多孔生态混凝土净化生活污水的对比研究.pdf
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1、2 0 1 1 年第 3期 3月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCT S 2 01 1 No 3 Ma r c h 多孔生态混凝土净化生活污水的对 比研究 张盛斌 , 杨 扬 , 乔永 民, 刘振乾 ( 暨南 大学水 生生 物研究 所 , 广 州 5 1 0 6 3 2 ) 摘要 : 分 别 采 用 单 一 粒 径 的 碎 石 和 陶 粒 作 为 粗 骨料 , 按 照 目标 孔 隙 率为 2 5 、 水 灰 比 为 0 2 6的要 求制 备 两 种 不 同 级 配 的 多孔 生 态 混凝 土试 件 , 同 时 以这 两 种 骨料
2、 按 等 体 积 紧密 堆 积 并 用 塑料 网框 包 裹作 为对 照 , 采 用人 工 配 置 废水静 态吸 附试验方法, 定时采样分析其 对总氮( T N) 、 氨 氯( NH4 + - N) 和 总磷( T P ) 的处理效果 。试验结果表明 , 多 孔生态混凝土试件对氮和磷的吸 附效果明显好于 同期的骨料 塑料 网框 包裹方式 ,以碎石为骨料的生态混凝 土试件 吸 附 氮效 果 好 于 以 陶 粒 为 骨料 的 生 态混 凝 土试 件 , 对磷 的 吸 附效 果 则相 反 。 对 多孔 生 态 混凝 土 的吸 附机 理进 行 了分 析 。 关键 词 : 多孔 生 态混 凝 土 ; 陶粒
3、 ; 碎 石 ; 吸 附 Ab s t r a c t : T w o k i n d s o f p o r o u s e e o - c o n c r e t e wi t h d i f f e r e n t a g g r e g a t e g r a d a t i o n a r e p r e p a r e d wi t h a s i n g l e s i z e o f g r a v e l a n d c e r a mi s i t e a s a g g r e g a t e s r e s p e c t i v e l y a c c o r d i
4、 n g t o t h e t a r g e t p o r o s i t y o f 2 5 a n d w a t e r c e me n t r a t i o o f 0 2 6 a n d t w o k i n d s o f a g g r e g a t e s a r e s t a c k e d c l o s e l y a c c o r d i n g t o s a me v o l u me a n d p a r c e l e d i n p l a s t i c n e t s a s c o mp a ri s o n n1 e s t a t
5、 - i c t e s t o f a d s o r p t i o n i s a d o p t e d a n d w a t e r s p e c i me n s a r e c o l l e c t e d t o mo n i t o r a n d a n a l y z e t h e r e mo v a l e ffi c i e n c y o f t o t a l n i t r o g e n 一 N ) , a mm o n i a n i t r o g e n ( N H 4 + - N ) a n d t o t a l p h o s p h o
6、 r u s ( T P ) i n s y n t h e t i c w a s t e w a t e r p e ri o d i c a l l y e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a ds o r pt i o n e f f e c t o f n i t r o g e n a n d p ho s p ho r us o f p o r o u s e c o c o n c r e t e s p e c i me n s i s be t t e r t h a n t h at o f t h e s a me a g e p
7、 l a s t i c n e t s s p e c i me n s , a n d t h e n i t r o g e n a d s o r p t i o n e f f e c t o f t h e e c o c o n c r e t e wi t h g r a v e l a g g r e g a t e s i s b e t t e r t h a n t h e o n e s wi t h c e r ami s i t e a g g r e g a t e s ,whi l e t h e ph o s ph o rus a d s o rp t i
8、on b e i n g r e v e r s e F i n a l l y ,t h e a ds o rpt i o n me c h a n i s m o f p or o us e。 c o - c o n c r e t e i s a n a l y z e d Ke y wor d s :Po r o us e c o c o n cr e t e ;Ce r a mi s i t e ;Gr a v e l ;Ads o rpt i o n 中 图分 类 号 : T U5 2 8 2 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1 0 O 0 4 6 3 7 ( 2 0
9、1 1 J 0 3 -1 8 0 4 O前言 多孔 生态 混凝 土也 称环 境 友好 型混 凝 土 、 大孔 混凝 土 、 无 砂 混 凝 土 和植 生 混 凝 土 等 , 是 一 种 特殊 的混凝土 , 其制作方法一般是采用特定粒径 的粗骨 料作为骨架结构, 以水泥等材料作为胶结材料均匀 包裹在骨料颗粒表面 , 形成多孔隙的整体。2 0世纪 8 0年代 以来 , 欧美 和 日本等 国家 开始研 究并 开发 多 孔 生态 混 凝 土 , 并 应 用 于 城 市广 场 、 道路 和停 车 场 等地 , 其对调节城市微气候 、 保持生态平衡起到了 良好 效果 。我 国生 态 混凝 土研 究 和应
10、用起 步较 晚 , 目前 的研 究集 中在 生 态混凝 土 的制 作 工艺 优化 、 耐 久性 和 植 生性 改 良及 在 水 利 、 建 筑 、 交 通 和 环保 等 领域 的应 用I l - 2 。生 态混凝 土 因其 多孔 隙率 和较 大 的 比表 面积 , 当其 浸 泡在 污 水 中时会 发 生 化 学 、 物 理 和生物化学 作用 , 吸附 和清除 污染物嘲 。考虑到碎 石 和 陶粒来 源 广泛 且价 格相 对较 低 , 本 文探 索 以碎 石 和 陶粒作 为粗 骨 料 的生态 混凝 土 , 其 对净 化 污水 效 果及水泥裹覆对骨料水质净化效率的影响 , 为生态 混凝土应 用于 污
11、染水体 治理 提供一 定 的参 考 。 一 】 8 1 试 验材料 与方 法 1 1 试 验材 料 ( 1 ) 原 材料 P 1 1 5 2 5级 硅酸 盐水 泥 ;粒 径 为 1 0 2 5 mm 的 优质花 岗岩碎石 ;粒径为 1 5 2 0 m m 的普通粘土陶 粒; 聚羧酸系高效减水剂 , 江西省某公司生产。 ( 2 ) 多孔 生态混凝 土 的配合 比 骨料 的紧密堆积密度和紧密堆积孔隙率见表 1 。 按照 目标空隙率为 2 5 , 水灰比为 O 2 6的设计要 求 , 计算出两种多孔生态混凝土的配合 比【圳 , 见表 2 和表 3 。 表 1 骨料紧密堆积密度和紧密堆积孔隙率 表 2
12、 以碎石为骨料的多孔生态混凝土配合比 k g C m , 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张盛斌 , 杨扬 , 乔永 民 , 等 多 孔生 态混 凝土 净化 生活 污水 的对 比研 究 表 3 以 陶粒 为骨 料 的多 孔 生 态 混 凝 土配 合 比k g m 1 2试 验方 法 将 直径 为 1 6 0 m m 的 P VC排 水 管 切 割 成 多 个 高 8 c m 的 圆柱体 模具 , 容积 1 6 L 。 按照 上述 两 种配 合 比 制作 多 孔 生态 混凝 土试 件 4块 , 制作 方 法 参 考 文献 5 1 ,其 中每种 配 合 比 2块 试
13、件 设 为 一组 , 养 护 两周 后 进 行 试 验 。为 便 于描 述 , 将 以 碎石 为骨 料 的 多孔 生 态 混 凝 土 和 以 陶粒 为 骨 料 的 多孔 生 态 混凝 土 分 别 用 A1和 B1表示 。 另制 作 与上 述 圆柱 体 形 状 相 同 的塑 料 网框 , 每 个 网框 填放 等 体积 上述 骨料 至 紧 密堆 积 ,共 4块 , 其 中每种 骨 料配 方 2块 设 为 一组 , 碎石 网框 包 裹 和 陶粒网 框包裹 分别 用 A 2和 B 2表示 。 试 验 前 将 以上 8块试 件 放 置 清水 中浸 泡 2 4 h , 烘 干后 备用 。准备 9个塑 料
14、圆桶 ,每 个 桶 内装 1 0 L 人 工配 置废 水 ( 见 表 4 ) , 将 8块试 件 放 置 8个桶 内 , 表 4人 工 配 置 废 水 物 质 含 量 化学组 成 含量 ( m g L ) 氯 化 钱 ( NH C1 ) 硝 酸 钾( KNO 3 ) 磷 酸二 氧钾( K 2 H 2 P 0 4 】 葡 萄 糖 ( C H- 0 6 ) 2 2 55 1 4 44 8 7 9 l 70 0O 剩 余 1 个桶 作 为对 照 。 恒 温 3 0 ,问 隔 1 h 、 2 h 、 4 h 、 1 0 h 、 2 0 h 、 3 0 h 、 5 0 h 和 7 0 h后 取 适 量
15、水 样 进 行 监 测 , 监 测 指 标 、 方 法 和 表 5 人工配置废水水质指标 选用 标准 见 表 5。 2结 果与 讨论 2 1总氮 的处 理效果 四组 试 件 对 人 工 配 置 废 水 总 氮 的处 理 效 果 见 图 1 。 浸 泡 l h后 , 除试 件 A 2 ( 碎石 网框 包裹 ) 的 T N 浓度 略有 上 升外 , 其 他试 件 的 T N浓 度都 有不 同程 度 的降低 , 其 中试件 A1 ( 碎 石生 态混 凝土 ) 减 少量 最 大 , 降低到 8 2 3 mg L 。2 h后 四组试 件 T N浓度 均 上 升 , 其 中 B 1 ( 陶粒 生 态 混凝
16、 土 ) 试 件 增 加 量最 大 , 增 加 到 1 0 9 mg L 。A2和 B 2 ( 陶粒 网框 包 裹 )试 件在 2 h 、 A1 试 件 在 4 h 、 B 1试 件 在 1 0 h的 废 水 浓 度 达 到 最 高 日 寸1 日 J h 图 1 四组 试 件 对 人 工 配 置 废 水 总 氮 的影 响 以 3 0 h时 为分 割 点 , 除 去 自然 的 影 响 ( 对 照 组 的变 化 ) ,计 算 出 四组试 件前 3 0 h和后 4 0 h对 营 养 盐 的 吸附 速 率 , 见 表 6 。 除 B1 试 件 外 , 其 余 试 件前 3 0 h对 T N的 吸 附速
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