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水磨石废浆的收集与循环利用

发布日期:2015-03-06  作者:  来源:

 
水磨石废浆的收集与循环利用
沈菊芳 陆晓江(江苏嘉洋华联建筑装饰有限公司) 
张建忠(常熟市建筑管理处)
  :为使现浇水磨石在磨光过程中产生的大量废浆做到废物利用,减少环境污染,我们研究设计了从废浆源头到充分利用的整套废浆收集与循环利用的装置及系统。现经多个工程实践取得了较理想的效果。
关键词:水磨石、废浆收集、循环利用
 
1  前言
水磨石整体面层色彩丰富、美观大方、坚固耐用、经济实惠,在学校、工厂、食堂等建筑中运用较多。但水磨石在磨光过程中,需要消耗大量的自来水,产生大量的废浆。这些废浆如果不加以处理任其自由流淌、排放,不仅浪费严重,而且严重污染环境。
据了解目前还没有找到较好的解决水磨石地坪在磨光施工过程中环境污染与资源浪费的切实可行的方法,较普遍的做法方法只是将废浆通过砖砌沟槽等导入室外简单挖掘的土坑或砖砌池中, 待沉淀后将面层清水排入周围土壤中或城市污水管网中,而沉淀物往往就地进行深埋或运至指定地点统一处理等。这样处理虽然对污水横流有所控制,但资源没有得到有效利用,且直接深埋仍然存在一定的环境污染;外运至指定地点统一处理,费用较高。
为节约资源、保护环境,我们对水磨石废液料的收集、处理与利用进行了一些有意义的探索。
 
2  废浆的收集、处理与循环利用系统的策划与设计
要克服水磨石废浆任意流淌、资源浪费等一系列问题,首先是建立一个经济实用的的收集、处理系统,使废浆从磨光源头有组织的导排至室外指定的位置,在此基础上对废浆进行有效处理,并在后序的施工中,将处理后的浆料及时加以消化利用。
2.1收集系统的策划与设计
废浆收集系统从平面与立面两个方面进行策划与设计。
2.1.1平面围挡设计
要确保废浆收集彻底、及时、快捷、经济,首先要了解水磨石地坪磨光时每台磨光机单位时间产生的废液量大小,并在此基础上进行合理的平、立面分区,选择合理的收集池。
常用的打磨机正常削磨效率为:初磨7-10m2/h,精磨为25-35m2/h,配套的冷却水管均为¢15的软管。而公称直径为¢15的软管在工作压力时,其额定流量为0.15-0.2L/S,即每小时水流量理论值为0.54 m3-0.72m3。 我们分别在现场不同楼层面进行水流量实测,其流量平均约为0.57——0.62 m3/h,均在其理论值范围中。为便于计算方便,我们取0.6 m3/h来进行分析。按常规磨掉5mm厚度的石料计,这样,水磨石地坪在初磨过程中产生的废浆体积约为0.065m3/m2;在精磨过程时产生的废浆体积约为0.02m3/m2。
收集到这些基本参数后,再根据工程实际磨光面积、分布情况、施工工期等,确定打磨的机具数量情况,就能大致确定出单位时间的废浆量,进而对打磨平面进行分区,合理安排立面排水管的大致分布位置、数量,计算出废浆收集池的容积大小。
确定分区与排浆口位置后,在楼、地面不同材料面层交界处、楼梯口、楼面预留洞口边缘等部位,设置高出楼地面200-300mm的砖砌挡墙。目的是防止磨机圆盘摔浆污染周边环境,同时使废浆顺着围挡自然流淌至排浆口,进入排浆管道。因此,地坪磨光施工时,应从排浆口开始逐渐向四周扩散。必要时可借助工具将废浆导入排浆口 。
2.1.2立面竖向收浆管路布置设计
为使各层楼地面的废浆都能顺利通过排浆口排至废浆收集池中,收浆管路策划设计包括竖向总立管、各楼面支管和连接总立管与支管的三通。
IMG_256总立管和楼面支管开孔的具体位置应选择在楼板受力较小、同一个水磨石分格内。开孔时应避免损伤钢筋,减少震动。孔口呈喇叭状,便于排浆。  
考虑到水磨石废浆具有一定的粘稠性,为便于导排顺畅,收浆管应选择比计算的排水管直径稍大一些,布置在作业区域中部且靠近收集池的位置。当作业区域较大或有多栋建筑时,为方便导排迅速,一般按30米半径或每栋建筑设置一个收浆管,在收浆管出口处并成一根水平管进入收集池,如图 2.1.2所示。                      图2.1.2废液收集系统示意图
2.2废液处理系统的策划与设计
废浆处理策划,主要是设计一种快速、方便、经济、环保、高效的废浆处理工艺流程,使收集下来的废浆最大限度的浆水分离,满足后续的回收利用需要。
根据废浆实际夹杂的成分,废浆处理分为垃圾分离和浆水分离两步。
2.2.1垃圾分离
在水磨石头遍磨光时,废浆中会夹杂着松散掉落的石子和水泥疙瘩等建筑垃圾,随着废浆排出。为防止其降低废浆沉淀物的品质,影响浆料的有效利用,应先将这部分建筑垃圾在进入沉淀池之前分离出来。我们的做法是:在沉淀池的内、位于排浆管出口处正下方位置设置一个初滤装置。通过该装置,可以把大部分较大颗粒的沉淀物分离出来,按垃圾进行处理。                       
2.2.2浆水分离。                            
浆水分离的目的是将废浆中的浆料沉于池底、清水浮于面层,使浆、水可以分别加以重复利用。为此,我们顺着废浆流动方向,设置多个沉淀池,分别称为初沉池、中间池及清水池。中间池根据同时工作的磨光机具数量的多少而适当进行增减。在这些沉淀池之间设置多道不同密目的滤挡板,使废浆中的不同粒径的颗粒被分级拦截,沉淀于不同池中,方便以后不同的利用需要。同时,还可逐级降低池中的悬浮物含量,使浆水分离更彻底。
2.3废液回收利用系统策划与设计
2.3.1沉淀池的废水循环利用
IMG_257检测进入初沉池浆料的PH值,基本上在10左右 ,而经过多道滤挡沉淀处理后,进入到最后清水池中的废水则较清澈,此时测出的PH值介于8.2-9.0之间,呈弱碱性。虽然不适合作灌溉用水(PH=5.5-8.5),不宜直接排放,但能够满足建筑施工用水要求(PH=6.0-9.0),可作为水磨石磨光的循环用水,或拌制砂浆、冲洗等施工用水。
为使清水池中的水循环用于水磨石地坪磨光施工中,简便方法是:借助土建施工用水系统,将清水及时用泵抽至工地上事先已设置的施工用水储水池中,磨光机与各楼层供水龙头连接即可。如果工地上没有设置专门的施工用水储水池,则可按图2.3.1所示的自动控制供水系统来做到清水回用。                 图2.3.1清水回用系统示意图  
自动控制供水系统由废水供应和自来水补给两部分有机结合而成,主要由上水管、电磁阀、液位开关、潜水泵等组成。上水管采用¢25PPR管,接入各楼层面,在楼层面1米处设置水龙头,再用¢15软管接入磨光机。水泵型号可根据供水高度和水泵扬程、流量等参数合理选择。两部分之间利用电磁阀和液位开关的自动切换来实现供水。
位于清水池的一端安装水泵,当清水池水位达到设定的高限水位时,只要磨光机工作,液位开关发出信号,就会自动启动水泵并关闭自来水供水电磁阀;当水位达到设定的低限水位时,液位开关发出信号,自动关闭水泵并打开自来水供水电磁阀。该系统既能优先利用废水,又能保证连续磨光供水。如果临时需要回用其它水池已澄清的清水时,也可通过人工控制水泵放置位置和手动开启系统来实现。                                  
2.3.2浆料回收利用
浆料,是指废浆沉入沉淀池中的那些沉淀物。这些浆料由于通过了垃圾分离和分级滤挡处理,杂质少,更细腻,粘稠度更大,粘附力更强。其大部分沉淀于初沉池及中间池。经过分析,其成分主要包括石英石、水泥石粉末和水。另有微量的颜料、分格条(铜条、玻璃条等)的磨细粉末。
浆料细度一般在0.4mm以下,具有良好的保水性,与石灰膏相似;除了微量的颜料外,其成分也与石灰膏相似,因此,我们尝试将其替代石膏用于建筑砂浆与建筑腻子中。
通过大量实验数据表明,在水泥砂浆中掺入适量的水磨石废浆,可以改善其和易性而不降低其强度。通过现场实际操作的性能对比试验,同一人,用掺有适量水磨石浆料的水泥砂浆与普通水泥砂浆在砌筑和抹灰操作时,其工效均略有提高,操作人员反映,掺浆料的水泥砂浆比较爽滑,操作手感好,与水泥石灰砂浆相似。而在水泥石灰砂浆中,以水磨石浆料替代石灰膏后,强度未降低,和易性未有变化,与掺了石灰膏的砂浆相似,且常规水泥石灰砂浆抹灰表面往往出现少量收缩裂缝,而用水磨石浆料替代石灰膏拌合的水泥砂浆抹灰表面却未见任何裂纹。
而其中细度在0.15mm及以下的的浆料颗料手感更加细腻爽滑,除了可以做建筑砂浆外,还可以用在建筑内墙的第一遍腻子中,替代双飞粉(即纯度98%的碳酸钙粉,在腻子中主要是做填充骨料),用其制作的腻子经试验检测完全满足《建筑室内用腻子》JG/T3049行业标准要求。
因浆料在砂浆和建筑腻子中掺量较少,现场实际运用后发现,其微量的颜料等均可忽略。
 
3  工程实践
IMG_258近几年,我们在几个水磨石工程中均采用了上述方法对水磨石的浆料进行了收集、处理与回收利用,取得了较好的经济效益、社会与环保效果,比较典型的是某中心小学装饰工程。
3.1工程概况
常熟某中心小学装饰工程,由三栋教学楼、行知楼、正修楼、图书馆报告厅共六栋、均为四层的单体建筑加连廊组成。其中三栋教学楼、行知楼及其连廓等有近10000m2的楼地面采用水磨石做面层。见图3.1 所示。    
 
图3.1:学校总平面示意图。
                                
3.2前期策划与废浆收集
1)平、立面分区策划与施工
IMG_259我们首先根据建筑层数、水磨石地坪的分布情况、工期需要、作业人员情况及经济合理性等综合考虑,选用4台磨光机来同时操作。作业区域分成三个:第一个区域为南边两栋教学楼加其连廓部分,该部分的沉淀池位于连廓中间的室外管网外的场地上;第二个区域为北边的一栋教学行及其连接,再加行知楼的西边区域,沉淀池位于连廓中部的室外场地上;第三个区域为行知楼西边L型区域靠东端头,沉淀池位于行知楼东端头室外管网外的场地上。打磨顺序为:第一区域→第二区域→第三区域。
各区域临空走廓外侧、区域分隔处、楼梯洞口等均用砖进行围挡砌筑。
由于从教学楼最远端至排浆口距离较长,磨光机数量较多,同时排浆较大,排浆管路的立管、支管我们选用¢200的PVC管,安装于靠近沉淀池的连廓部位,如图3.2所示。            图3.2平面围挡及立面导管安装图
为方便将平面的浆料导排至排浆口,我们用细木工板及木方制作了推挡板,作为浆料推挡辅助工具。为防止推挡板在赶浆时划伤水磨石地坪,在细木工板底部用橡胶包裹。                                             
 
IMG_2603.3组装成品沉淀池对废浆料的处理
由于分区域施工水磨石地坪,需要在三处设置废浆收集池,为此,我们设计采用组装式的成品沉淀池,完成一个区域后,可将成品池拆除后用于下一区域,使其多次周转使用。为方便人工搬运和满足其使用过程中的强度要求,水箱选择强度较高且轻便的玻璃钢,规格设计成为1.5m×1.5m×1m(长、宽和高)。   
我们按打磨4小时(即半天工作时间)后浆料开始回收利用。根据相关参数,4台打磨机同时工作时,半天产生的废浆量约为10m3。考虑到初期不可能及时排清及废浆损失约10%,我们采用初沉池、清水池及2个中间池共4个玻璃钢成品池(体积约为9m3)来装配沉淀池。在中间池与中间池、中间池与清水池拼装处分别设置100目、150目滤挡板。滤挡板可以灵活抽插。以半天为界来选择沉淀池容量,是考虑到每次工作休息间隙,能让楼面废浆及时下排、浆料在池中停留时间延长,使分离更彻底。如图3.3所示。                      
其中初滤装置为40目滤网布制作的、可视垃圾收集情况不定时灵活更换的初滤袋及用于固定初滤袋的套袋架构成。
我们还在初沉池周围设置沥水沟,其上放置沥水板。池中浆料及时抽出用于拌制砂浆或腻子。浆料不能及时使用时,可进行装袋并置于沥水板上。当浆料干燥后,配制砂浆或腻子时,需增大水的用量。沥水板用钢筋与小角钢焊制成工具式的,同样可以多次周转使用。清水池中的水用泵及时抽至事先设置的施工用水的储水池中,通过原供水系统进行回用。
 
3.4实施效果
该水磨石地坪工程于2011年9月初竣工。工程结束后,对该方法产生的经济效益我们进行了分析与统计,与常规处理10000m2水磨石地坪的直接成本相比,减少了约2.3万元,废浆利用取得了约1.7万元的价值,共创造了约4万元的经济效益。
通过上述收集装置和收集系统处理,施工现场废浆得到了有效疏导与利用,在将废浆变废为宝、创造经济价值的同时,施工场地更加干净整洁,做到了以人为本,使该工程文明施工和绿色施工程度都得以大大提高,该工程被评为优质工程及文明工地。 
4  结语
上述水磨石废浆料处理与利用的装置和方法,在工程施工中具有一定的实用价值,在一定条件下也适用于水磨石制品厂和石材加工厂(车间)产生的废浆的处理与利用。当然,上述这些只是我们的初步尝试,其中还有诸如如何快速减少浆料的含水量、如何自动将浆料挖起装袋等问题,还需要我们在今后的工程施工中将进一步的改进和完善,以期创造更大的经济效益、社会效益,真正做到绿色施工。
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