混凝土攪拌站粉塵污染與綠色化治理技術探究

胡成留

（云南建投綠色高性能混凝土股份有限公司，云南昭通 657000）

1 引言

在經濟呈現高速發展態勢的21 世紀，大方量混凝土攪拌站成為工程建設中不可或缺的一部分。隨之而來的是日益嚴峻的攪拌站粉塵污染問題。混凝土攪拌站產生的粉塵具有覆蓋范圍廣、擴散速度快的特征，一旦治理不到位，會導致建筑工程違背國家環保理念，甚至違反環保法律，影響工程產品的競爭力。因此，探究混凝土攪拌站粉塵污染的綠色化治理技術成為混凝土攪拌站面臨的主要問題之一。

2 混凝土攪拌站概述

某混凝土攪拌站包括2 排水泥倉、螺旋輸送機，由1 個微機控制室控制整個攪拌站作業，可以同時向2 輛混凝土運輸車運送攪拌混凝土物料。該混凝土攪拌站理論生產量為180 m3/h，攪拌機及配料機型號分別為JS3000 強制型、PLD4800，倉格數為4 格，總功率為260 kW，卸料高度為4 m（無泵）。

3 混凝土攪拌站粉塵污染來源調查

3.1 輸送、計量、投料時期

汽車裝卸、原沙輸送均易產生揚塵，特定時期的風速、沙粒含水量、裝卸高度均對沙裝卸起塵量有較大的影響。在該混凝土攪拌站原料堆放最高高度、堆料時與沙堆落差分別為15.00 m、1.50 m 時，沙堆風力揚塵、裝卸揚塵總產生量為每年4.01 t，其中，沙場裝卸沙堆起塵量為每年3.65 t。

在道路干燥情況下，該混凝土攪拌站車輛行駛距離為100.00 m 時，平均每天重載運輸、空車運輸各80 輛·次，重載車輛和空載車輛的重量分別為300.00 kN（30.00 t）、90.00 kN（9.00 t），行駛速度為22.00 km/h。一般路況粉塵量在0.10～0.50 kg/m2時，空車動力起塵量應在2.14～6.82 kg/d，重載車動力起塵量在5.42～24.63 kg/d。

該混凝土攪拌站主要通過配套皮帶進行質量較大的原料輸送，如碎屑、石子等。對于粉煤灰、水泥等原料，需要在壓縮空氣的驅動下由螺旋輸送機輔助吹入水泥筒倉。整個過程中極易產生無組織排放狀態的粉煤灰和水泥粉塵，產生量大約為0.6 t/a。

3.2 水泥筒倉頂呼吸孔及庫底

混凝土攪拌站的原料粉煤灰、水泥均采用筒倉存放。在這種存放方式中，粉塵主要源于水泥筒倉庫頂呼吸孔和庫底。比如，在散裝水泥泵車向筒倉內輸送粉料時，水泥倉內部、外部均具有一定的壓力差，氣體會由水泥倉內部向外部排放。雖然配備有負壓吸風除塵裝置的庫底、庫頂呼吸孔具有一定除塵能力，在入口粉塵濃度為30 000.00 mg/m3時，理論排放濃度為30.00 mg/m3。但隨著設備老化，實際除塵效果會大大下降，粉塵排放量也會隨之上升，大約在0.625 t/a。

3.3 水泥放空口及堆場

在筒倉水泥抽料階段，筒倉放空口極易產生大量粉塵，每次粉塵產生量最低約0.28 kg，最高約0.80 kg，由此帶來的原料粉煤灰、水泥消耗量為每年1.58×109t。全年運輸車輛為2 056 輛·次、每車承載質量為80.00 t 時，每輛運輸車每次放空口產生粉塵為0.45 kg。

在風力作用下，混凝土攪拌站內小粒徑灰渣、沙粒會脫離地面而起塵，對下風向大氣環境造成污染[1]。堆場揚塵顆粒在空氣中的擴散情況與塵粒含水率、風速有較大關系，一般揚塵粒徑小于230 μm 時，可以不考慮上述因素，認為堆場揚塵顆粒沉降速度可以達到1.00 m/s；而在其超出這一范圍時，需要考慮上述因素，并將影響范圍鎖定在揚塵點下風向近距離周邊。在原沙含水率為5.00%、起動風速為4.35 m/s、地面風速為2.95 m/s 時，沙堆揚塵產生量為0.305 t/a。

4 混凝土攪拌站粉塵污染危害

4.1 環境危害

在混凝土攪拌站各個生產環節所產生的粉塵污染過量，均會污染周邊空間，甚至產生霧霾。再加上粉塵是一種兼具飛散性、黏附性、濕潤性、懸浮性、燃爆性的物質，部分粉塵會飛散到大氣環境中與空氣中水分接觸形成碳化鈣粉、鎂粉等易燃易爆物質；部分粉塵則會相互凝聚吸附在農作物、植被上，影響植被生存；部分粉塵則會造成酸雨等。此外，部分粉塵還會吸附在生產器械、電氣設備中加速設備構件功能老化，影響攪拌站器械正常壽命周期內功能的發揮。

4.2 人員危害

混凝土攪拌站中產生的粉塵內含有多種有毒成分，一旦被人體吸入（5 μm 以下的微粒），就會引發中毒性肺炎、硅肺甚至肺癌。而沉積在肺部的污染物被溶解后，會直接侵入人體血液系統，引發血液中毒。即使肺部污染物無法被溶解，也極易被人體細胞吸收，破壞細胞結構。此外，部分粉塵污染可以在懸浮、凝聚作用下吸收、反射太陽光線，造成兒童接受太陽光紫外線照射量下降，影響兒童體內維生素D 的合成，提高骨骼鈣化不全等不正常發育疾病的發生率。

5 混凝土攪拌站粉塵污染的綠色化治理技術

5.1 輸送、計量、投料時期粉塵的綠色化治理

由上文可知，在輸送、計量、投料時期，該混凝土攪拌站粉塵污染主要為工藝粉塵、車輛揚塵。為了實現上述污染的綠色化治理，生產現場作業者應以4～5 次/d 的頻率對主要運輸道路進行灑水，并配合地面清潔、平整、硬化操作，達到有效抑制地面動力起塵的目的。在運輸車輛作業階段，應利用事先準備的無破損氈布覆蓋，配合以散裝水泥為代表的粉狀物質屏障措施，防止粉塵污染[2]。

運輸車輛進入生產廠區后，應嚴格要求其保持低速行駛度，并提高車輛沖洗頻次，最大限度地控制道路揚塵對攪拌站周邊空氣環境質量的影響。一般沖洗車輛時，需要選擇專門的高壓清洗設備，按90°等距離布置水管，逐一清洗車輛料斗、車輪。

投料期間，對于在粉塵環境中工作的作業人員，要為其提供必要的防護裝置。特別是電焊工、混凝土工，應定期為其提供免費體檢福利。在這個基礎上，在攪拌主機投料、儲料倉負壓、骨料投入環節，混凝土攪拌站可以沿用集中除塵思路，配備優質過濾袋的風機脈沖反吹系統。進而在主機除塵管的支撐作用下，與頭罩、粉塵計量斗之間形成互相聯通體系，從根本上解決傳統粉料稱進料時利用回氣管聯通攪拌器、稱斗或者直接經排氣門排放空氣產生的高污染問題[3]。此外，在原材料投放方面，也可以選擇交叉投料方式，即先向料筒內投入砂，再向料筒內投入小粒徑碎石，進而依據大粒徑碎石、砂、粗石、細石、砂的順序投入，避免骨料在投放過程中出現摩擦，并利用粗骨料掩蓋碎石中的粉塵，抑制粉塵污染。

5.2 水泥筒倉頂呼吸孔及庫底粉塵的綠色化治理

對于生產區具體工藝環節產生的顆粒物污染，可以通過相應設備收集、處理后排放。比如，對于水泥筒倉頂呼吸孔及庫底粉塵污染較為嚴重的模塊，可以對通風除塵裝置進行更新、維護，如除塵罩、抽風管、風機等。

對于散裝水泥筒倉入口位置，可以從防范揚塵為入手點，進行密封裝置設置，配合倉頂氣流反沖除塵器、管式除塵器代替布袋除塵器的設置，進行氣流的多次過濾，控制粉塵排放量在標準限值內。除氣流反沖除塵器、管式除塵器以外，混凝土攪拌站也可以進行針對性的除塵系統設計。在該系統進行設計前，混凝土攪拌站需要明確除塵目標，比如，防控生產階段粉塵無組織排放到大氣環境中污染周邊生態，優化攪拌站內部作業環境，避免粉塵對作業人員身體造成傷害等。根據作業目標，可以選擇不同的除塵系統運行模式。一般對于除粉料倉以外的除塵部位，均可以選擇脈沖清灰主動式粉塵去除裝置，對于粉料倉，則可以選擇振動式集中塵土去除裝置[4]。然后，混凝土攪拌站可以綜合考慮安全系數、空氣流量、投放物料體積、物料投放時間、過濾速率等因素，選擇恰當的濾芯，比如，過濾速率達到1.20 m/min 的聚酯濾芯等。確定濾芯后，針對主機部分粉塵常見溢出部分，可以于倉頂配置強制式除塵設備，并將過濾中心形狀設置為褶皺圓筒式，最大程度上增加單位空間內粉塵過濾量。在內部設置若干個過濾濾芯后，以若干個過濾濾芯為一個單位，配備振動除粉塵、氣體脈沖反吹粉塵裝置，以提高除塵效果以及濾芯使用年限[5]。

對于從倉底到原料計量料斗的一段區間，引入全封閉的螺旋輸送模式。配合自動料斗密封攪拌，保證計量斗入攪拌機后無粉塵向外部溢出。在全封閉式模式建設過程中，針對碎石未經水洗便直接堆放所產生的大量揚塵情況，可以在從倉底到原料計量料斗的適當位置配備加壓泵的細水霧裝置[6]，并在細水霧裝置設置完畢后，利用鋼板，將皮帶機輸送、提升機輸送系統完全封閉。

5.3 水泥放空口及堆場粉塵的綠色化治理

對于水泥放空口，考慮到等壓氣源的庫底氣化槽陣多自然形成“走軟不走硬”的局部中心聚集效果，導致水泥放空口運行僅可形成非均衡單一漏斗流泄放，或者多個漏斗流泄放的方式。這一模式不僅會導致環庫底邊壁硬料流速減緩甚至堆積，還會導致水泥內含粉塵的上溢析出，加劇水泥污染。因此，在現有技術無法實現整體流均衡下卸的情況下，應經常性地開展周期性清理作業，并引進粉流掣技術，在全新的粉體動力學整體流理論下，保證粉塵的高徑比超過2.0，減少人體對粉塵的吸入量。

對于原料堆場，為了避免揚塵對周邊敏感點特別是距離項目邊界200.00 m 的下風方向造成污染。應根據天氣情況進行不同防護措施的實施。若遇大風天氣，應立即利用塑料薄膜覆蓋沙堆；若遇干燥天氣，應保持沙堆具有一定的濕度，對沙堆定期灑水或修建頂棚，最大限度地控制沙堆面塵土起動量。有條件的情況下，混凝土攪拌站也可以引入新型建材空心磚建造而成的封閉式堆場，從源頭防止堆場粉塵排放到外界空氣中[7]。

6 結語

綜上所述，砂石料場堆放、粉料進倉、生產配料、轉運等環節均可產生粉塵污染，粉塵污染對混凝土攪拌站周邊空氣質量、人們身體健康均造成了威脅。因此，混凝土攪拌站應注重粉塵污染治理，選擇實用價值較高的除塵設備，細化防塵除塵條例，完善環境管理組織，有效解決各環節因人工操作失誤或設備滯后而引發的粉塵污染，為攪拌站安全運行提供保障。