碳中和废水循环利用处理方法及含有该废水的混凝土与流程

1.本发明涉及废水处理领域，尤其是涉及碳中和废水循环利用处理方法及含有该废水的混凝土。


背景技术：

2.混凝土是建筑行业中不可缺少的建筑材料，而混凝土在生产过程中不可避免生产大量废水，比如在冲洗混凝土搅拌机或运输车时产生的冲洗污水，这种废水含有砂石、水泥等建筑材料物质，为了减少对自然环境造成的污染，有必要针对这些废水进行处理。
3.目前，大多数混凝土企业主要采用过滤或者沉淀的方法来去除混凝土废水中的杂质，虽然经过处理后废水中的大颗粒杂质基本上能够得到有效去除，但是，处理后的废水中仍然还有许多未水化的矿物掺和料、水化硅酸钙凝胶、水泥等细度较小的成分，这些成分中含有大量的碳元素，若直接排放会使水环境中的碳含量增加，不利于绿色节能的的工业碳排放准则，而若掺入混凝土中使用，则由于废水中还含有较多的惰性物质成分，比如惰性石粉、泥土等，这些惰性物质对水分或减水剂的吸附性较大，使得混凝土干燥速度过快，不仅使得混凝土的施工性变差，而且容易导致混凝土开裂问题，影响混凝土的力学性能。


技术实现要素：

4.为了提高对混凝土废水的回收利用率，改善掺有回收废水的混凝土力学性能，本技术提供碳中和废水循环利用处理方法及含有该废水的混凝土。
5.本技术提供的碳中和废水循环利用处理方法及含有该废水的混凝土，采用如下的技术方案：第一方面，本技术提供一种碳中和废水循环利用处理方法及含有该废水的混凝土，采用如下的技术方案：一种碳中和废水循环利用处理方法，包括以下步骤：1)初步过滤：将混凝土废水引入初沉池中，采用过筛或离心的方式，将砂石等大颗粒杂质从废水中分离出，得到一级废水；2)二次过滤：将一级废水引入二沉池中，启动超声波发生器对二沉池中的废水进行超声波振荡处理15-20min，然后往二沉池中投入外加剂，继续启动超声波发生器对二沉池中的废水进行超声波振荡处理15-20min，沉降去除泥沙石粉等小颗粒杂质，得到二级废水；3)均质化处理：将二级废水引入搅拌池中搅拌均匀，得到均质废水；4)抽样检测：从搅拌池中抽取水样进行水质检测，均质废水符合使用要求，即可抽取使用于混凝土的生产中。
6.通过采用初步过滤、二次过滤以及均质化处理的手段对混凝土废水进行回收，使得混凝土废水的固含量得到有效的控制，符合掺加于混凝土拌制的要求，此外，通过添加外加剂并结合超声波振荡处理，使得混凝土废水中的一些表面固结有钙矾石等已水化的颗粒物能够受到一定程度的表面剥脱，使未水化的微小颗粒物质能够与惰性杂质颗粒物更好地
分离，增大了混凝土废水颗粒物的活性物质与惰性物质的含量比例，也加速了混凝土废水中的泥沙沉降，有利于提高混凝土废水中未水化物质的回收利用率，从而减少了混凝土生产过程中的碳排放。
7.优选的，所述超声波发生器的超声波频率为20-25khz。
8.若振荡频率过高，容易使混凝土废水中的未水化物质造成损失，若振荡频率过低，则分离效果不明显，通过将超声波频率控制在一定的范围内，使已水化物质在颗粒物表面的剥离程度适宜，泥土等惰性杂质也能够得到较为快速的分离。
9.优选的，二级废水引入搅拌池后保持搅拌，搅拌速度为60r/min。
10.通过控制搅拌池中的搅拌速度并保持搅拌处理，使废水中颗粒物的分布更加均匀，废水的固含量变化波动更小，使取出的均质废水掺加拌制而成混凝土性能稳定。
11.优选的，按重量份计，所述外加剂包括壳聚糖10-15份、葡萄糖酸钠6-8份、松香酸钠6-8份、十二烷基苯磺酸钠23-28份、水解聚马来酸酐45-55份。
12.优选的，所述外加剂的制备方法如下：按配比将水解聚马来酸酐、壳聚糖、葡萄糖酸钠、松香酸钠投入搅拌罐中，升温至50
±
2℃并以120r/min的转速搅拌分散30-45min，待降温至25
±
2℃后投加十二烷基苯磺酸钠，转速降至30r/min搅拌15-20min，即得。
13.通过采用以上原料制成的外加剂，使混凝土废水能够得到更好的杂质分离效果，利用水解马来酸酐的聚电解质特性，使各物质能够均匀分散在废水中，壳聚糖在超声波的振荡下分子量减小而溶解于废水中，由于混凝土废水中的含有活性水化成分被已水化的钙矾石等物质所包覆，通过超声波振荡处理后，颗粒表面部分剥离后颗粒部分部位与水接触发生水解反应，由于颗粒表面的钙离子与硅酸根离子的形成与溶解速度不平衡，导致颗粒表面形成了一层富硅缺钙的物质，此时，低分子量的壳聚糖、葡萄糖酸钠与松香酸钠相互配合附着在颗粒上并向其表面提供了大量的羟基和羧基，羧基与钙离子能够形成稳定的络合物，以延缓了水化产物的形成，此外，羧基与富硅缺钙层上的硅酸根离子形成氢键，从而吸附在颗粒物表面形成水化隔膜，减缓了颗粒物内部活性物质的水化反应，此外，十二烷基苯磺酸钠与壳聚糖相互配合，使包覆着的水化隔膜的颗粒在超声波振荡下能够在废水中向上浮动而与泥土等惰性杂质分离，从而使混凝土废水具有更高的回收利用率。
14.优选的，所述外加剂的投加量为1
±
0.2kg/t废水。
15.通过往废水中投入适量的外加剂，能够起到良好的促进惰性杂质分离沉降的效果。
16.第二方面，本技术提供一种混凝土，采用如下的技术方案：一种混凝土，其含有采用所述碳中和废水循环利用处理方法处理过的剂均质废水。
17.通过将处理后的混凝土废水应用于混凝土的拌制中，使得混凝土废水得到再利用，减少了废水排放的污染，降低了混凝土生产过程中的碳排放。
18.优选的，按重量份计，包括以下原料制成：
19.通过将以上原料以一定的比例与均质废水掺和复配制得混凝土，该混凝土具有良好的和易性与较高的力学性能，能够达到与只以清水拌制的混凝土相近的性能，具有良好的经济实用性与环保性。
20.优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、木质素磺酸减水剂的一种或多种的组合。
21.通过采用以上减水剂，进一步减少了均质废水中的颗粒物对水的吸附性，使废水中的颗粒物能够更均匀地分散在混凝土体系中，降低了混凝土的粘稠程度，使混凝土具有更好的施工性。
22.优选的，所述掺和料为矿粉、粉煤灰、长石粉、硅灰粉的一种或多种的组合。
23.通过采用以上掺和料，使均质废水中的颗粒物能够得到碱激发作用从而更好地填充密实混凝土孔隙，提高混凝土的抗压强度。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.通过对收集到的混凝土废水采用初步过滤、二次过滤以及均质化处理的手段进行回收处理，使混凝土废水中的砂石、泥土等杂质得到有效的去除，并且能够提高均质废水中的活性成分占比，从而有效地提高了混凝土废水回收利用率；2.通过采用超声波振荡处理以及添加外加剂的处理手段，使得废水中的颗粒物表面的已水化惰性物质能够得到一定程度地剥离去除效果，减少了废水在掺和拌制于混凝土中时造成吸附粘滞性明显的问题，并且能够对废水颗粒有良好的保护作用，减少了废水搅拌过程中过早水化的问题，延长了废水的有效使用时间，有利于制得性能更佳的混凝土；3.通过将混凝土废水回收用于混凝土的拌制中，使混凝土废水能够得到良好的利用，降低了混凝土生产过程中的碳排放，节能环保。
具体实施方式
25.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。制备例
26.制备例1一种混凝土废水处理用的外加剂，其制备方法如下：将43kg的水解聚马来酸酐、12kg的壳聚糖、6kg的葡萄糖酸钠、7kg的松香酸钠投入搅拌罐中，升温至50
±
2℃并以120r/min的转速搅拌分散30min，待降温至25
±
2℃后投加25kg的十二烷基苯磺酸钠，转速降至30r/min搅拌15-20min，即得。
27.制备例2一种混凝土废水处理用的外加剂，其制备方法如下：将47kg的水解聚马来酸酐、15kg的壳聚糖、8kg的葡萄糖酸钠、6kg的松香酸钠投入搅拌罐中，升温至50
±
2℃并以120r/min的转速搅拌分散45min，待降温至25
±
2℃后投加23kg的十二烷基苯磺酸钠，转速降至30r/min搅拌15-20min，即得。
28.制备例3一种混凝土废水处理用的外加剂，其制备方法如下：将52kg的水解聚马来酸酐、10kg的壳聚糖、7kg的葡萄糖酸钠、8kg的松香酸钠投入搅拌罐中，升温至50
±
2℃并以120r/min的转速搅拌分散45min，待降温至25
±
2℃后投加28kg的十二烷基苯磺酸钠，转速降至30r/min搅拌15-20min，即得。
29.制备例4一种混凝土废水处理用的外加剂，其制备方法如下：将43kg的水解聚马来酸酐与15kg的壳聚糖投入搅拌罐中，升温至50
±
2℃并以120r/min的转速搅拌分散30min，待降温至25
±
2℃后投加23kg的十二烷基苯磺酸钠，转速降至30r/min搅拌15-20min，即得。
30.制备例5一种混凝土废水处理用的外加剂，其制备方法如下：将43kg的水解聚马来酸酐、8kg的葡萄糖酸钠、8kg的松香酸钠投入搅拌罐中，升温至50
±
2℃并以120r/min的转速搅拌分散30min，待降温至25
±
2℃后投加25kg的十二烷基苯磺酸钠，转速降至30r/min搅拌15-20min，即得。实施例
31.实施例1一种碳中和废水循环利用处理方法，其包括以下步骤：1)初步过滤：将混凝土废水引入初沉池中，采用过筛的方式，将砂石等大颗粒杂质从废水中分离出，得到一级废水；2)二次过滤：将一级废水引入二沉池中，启动超声波发生器对二沉池中的废水进行超声波振荡,以20khz的超声波频率荡处理20min，然后以1kg/t废水的投加量往二沉池中投入制备例1制得的外加剂，再继续启动超声波发生器对二沉池中的废水振荡处理20min，沉降去除泥沙石粉等小颗粒杂质，得到二级废水；3)均质化处理：将二级废水引入搅拌池中，以60r/min的搅拌速度搅拌均匀并保持搅拌，得到均质废水；4)抽样检测：保持搅拌，从搅拌池中抽取水样进行水质检测，若固含量超出10.5
±
3％范围的，即对初沉池和二沉池之间的废水回流比进行相对于的调整，若均质废水符合固含量在10.5
±
3％范围内，即可抽取使用于混凝土的生产中。
32.实施例2一种碳中和废水循环利用处理方法，其包括以下步骤：1)初步过滤：将混凝土废水引入初沉池中，采用过筛的方式，将砂石等大颗粒杂质从废水中分离出，得到一级废水；2)二次过滤：将一级废水引入二沉池中，启动超声波发生器对二沉池中的废水进
行超声波振荡,以25khz的超声波频率荡处理15min，然后以0.8kg/t废水的投加量往二沉池中投入制备例1制得的外加剂，再继续启动超声波发生器对二沉池中的废水振荡处理15min，沉降去除泥沙石粉等小颗粒杂质，得到二级废水；3)均质化处理：将二级废水引入搅拌池中，以60r/min的搅拌速度搅拌均匀并保持搅拌，得到均质废水；4)抽样检测：保持搅拌，从搅拌池中抽取水样进行水质检测，若固含量超出10.5
±
3％范围的，即对初沉池和二沉池之间的废水回流比进行相对于的调整，若均质废水符合固含量在10.5
±
3％范围内，即可抽取使用于混凝土的生产中。
33.实施例3一种碳中和废水循环利用处理方法，其包括以下步骤：1)初步过滤：将混凝土废水引入初沉池中，采用过筛的方式，将砂石等大颗粒杂质从废水中分离出，得到一级废水；2)二次过滤：将一级废水引入二沉池中，启动超声波发生器对二沉池中的废水进行超声波振荡,以20khz的超声波频率荡处理15min，然后以1.2kg/t废水的投加量往二沉池中投入制备例1制得的外加剂，再继续启动超声波发生器对二沉池中的废水振荡处理15min，沉降去除泥沙石粉等小颗粒杂质，得到二级废水；3)均质化处理：将二级废水引入搅拌池中，以60r/min的搅拌速度搅拌均匀并保持搅拌，得到均质废水；4)抽样检测：保持搅拌，从搅拌池中抽取水样进行水质检测，若固含量超出10.5
±
3％范围的，即对初沉池和二沉池之间的废水回流比进行相对于的调整，若均质废水符合固含量在10.5
±
3％范围内，即可抽取使用于混凝土的生产中。
34.实施例4一种碳中和废水循环利用处理方法，与实施例1的不同之处在于，实施例4的步骤2)中采用等质量的制备例2制得的外加剂投加至二沉池中。
35.实施例5一种碳中和废水循环利用处理方法，与实施例1的不同之处在于，实施例5的步骤2)中采用等质量的制备例3制得的外加剂投加至二沉池中。对比例
36.对比例1：与实施例1的不同之处在于，对比例1的步骤2)中采用等质量的制备例4制得的外加剂投加至二沉池中。
37.对比例2：与实施例1的不同之处在于，对比例2的步骤2)中采用等质量的制备例5制得的外加剂投加至二沉池中。
38.对比例3：与实施例1的不同之处在于，对比例3的步骤2)中不投加外加剂以及超声波振荡处理，仅通过静置沉淀来去除泥沙石粉等小颗粒物质。性能验证
39.分别取以上实施例以及对比例的均质废水作为检测水样，检测项目与检测方法详见表1，检测数据详见表2。
40.表1.性能检测项目及标准
41.表2.均质废水检测数据
42.根据表2的均质废水检测数据可知，实施例1-5的废水处理方法得到的均质废水的固含量、密度均在达标范围内，并且实施例1-5的水泥胶砂流动度比以及强度比均在达标线以上，结合对比例1-3的检测结果，说明采用超声波振荡处理，结合投加由壳聚糖、葡萄糖酸钠、松香酸钠、十二烷基苯磺酸钠、水解聚马来酸酐复配制得的外加剂于废水的处理手段，能够使混凝土废水中的无用杂质与未水化物质得到有效的分离，从而减少了废水中的惰性物质含量，提高了混凝土废水的回收利用率。
43.应用例1-5一种混凝土，其含有上述的碳中和废水循环利用处理方法处理过的剂均质废水，其制备方法为：按表3的配比称取水泥、掺和物、砂、均质废水混合，搅拌均匀后制得砂浆，然后按配比称取石、减水剂以及清水投加至砂浆中，搅拌均匀后制得混凝土。应用例1-5采用的均质废水为实施例1处理得到的均质废水。
44.表3.混凝土原料配比
45.对以上应用例制得的混凝土试样进行性能检测试验，依据预拌gbt-14902-2012标准检测混凝土试样的塌落度、扩展度以及抗压强度，检测结果详见表4。
46.表4.应用例性能结果结果
47.根据表4的检测数据可知，以实施例1-5的混凝土废水处理方法得到的均质废水，以一定的配比掺加制得的混凝土具有适宜的塌落度与扩展度，与传统的仅以过滤或沉淀的废水处理方法相比，采用初步过滤、二次过滤以及均质化处理结合的手段处理得到的均质废水中惰性物质含量更低，经时损失更低，不易影响混凝土的和易性与施工性能，此外，混凝土的抗压强度在28天即能达到c35强度等级的水平，力学性能良好，具有广泛的应用性。
48.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。