大型绿色环保混凝土搅拌站给排水研究与实践

顾 洪（上海建工建材科技集团股份有限公司， 上海 200086）

商品混凝土搅拌站在生产过程中不可避免会产生废水，不但含有砂石等常规建筑材料，部分还含有水泥、矿粉及各类混凝土添加剂，不加以严格管理会对自然环境造成严重污染，特别是大型混凝土生产基地，水资源的综合规划与利用更是重中之重。基于产业发展要求，上海市临港新片区混凝土（以下简称临港混凝土）生产基地将“绿色、环保、可持续发展”作为基地设计与建设的原则和宗旨，也给出了混凝土生产过程各类水资源循环使用方案，实现了真正意义上的零排放。

1 基地给水

临港混凝土生产基地生活用水由市政给水管网提供；同时由于临港混凝土生产基地周边无河道，且按有关规定无法取用地下水，故生产用水也由市政给水管网提供。

1.1 生活用水

生产基地自有员工、劳务用工及外包单位人员每天上班人员按 100 人计，年工作时间计 330 d，生活用水定额参考 GB 50015—2019《建筑给水排水设计规范》为每人30～50 L/d，临港混凝土生产基地取每人 40 L/d，年生活用水量为1 320 m³。

1.2 砂石料库抑尘雾化用水

临港混凝土生产基地内抑尘雾化设施主要为砂石生产料库及砂石备用料库内配套的喷雾抑尘装置。抑尘雾化用水量主要取决于设备能力和启用时间。临港基地结合智慧化场站需要及节能减排、绿色环保建设理念，选用单套功率为 10 kW、流量为 30 L/min 的 FBP-30Z 喷雾抑尘系统，单套系统覆盖面积 3 000 m2，形成的 1～100 μm 雾化喷雾对集料质量基本无影响。基地内砂石生产料库及备用料库面积合计约 9 000 m2，故一共配置 3 套 FBP-30Z 喷雾抑尘系统用于满足料场降尘抑尘目的。按单套系统每天平均工作 2 h 计算，3 套系统抑尘雾化日用水量为 10.8 m³，年用水量为 3 564 m³。

1.3 搅拌车冲洗用水

生产基地设置 2 台 FBX-LM60G 型自动洗车机，单台洗车机耗水量 260 L/min，按每车平均冲洗 15 s、年产量 200 万 m³、平均装载量 10 m³ 计，则洗车机日用水量39.4 m³、年用水量 13 000 m³。

1.4 厂区道路场地抑尘用水与混凝土加工用水

为减少厂区内扬尘，厂区内道路和场地采用洗扫车进行洒水并吸尘，洒水频次为 3 次/d，根据 GB 50015—2019，室外道路洒水定额为 2.0～3.0 L/(m2·d），本项目取中间值2.5 L/(m2·d），厂区内主要道路场地面积约 6 000 m2，则厂区道路场地每天用水量为 15 m³。参考气象数据“苏州河流域（包括上海）的平均降雨量为 1 151.6 mm，降雨天数为 125～136 d”，同时考虑到非生产日下雨情况，基地统计年厂区道路场地抑尘用水量时取降雨天数为 125 d，则年用水量为（330～125）×15=3 075 (m³)。

根据混凝土生产配合比及砂石料含水率情况，每立方米混凝土平均用水量为 0.13 m³，则年生产 200 万 m³ 混凝土需水量约为 26 万 m³。

1.5 初期雨水

厂区内设置连续排水明沟，以场地标高、沟底标高进行雨水导流，采用围挡物理性隔断污染区与非污染区，彻底杜绝雨水、废水和浆水混杂，将初期雨水通过明沟送至清水池及雨水池，回用于混凝土生产。

根据上海市 DB 31/T1043—2017《暴雨强度公式与设计雨型标准》，上海市暴雨强度计算公式如式（1）所示。

式中：q—设计暴雨强度，L/（s·hm2）；

P—设计重现期，a，本设计地面雨水重现期取 5 a；

t—降雨历时，min，本生产基地项目取 15 min。

根据 GB 50014—2014《室外排水设计规范》，初期雨水量计算公式如式（2）所示。

式中：Q—雨水设计流量，L/s；

q—设计暴雨强度，L/（s·hm2）；

Ψ—径流系数，本项目取 0.9；

F—汇流面积，本项目厂区面积为 30 000 m2。

计算得到：

初期雨水量Q初＝Q×900 s＝905 L/s×900 s＝814 500 L＝814.5 m³；

半小时的雨水量Q半＝Q×1 800 s＝905L/s×1 800 s＝1 629 000 L＝1 629 m³。

考虑到重现期＞5 a 的情况以及当地临近海边，加 20%余量，取半小时的雨水量 2 000 m³。

参考上海地区年降雨天数 125～136 d，取中值为130 d，则初期雨水总量为 105 885 m³，半小时雨水总量为 211 770 m³。

1.6 搅拌机清洗用水与搅拌车拌筒清洗用水

按平均每条生产线每天各清洗一次计算，每清洗一次平均用水约 1 m³，则每日拌机清洗用水量为 4 m³，年拌机清洗用水量为 1 320 m³。

结合临港混凝土生产基地覆盖区域的运距以及轻量化搅拌车的运能，为匹配基地 200 万 m³ 混凝土产能，基地需配置 80 辆轻量化搅拌车。按每辆拌车平均每天清洗拌筒 1.5次计，每次清洗拌筒需用水 0.8 m³，则每日搅拌车拌筒清洗用水量为 96 m³，年搅拌车拌筒清洗用水量为 31 680 m³。

2 基地排水

以绿色环保为目标进行水资源综合管理，基地从建设初期就对厂区内雨水、污水、废水、浆水进行了分类分区、专管专用，规划导流、综合利用。其中初期雨水经地面明沟收集进入清水池与雨水池，回用于混凝土生产线，厂区内设置切换阀门，将暴雨半小时后收集范围外的后期雨水通过切换阀排入 2 个某公司厂内雨水管网后最终进入玉宇路市政管网；清水池及雨水池收集的雨水和厂区内搅拌车冲洗等废水回用于混凝土生产；搅拌机和搅拌车拌筒清洗等过程产生的浆水导入浆水搅拌池，按需用于混凝土生产和搅拌机、搅拌桶清洗；生活污水并入某公司原有污水管道后纳入玉宇路市政污水管网，最终进入临港新城污水处理厂。

（1）生活污水。生活污水产生量按用水 90% 计算，则年生活污水产生量为 1 188 m³（3.6 m³/d），生活污水并入某公司原有污水管道后纳入玉宇路市政污水管网排放。

（2）砂石料库抑尘雾化用水。砂石料库内抑尘用水为雾化水，粒径在 1～100 μm，雾态降落到砂石料上后进入预拌混凝土成品，无外排水。

（3）搅拌车冲洗用水。自动洗车机的车辆冲洗废水按年用水量 95% 计算，则日产生车辆冲洗废水 37.43 m³，年产生车辆冲洗废水 12 350.00 m³，通过厂区内非污染明沟进入三级沉淀池处理后全部回用于混凝土生产。

（4）厂区道路、场地抑尘用水。厂区道路、场地抑尘水自然蒸发，无外排水。

（5）混凝土加工用水。混凝土加工线用水进入预拌混凝土成品，无外排水。

（6）初期、后期雨水。初期雨水经地面雨水明沟收集后进入厂内清水池及雨水池后回用于混凝土生产；后期雨水待雨水池储满后通过切换阀门进入某公司原有雨水管道后纳入玉宇路市政雨水管网。

（7）搅拌机清洗用水。搅拌机清洗产生的浆水经砂石分离机处理。按年用水量 90% 计算，则每日搅拌机清洗用水量为 3.6 m³，年搅拌机清洗用水量为 1 188 m³，产生的浆水通过砂石分离后进入浆水搅拌池回用于混凝土生产。

（8）搅拌车拌筒清洗用水。搅拌车拌筒进行加水滚洗后，将废料、浆水直接倒入砂石分离机进料斗，由进料斗进入分离机进行清洗、分离，分离出来的砂石通过铲车回收进料库用于混凝土生产，分离后的泥浆水经排水沟流向浆水搅拌池并定时搅拌，保持其中固体颗粒动态悬浮，生产时用泥浆泵送至搅拌楼，按不同配比计量后投入拌机作为混凝土生产用水。搅拌车拌筒清洗产生的浆水经砂石分离机处理后按年用水量的 90% 计算，则年产生的浆水量为 28 512 m³。

3 废水处理方案设计

根据 GB/T 19923—2005《城市污水再利用 工业用水水质》表 1 中工艺与生产用水的要求，因基地回用重点为混凝土生产加工线，对水质要求不高，故厂区内非污染区收集的雨水、废水和出厂搅拌车冲洗用水等含杂质的中性水经三级沉淀池处理后可满足混凝土生产加工所需用水；搅拌机及搅拌车拌筒清洗等产生的强碱性泥浆水经砂石分离机分离后，其中浆水部分进入浆水搅拌池后经技术部门设计及计量配合比后，能作为大多数混凝土加工用水。

根据上述给水排水情况分析，全年搅拌车冲洗用水、搅拌机清洗用水以及搅拌车拌筒清洗后产生的污水共可回用42 050 m³ 于混凝土拌和加工，按初期雨水收集 105 885 m³回用于混凝土拌和加工计算，年生产 200 万 m³ 混凝土时需通过市政管网给水 166 024 m³。

在临港基地的水资源综合管理方案设计中，将清洗搅拌机、搅拌车拌筒等所产生的泥浆水经过砂石分离设备的固、液分离，然后砂石被送回砂石料堆场生产使用，而浆水沿着污染区明沟进入浆水搅拌池再经计量用于混凝土生产。

自动洗车机产生的废水以及生产区非污染排水明沟内的废水，经过三级沉淀池处理后部分作为原材料送至搅拌楼生产成混凝土成品，部分供搅拌车清洗使用，不向外排放废水，达到水资源循环利用的环保设计理念。

从水资源节约再利用和绿色环保目标出发，方案设计初就充分考虑了雨水的采集和综合利用，除初期雨水外尽量多收集后期雨水用于生产。上海市初期雨水量为 814 m³，半小时雨水量为 2 000 m³，故在基地内设计建造 1 个储水量达 1 000 m³ 的清水池和 1 个 2 500 m³ 的雨水池，确保了混凝土搅拌楼加工用水以及整个厂区半小时雨水收集的目标。

按生产基地布局、工艺和集约环保的目标进行综合规划，混凝土生产加工用水经由清水池提升至拌楼内过渡储水箱，同时为确保厂区明沟内收集的废水经三级沉淀池处理后回用于混凝土生产，在基地内选取砂石主料库东侧约1 000 m2场地进行环保设施、沉淀池及清水池的布置；为使清水池接近搅拌楼以及匹配环保、搅拌车清洗拌筒需要以及浆水、生产废水等储存总量，基地内自北向南依次布置 2 套砂石分离机（单套处理能力 35 m³/h、洗车 30～ 50辆/h）、9 个浆水搅拌池（有效容积约 160 m³）、1 台压滤机、1 个斜坡池（坡深 1.0 m、厂区内生产污染区排水沟汇总点）、1 个一级沉淀池（池深 1.5 m、有效容积 60 m³）、1 个二级沉淀池（池深 2.0 m、有效容积 80 m³）、1 个三级沉淀池（池深 2.5 m、有效容积 100 m³）、1 个清水池（池深 4.0 m、有效容积 960 m³）。

考虑到场地集约化和投资经济性，临港混凝土生产基地内雨水池定位于集装箱式办公楼地层下方，在节约场地使用面积的同时，依靠上部办公楼的自重也可防止在雨水池内存水用完后水池局部上浮移位等情况的发生，省去水池抗拔桩的建造投入。雨水池面积约 1 000 m2，建造池深 3.0 m，有效水深 2.5 m，有效容积约 2 500 m³。

4 结 语

水为人类提供了适宜的生活环境，水资源的节约利用和环保管理也是企业绿色环保发展所必须做的。随着混凝土搅拌站日益大型化和社会发展对青山绿水环保要求的日益增长，建造大型绿色环保搅拌站已是建筑业生产方式的发展趋势。在临港大型绿色环保混凝土搅拌站设计建造中，采用上述水资源综合管理方案，实现了生产全过程水资源的循环利用和绿色环保，实现了厂区废水零排放的环保目标，在解决水污染、水资源浪费的前提下，与临港新片区绿色发展相融合，与周边环境环保要求相融，使企业环保生产迈上了发展新阶段，促进了商品混凝土产业绿色工业的优化转型。