混凝土搅拌站粉尘污染与绿色化治理技术探究

胡成留

（云南建投绿色高性能混凝土股份有限公司，云南昭通 657000）

1 引言

在经济呈现高速发展态势的21 世纪，大方量混凝土搅拌站成为工程建设中不可或缺的一部分。随之而来的是日益严峻的搅拌站粉尘污染问题。混凝土搅拌站产生的粉尘具有覆盖范围广、扩散速度快的特征，一旦治理不到位，会导致建筑工程违背国家环保理念，甚至违反环保法律，影响工程产品的竞争力。因此，探究混凝土搅拌站粉尘污染的绿色化治理技术成为混凝土搅拌站面临的主要问题之一。

2 混凝土搅拌站概述

某混凝土搅拌站包括2 排水泥仓、螺旋输送机，由1 个微机控制室控制整个搅拌站作业，可以同时向2 辆混凝土运输车运送搅拌混凝土物料。该混凝土搅拌站理论生产量为180 m3/h，搅拌机及配料机型号分别为JS3000 强制型、PLD4800，仓格数为4 格，总功率为260 kW，卸料高度为4 m（无泵）。

3 混凝土搅拌站粉尘污染来源调查

3.1 输送、计量、投料时期

汽车装卸、原沙输送均易产生扬尘，特定时期的风速、沙粒含水量、装卸高度均对沙装卸起尘量有较大的影响。在该混凝土搅拌站原料堆放最高高度、堆料时与沙堆落差分别为15.00 m、1.50 m 时，沙堆风力扬尘、装卸扬尘总产生量为每年4.01 t，其中，沙场装卸沙堆起尘量为每年3.65 t。

在道路干燥情况下，该混凝土搅拌站车辆行驶距离为100.00 m 时，平均每天重载运输、空车运输各80 辆·次，重载车辆和空载车辆的重量分别为300.00 kN（30.00 t）、90.00 kN（9.00 t），行驶速度为22.00 km/h。一般路况粉尘量在0.10～0.50 kg/m2时，空车动力起尘量应在2.14～6.82 kg/d，重载车动力起尘量在5.42～24.63 kg/d。

该混凝土搅拌站主要通过配套皮带进行质量较大的原料输送，如碎屑、石子等。对于粉煤灰、水泥等原料，需要在压缩空气的驱动下由螺旋输送机辅助吹入水泥筒仓。整个过程中极易产生无组织排放状态的粉煤灰和水泥粉尘，产生量大约为0.6 t/a。

3.2 水泥筒仓顶呼吸孔及库底

混凝土搅拌站的原料粉煤灰、水泥均采用筒仓存放。在这种存放方式中，粉尘主要源于水泥筒仓库顶呼吸孔和库底。比如，在散装水泥泵车向筒仓内输送粉料时，水泥仓内部、外部均具有一定的压力差，气体会由水泥仓内部向外部排放。虽然配备有负压吸风除尘装置的库底、库顶呼吸孔具有一定除尘能力，在入口粉尘浓度为30 000.00 mg/m3时，理论排放浓度为30.00 mg/m3。但随着设备老化，实际除尘效果会大大下降，粉尘排放量也会随之上升，大约在0.625 t/a。

3.3 水泥放空口及堆场

在筒仓水泥抽料阶段，筒仓放空口极易产生大量粉尘，每次粉尘产生量最低约0.28 kg，最高约0.80 kg，由此带来的原料粉煤灰、水泥消耗量为每年1.58×109t。全年运输车辆为2 056 辆·次、每车承载质量为80.00 t 时，每辆运输车每次放空口产生粉尘为0.45 kg。

在风力作用下，混凝土搅拌站内小粒径灰渣、沙粒会脱离地面而起尘，对下风向大气环境造成污染[1]。堆场扬尘颗粒在空气中的扩散情况与尘粒含水率、风速有较大关系，一般扬尘粒径小于230 μm 时，可以不考虑上述因素，认为堆场扬尘颗粒沉降速度可以达到1.00 m/s；而在其超出这一范围时，需要考虑上述因素，并将影响范围锁定在扬尘点下风向近距离周边。在原沙含水率为5.00%、起动风速为4.35 m/s、地面风速为2.95 m/s 时，沙堆扬尘产生量为0.305 t/a。

4 混凝土搅拌站粉尘污染危害

4.1 环境危害

在混凝土搅拌站各个生产环节所产生的粉尘污染过量，均会污染周边空间，甚至产生雾霾。再加上粉尘是一种兼具飞散性、黏附性、湿润性、悬浮性、燃爆性的物质，部分粉尘会飞散到大气环境中与空气中水分接触形成碳化钙粉、镁粉等易燃易爆物质；部分粉尘则会相互凝聚吸附在农作物、植被上，影响植被生存；部分粉尘则会造成酸雨等。此外，部分粉尘还会吸附在生产器械、电气设备中加速设备构件功能老化，影响搅拌站器械正常寿命周期内功能的发挥。

4.2 人员危害

混凝土搅拌站中产生的粉尘内含有多种有毒成分，一旦被人体吸入（5 μm 以下的微粒），就会引发中毒性肺炎、硅肺甚至肺癌。而沉积在肺部的污染物被溶解后，会直接侵入人体血液系统，引发血液中毒。即使肺部污染物无法被溶解，也极易被人体细胞吸收，破坏细胞结构。此外，部分粉尘污染可以在悬浮、凝聚作用下吸收、反射太阳光线，造成儿童接受太阳光紫外线照射量下降，影响儿童体内维生素D 的合成，提高骨骼钙化不全等不正常发育疾病的发生率。

5 混凝土搅拌站粉尘污染的绿色化治理技术

5.1 输送、计量、投料时期粉尘的绿色化治理

由上文可知，在输送、计量、投料时期，该混凝土搅拌站粉尘污染主要为工艺粉尘、车辆扬尘。为了实现上述污染的绿色化治理，生产现场作业者应以4～5 次/d 的频率对主要运输道路进行洒水，并配合地面清洁、平整、硬化操作，达到有效抑制地面动力起尘的目的。在运输车辆作业阶段，应利用事先准备的无破损毡布覆盖，配合以散装水泥为代表的粉状物质屏障措施，防止粉尘污染[2]。

运输车辆进入生产厂区后，应严格要求其保持低速行驶度，并提高车辆冲洗频次，最大限度地控制道路扬尘对搅拌站周边空气环境质量的影响。一般冲洗车辆时，需要选择专门的高压清洗设备，按90°等距离布置水管，逐一清洗车辆料斗、车轮。

投料期间，对于在粉尘环境中工作的作业人员，要为其提供必要的防护装置。特别是电焊工、混凝土工，应定期为其提供免费体检福利。在这个基础上，在搅拌主机投料、储料仓负压、骨料投入环节，混凝土搅拌站可以沿用集中除尘思路，配备优质过滤袋的风机脉冲反吹系统。进而在主机除尘管的支撑作用下，与头罩、粉尘计量斗之间形成互相联通体系，从根本上解决传统粉料称进料时利用回气管联通搅拌器、称斗或者直接经排气门排放空气产生的高污染问题[3]。此外，在原材料投放方面，也可以选择交叉投料方式，即先向料筒内投入砂，再向料筒内投入小粒径碎石，进而依据大粒径碎石、砂、粗石、细石、砂的顺序投入，避免骨料在投放过程中出现摩擦，并利用粗骨料掩盖碎石中的粉尘，抑制粉尘污染。

5.2 水泥筒仓顶呼吸孔及库底粉尘的绿色化治理

对于生产区具体工艺环节产生的颗粒物污染，可以通过相应设备收集、处理后排放。比如，对于水泥筒仓顶呼吸孔及库底粉尘污染较为严重的模块，可以对通风除尘装置进行更新、维护，如除尘罩、抽风管、风机等。

对于散装水泥筒仓入口位置，可以从防范扬尘为入手点，进行密封装置设置，配合仓顶气流反冲除尘器、管式除尘器代替布袋除尘器的设置，进行气流的多次过滤，控制粉尘排放量在标准限值内。除气流反冲除尘器、管式除尘器以外，混凝土搅拌站也可以进行针对性的除尘系统设计。在该系统进行设计前，混凝土搅拌站需要明确除尘目标，比如，防控生产阶段粉尘无组织排放到大气环境中污染周边生态，优化搅拌站内部作业环境，避免粉尘对作业人员身体造成伤害等。根据作业目标，可以选择不同的除尘系统运行模式。一般对于除粉料仓以外的除尘部位，均可以选择脉冲清灰主动式粉尘去除装置，对于粉料仓，则可以选择振动式集中尘土去除装置[4]。然后，混凝土搅拌站可以综合考虑安全系数、空气流量、投放物料体积、物料投放时间、过滤速率等因素，选择恰当的滤芯，比如，过滤速率达到1.20 m/min 的聚酯滤芯等。确定滤芯后，针对主机部分粉尘常见溢出部分，可以于仓顶配置强制式除尘设备，并将过滤中心形状设置为褶皱圆筒式，最大程度上增加单位空间内粉尘过滤量。在内部设置若干个过滤滤芯后，以若干个过滤滤芯为一个单位，配备振动除粉尘、气体脉冲反吹粉尘装置，以提高除尘效果以及滤芯使用年限[5]。

对于从仓底到原料计量料斗的一段区间，引入全封闭的螺旋输送模式。配合自动料斗密封搅拌，保证计量斗入搅拌机后无粉尘向外部溢出。在全封闭式模式建设过程中，针对碎石未经水洗便直接堆放所产生的大量扬尘情况，可以在从仓底到原料计量料斗的适当位置配备加压泵的细水雾装置[6]，并在细水雾装置设置完毕后，利用钢板，将皮带机输送、提升机输送系统完全封闭。

5.3 水泥放空口及堆场粉尘的绿色化治理

对于水泥放空口，考虑到等压气源的库底气化槽阵多自然形成“走软不走硬”的局部中心聚集效果，导致水泥放空口运行仅可形成非均衡单一漏斗流泄放，或者多个漏斗流泄放的方式。这一模式不仅会导致环库底边壁硬料流速减缓甚至堆积，还会导致水泥内含粉尘的上溢析出，加剧水泥污染。因此，在现有技术无法实现整体流均衡下卸的情况下，应经常性地开展周期性清理作业，并引进粉流掣技术，在全新的粉体动力学整体流理论下，保证粉尘的高径比超过2.0，减少人体对粉尘的吸入量。

对于原料堆场，为了避免扬尘对周边敏感点特别是距离项目边界200.00 m 的下风方向造成污染。应根据天气情况进行不同防护措施的实施。若遇大风天气，应立即利用塑料薄膜覆盖沙堆；若遇干燥天气，应保持沙堆具有一定的湿度，对沙堆定期洒水或修建顶棚，最大限度地控制沙堆面尘土起动量。有条件的情况下，混凝土搅拌站也可以引入新型建材空心砖建造而成的封闭式堆场，从源头防止堆场粉尘排放到外界空气中[7]。

6 结语

综上所述，砂石料场堆放、粉料进仓、生产配料、转运等环节均可产生粉尘污染，粉尘污染对混凝土搅拌站周边空气质量、人们身体健康均造成了威胁。因此，混凝土搅拌站应注重粉尘污染治理，选择实用价值较高的除尘设备，细化防尘除尘条例，完善环境管理组织，有效解决各环节因人工操作失误或设备滞后而引发的粉尘污染，为搅拌站安全运行提供保障。