использования воды.
  Эти добавки мгновенно останавливают процесс гидратации, буквально приводя присутствующий цемент в "спящее" состояние. Так как процесс гидратации прерывается, цемент в промывочной воде не схватывается и задерживается внутри барабана АБС.Стабилизированная вода учитывается в следующем замесе бетона и больше бетона может быть приготовлено в автобетоносмесителе.
  
  Использование таких добавок предлагает преимущества от снижения экологических воздействий, связанных с устранением остаточной промывочной воды, снижая расходы на персонал, оборудование и транспортировку отходов на полигон.
  Отсутствие необходимости удаления промывочной воды снимает необходимость в дорогостоящих установках рециклинга остатков бетона и высоких расходах на их техническое обслуживание, уменьшает затраты на персонал (нет необходимости оплачивать дополнительное рабочее время, требуемое для удаления остатков бетона из барабана АБС после каждой смены),
  уменьшает потребление воды, необходимой для промывки.
  
  Эффективность этих систем для стабилизации / активации цемента и свойства бетона сделанного с применением стабилизированной / активированной промывочной водой была проверена производителями, а также другими исследователями.
  
  Исследование Боргера [4] на использование стабилизирующих и активизирующих добавок, как вспомогательных добавок, в рециклинге остатков бетона на БСУ, пришло к выводу, что свойства бетона не зависят от использования стабилизирующих добавок.
  Результаты тестов показали, что прочность бетона сделанного с применением стабилизированной промывочной воды была выше, чем прочность обычного бетона.
  С другой стороны, использование стабилизирующих добавок является дорогостоящим. Более перспективный способ утилизации воды после промывки АБС и мойки оборудования БСУ - это рециклинг остатков бетона.
  Сточная вода после переработки остатков бетона в установке рециклинга может быть использована в для приготовления свежего бетона.
  В прошлом она использовалась для промывочных целей или для производства свежего бетона.
  Основным вопросом на практике является отсутствие точных знаний о том, какое влияние добавки (примеси) в промывочной воде оказывают на свойства бетона.
  
  Научные исследования на пригодность промывочной воды на БСУ для производства свежего бетона тянутся еще с семидесятых годов 20 века.
  Более двадцати лет назад Ульманном [8] были проведены сравнительные тесты с использованием воды из бассейна-отстойника для слива остатков бетона из АБС и из городского водопровода. Результаты показали, что промывочная вода не влияет на прочность, содержание воздуха, содержания воды или требования хим.добавок.
  Исследование Майнингера [9] на вторичное использование промывочной воды и цементного молочка (осадка) в товарном бетоне пришло к выводу, что промывочная вода не оказывает существенного влияния на прочность бетона или усадку при высыхании.
  В более поздних исследованиях Боргера [4] влияния промывочной воды на свойства бетона были оценены с использованием лабораторных бетонных кубиков, сделанных с применением промывочной воды (с возрастом, начиная от 1 часа до 48 часов). Контрольный бетонный куб был сделан из обычной водопроводной воды.
  В исследовании делается вывод, что промывочная вода со сроком до 8 часов может быть успешно использована в производстве свежего бетона с результатом прочности бетона равной или выше, чем у бетона, приготовленного с водопроводной водой.
  
  ПРИГОДНОСТЬ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА
  
  Критерии для оценки
  
  Популярный критерий пригодности воды для замешивания бетона выражается в том, что если вода пригодна для питья, то она подходит и для изготовления бетона. Другие критерии, пытающиеся обеспечить пригодность воды для дозирования в свежий бетон, требуют, чтобы вода быть чистой и свободной от вредных материалов. Однако эти характеристики не могут быть лучшим базисом для оценки пригодности воды, как воды для замеса. Зачастую вода, которая не отвечала этим критериям, была пригодна для производства бетона удовлетворительного качества [6].
  В настоящее время нет никаких специальных тестов, разработанных для определения пригодности воды [7], за исключением сравнительных испытаний. Как правило, сравнительные испытания требуют, чтобы, если качество воды не известно, прочность бетона сделанного с неизвестной водой должна быть сравнима с прочностью бетона, сделанного с пригодной водой. Обе партии бетона должны быть сделаны с цементом, используемым в строительстве.
  
  Американский стандарт ASTM C 94 требует, чтобы прочность бетона, приготовленного с тестируемой водой, на 28 день была не менее 90% от прочности кубиков бетона, сделанных с дистиллированной водой и время схватывания в тестируемом кубике не должно быть более чем на 1 час раньше, и не более 1Ґ час позже, чем время схватывания бетона, приготовленного с дистиллированной водой.
  
  Учитывая сценарий, описанный выше, оба критерия должны рассматриваться при оценке пригодности сточных вод БСУ для производства свежего бетона. Один критерий - оказывает ли влияние наличие примесей в сточных водах на свойства и качество бетона, а другой - процентное содержание этих примесей, которое может быть терпимо. Оба эти критерия были в некоторой степени изучены.
  
  Допустимые уровни примесей
  
  Спецификация ASTM для товарного бетона (С 94) позволяет использовать сточные воды от промывки смесителя для изготовления свежего бетона.
  
  Уровни примесей, допускаемые в промывочной воде, должны быть ниже максимальной концентрации: хлорид Cl (500 мг / л), сульфат SO4 (3000 мг/л), щелочи, как Na20, эквивалентно (600 мг / л), а общее содержание твердых веществ (50.000 мг/л). Ассоциация производителей Портландцемента (PCA) [10] также разрешает для смешивания бетона использование промывочной воды с общим содержанием твердых веществ до 50.000 мг / л.
  
  Согласие на использования сточных вод
  Несмотря на приведенные выше допустимые уровни примесей в промывочной воде на БСУ, некоторые потребители бетона не принимают ее использование при производстве свежего бетона.
  Во Флориде, к примеру, Министерство транспорта (FDOT) требует, чтобы концентрация примесей в воде для приготовления бетона была не больше следующих параметров: кислотность или щелочность, рассчитываемая как карбонат кальция (500 мг / л), всего органических твердых частиц (500 мг/л), всего неорганических твердых частиц (800 мг / л), а всего хлорида (натрия хлорида) (500 мг / л).
  
  Однако, даже если промывочная вода на БСУ будет удовлетворять этим требованиям, Министерство транспорта Флориды по-прежнему не позволит использовать ее для приготовления бетона из-за наличия других примесей, производных из химических добавок.
  
  ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  
  Информация, представленная в этой статье указывает, что проблема утилизации сточных вод на БСУ экологически приемлемым способом может быть частично решена путем повторного использования сточных вод в приготовлении свежего бетона. Научные исследования и опыт производства бетона с использованием промывочной воды показывают то, что ее влияние на качество бетона не является существенным и важным.
  Стабилизирующие добавки также обеспечивают отличный способ обращения с отходами на БСУ. Бетон обработанный стабилизирующими/ активирующими добавками ведет себя как обычный бетон, и, возможно, лучше. Эти стабилизирующие системы имеют дополнительное преимущество в том, что перерабатывается не только промывочная вода, но происходит рециклинг всего возвращенного бетона.
  Все еще требуется большее количество научно-исследовательских работ для изучения того, есть ли какие-нибудь отрицательные последствия для бетона, сделанного с применением сточных вод из-за существующих примесей в воде. Основная же идея этой информации состоит в том, чтобы убедить основных потребителей бетона использовать бетон, изготовленный с применением рециклинговой воды.
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"