预拌混凝土行业用水情况与节水策略

　　摘    要：　通过数据调研、实地走访等方式研究了我国预拌混凝土行业用水情况，并基于水平衡测试结果分析了各生产环节的耗水情况，为开展预拌混凝土行业用水研究以及制定相关标准工作提供参考。

　　关键词：　预拌混凝土; 水资源; 用水现状;

　　Abstract：　Based on data investigation, field visit, etc., water used in ready-mixed concrete industry was analyzed.Combining results of water balance testing, water consumption studies were made through each producing process. With such analysis and studies, foundations were built for further researches in water intake, norms of water intake and standards of water saving enterprises in ready-mixed concrete industry.

　　Keyword：　Ready-mixed Concrete; Water Resource; Water use status;

　　0、前言

　　我国属于严重缺水的国家[1]，人均水资源拥有量为2 200 m3，仅为世界平均水平的1/4。随着城镇化、工业化进程的加快以及居民生活水平的不断提高，我国的水资源形势日益严峻，水资源的需求几乎涉及到国民经济的方方面面，缺水严重的问题一定程度上限制了我国城镇现代化建设进程、GDP的增长和居民生活水平的提高。

　　我国预拌混凝土行业起始于20世纪70年代末期，90年代开始蓬勃发展，这一时期是建筑施工走向现代化的重要标志，是混凝土生产由粗放型生产向集约化大生产转变的时期。我国建筑工程不仅体量大，而且高层和超高层建（构）筑物、大型和超大型桥梁、隧道、港口、大坝等施工难度大、质量要求高的工程结构正在不断增加，这些因素直接推动了预拌混凝土行业的迅猛发展。2017年，我国规模以上企业共生产预拌混凝土18.68亿m3[2],2018年共生产17.96亿m3，且2019年上半年这一数字就达到了10.32亿m3[3]，巨大的产品产量导致行业整体用水量较大。然而，由于水资源节约意识不到位、用水成本低（通常用水成本不足混凝土生产成本的1%）等原因，预拌混凝土企业对于用水管理普遍比较粗放，国内也缺少预拌混凝土行业用水统计方面的研究，预拌混凝土行业取水定额、节水型企业等相关标准也未制定。在此背景下，本文通过调研等方式对我国预拌混凝土行业用水情况进行分析，并通过水平衡测试结果分析各用水环节耗水情况，以期为后续进一步开展预拌混凝土行业用水研究以及制定预拌混凝土取水定额标准、节水型企业标准提供支撑。
 

　　1、 各省市预拌混凝土行业取水定额标准限值

　　截至2019年底，我国尚未发布预拌混凝土取水定额国家标准，笔者调研了北京、江苏等25个省和直辖市制定的针对本行政区域内的预拌混凝土取（用）水定额标准（详见图1）发现，不同区域定额限值差异巨大，从每m3混凝土0.10 m3至0.80 m3不等，统计边界也不尽相同。

　　图1 各省市预拌混凝土单位产品取（用）水限值

　　2、 预拌混凝土行业用水现状分析

　　为调研预拌混凝土行业用水现状，笔者通过问卷调查、实地走访等方式对243家预拌混凝土生产企业和集团近三年取水数据进行调研，覆盖产量2.93亿m3，覆盖新鲜水取水量0.68亿m3。由于预拌混凝土用水成本低，存在管理参差不齐、用水计量器具配备不到位等问题，部分企业未对用水量进行统计或用水量明显低于正常拌合用水量。最终，笔者收集到139家预拌混凝土企业和集团的有效调研数据，共覆盖产量1.82亿m3，调研数据分布情况见图2和图3。

　　根据调研数据，计算得到预拌混凝土行业每m3品新鲜水取水量平均值为0.18 m3（按产量平均），行业前20%的水平为0.15 m3，行业前80%的水平为0.20 m3（均按产量进行排序），预拌混凝土行业单位产品新鲜水取水量较低。但考虑到预拌混凝土产品产量巨大，以每m3产品新鲜水取水量为0.18 m3结合预拌混凝土行业总产量进行测算，2017年预拌混凝土行业共消耗新鲜水3.36亿m3,2018年共消耗新鲜水3.23亿m3,2019年上半年消耗新鲜水1.86亿m3，行业用水量很大。

　　图2 每m3预拌混凝土单位产品新鲜水消耗量分布（按对应混凝土产量）

　　图3 每m3预拌混凝土单位产品新鲜水消耗量分布（按对应企业数量）

　　3 、预拌混凝土各环节用水量分析

　　预拌混凝土生产用水主要包括拌和用水、清洗和环保用水、生活和办公用水等部分，具体见图4。由于用水计量器具配置不到位、冲洗用水循环利用等原因，绝大多数预拌混凝土生产企业未能统计各环节用水情况，接受调研的企业中有11家提供了水平衡测试报告，笔者根据水平衡测试结果对各环节用水情况进行分析可知：拌和用水量最大，占总用水量的61%，其作为原材料进入产品并随产品出厂，无法回收利用。受预拌混凝土拌和用水水质要求影响，拌和用水主要为新鲜水，同时也可掺加少量经过沉淀池或压滤机处理的回收水；清洗和环保用水约占预拌混凝土生产用水总量的28%，主要包括生产场地、设备和车辆的清洗用水以及降尘用水等。其中，降尘用水主要用于喷洒在砂库、厂区以减少扬尘，大部分降尘用水会以蒸发的形式消耗，少部分会进入砂石等原材料并最终进入产品或进入污水池进行循环利用，但难以计量。生产场地、设备和车辆清洗产生的废水一般收集于污水池，经沉淀或压滤处理后，大部分回用于清洗用水，少部分用于拌和用水；办公和生活用水量相对较低，约占用水总量的11%，除部分损失外，主要通过化粪池等处理后排入市政管道或委托第三方清运处理。

　　4、用水差异分析与节水建议

　　(1）配合比及原材料含水率的影响

　　在预拌混凝土各用水环节中，拌和用水量为最大，占总用水量的61%，拌和水的用量取决于预拌混凝土配合比，配合比设计应满足JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》等相关标准的规定，影响拌和用水量的因素有减水剂、水胶比和原材料含水率等诸多因素。以预拌混凝土用砂0.8 t/m3，碎石1 t/m3，砂含水率为5%，碎石含水率1%计算，预拌混凝土原材料含水量为50 kg/m3，对拌和用水量有较大影响。因此，以河砂为主要原材料进行生产的预拌混凝土企业用水量明显低于以机制砂为原材料的企业。近年来，随着国家对砂石行业整治力度的加大，作为预拌混凝土生产主要原料之一的河砂逐渐被机制砂取代，将导致预拌混凝土原材料含水率逐渐降低，可以预测拌和用水量将持续上升。建议生产企业在保证满足相关标准规范及产品使用功能的前提下，通过使用高性能减水剂、优化配合比设计等方式，减少拌和用水使用量。

　　图4 预拌混凝土主要用水环节示意图

　　(2）场地清洗和降尘设备的影响

　　随着行业环保和绿色生产要求的日益严格，预拌混凝土企业加装各类场地清洗和降尘设备，不同类型的设备对于环保降尘用水影响较大。部分企业在场地清洗降尘时，直接用水枪冲洗地面，用自来水冲力替代打扫，这种清洁场地方式效率低、用水量大，水资源浪费严重并大大增加废水量。建议企业改变以往“以冲代扫”的方式，通过配备清扫车、雾炮机和节水型喷淋降尘设备实现场地的清洗和降尘，并在保证满足环保要求的前提下，合理优化喷淋频次和时间，从而减少新鲜水消耗。

　　(3）废水循环系统备的影响

　　由于环保及绿色生产要求，绝大多数合规的预拌混凝土生产企业配备了废水循环利用系统，但仍以砂石分离机配合敞开式的三级沉淀池系统为主。该系统有两大弊端，一是由于整个系统为敞开式，在干燥或炎热的季节蒸发损耗量大，而在用水冲洗量大或雨季降水量大的情况下，沉淀池水有时会有部分溢出，还不能实现真正的生产废水“零排放”。二是，搅拌设备洗清、洗罐、洗轮、场地清洗以及雨水未设置专用管道进行分别收集，均流入沉淀池，将经过沉淀池处理的废水用于混凝土拌和时，由于废水成分复杂、对拌合物和实体结构的影响难以计算和预估，可能造成混凝土拌合物坍损严重、结构裂缝增多等严重后果，企业通常需要控制废浆水浓度，以保障混凝土性能，从而限制了废浆水用于混凝土拌和的使用量。为解决上述弊端，近年来部分预拌混凝土生产企业在砂石分离机的基础上引进了压滤机，经砂石分离产生的废浆水再经过压滤处理，将清废水与废渣快速分离，提高了处理效率和废水回收利用率。另一方面，封闭式的废水循环系统也获得了一定推广，通过加强系统封闭性，避免了废水溢出、蒸发损失，以实现废水“零排放”，与此同时，部分封闭式的废水循环系统实现了搅拌设备清洗废水与洗轮废水、场地清洗废水和雨水的分流。建议企业可以结合自身情况，进行废水循环系统的升级改造，通过压滤机或封闭式废水循环系统，提高废水回收利用率，进而降低新鲜水消耗量。

　　(4）企业管理水平及用水计量设备差异

　　企业管理水平及用水计量设备也是影响预拌混凝土生产用水量的原因之一，从本次调研结果看，由于混凝土用水成本极低，企业对于用水管理仍然比较粗犷，大部分企业仅配备了用水总表，各用水环节未实现单独计量，也鲜有企业制度了完善的用水管理制度。建议企业加强用水管理，建立完善的用水管理制度，根据GB 24789—2009《用水单位水计量器具配备和管理通则》的要求完善用水计量系统，对于拌和用水、清洗和降尘用水、生活和办公用水进行分类分级计量，并做好节能节水宣传教育工作，让每一位员工充分认识节水的重大意义，将节水行为养成日常工作的一种行为习惯。

　　5、 结论

　　(1）预拌混凝土行业平均单方产品新鲜水取水量为0.18 m3，按产量进行估算，仅2019年上半年消耗新鲜水1.86亿m3，行业用水量很大。目前，我国尚无针对预拌混凝土行业的取水定额标准、节水型企业标准，预拌混凝土生产企业对于用水管理也较为粗犷。因此，建议相关部门进一步完善预拌混凝土行业用水相关标准体系，尽快制订统一的取水定额、节水型企业标准。

　　(2）基于配合比及原材料含水率、场地清洗和降尘设备、废水循环系统备、企业管理水平及用水计量设备等方面对用水量差异原因分析，建议企业通过使用高性能减水剂、优化配合比设计、升级清洗降尘和废水循环系统、建立完善的用水管理制度和完善用水计量系统等方式，降低单位产品用水量，节约水资源，应对用水相关政策标准的出台和实施。

　　参考文献

　　[1] 工业和信息化主管部门,水行政主管部门,统计局,等.重点工业行业用水效率指南[Z].工业和信息化主管部门,2013.
　　[2]中国混凝土与水泥制品协会预拌混凝土分会.2018中国预拌混凝土行业发展报告[J].混凝土世界,2019(116):18-25.
　　[3]姜莎莎.2019年上半年混凝土与水泥制品行业经济运行报告[J].混凝土世界,2019(123):8-13.