生态混凝土在处理生活污水中的应用研究

摘要：本文首先介绍了生态混凝土净水技术的发展与净水机理，然后从其透水性和实际生活污水处理两方面介绍了其净水效果。最后在此基础之上，分析当前净水生态混凝土发展中遇到的三大问题及其未来的发展趋势。

关键词：生态混凝土；生活污水；处理

中图分类号：TV331文献标识码： A

前言

生态混凝土具有降低环境负荷、与环境相协调、环境友好三大特点。目前国内外所说的用于净水的生态混凝土主要是指大孔混凝土，它拥有许多连通孔，因而具有良好的透水特性。在我国，以同济大学材料学院材料工程研究所为首的相关研究机构早在1997年就开始跟踪生态混凝土净水技术的研究，经过多年的努力，已经在原有基础之上取得了较大的创新和发展[1]。

生态混凝土的净水机理主要可以分为三大方面，即物理净化、化学净化和生化净化：

（1）物理净化

生态混凝土一般采用粗骨料，具有许多孔径较大的连通孔，能够对污水的大颗粒污染物进行直接的物理净化。在其厚度为30cm的时候，其与水接触表面积高达普通混凝土的100倍，因此拥有良好的吸附能力，达到净水的效果。

（2）化学净化

石灰不仅可以调节水的酸碱度，还可使污水里的悬浮物凝结沉降，可有效降低污水中固态污染物的含量。而生态混凝土组成成份之一的水泥在水化过程中以及生态混凝土在水中浸泡时都会不断析出Ca（OH）2，这就使得生态混凝土可以从化学层面上对污水进行有效净化[2]。除此之外，生态混凝土中所含的一些离子还能够与污水中的阴、阳离子产生化学交换，如生态混凝土中的镁离子与污水中的铵离子发生化学交换之后，铵离子吸附在生态混凝土巨大的表面之上，然后在硝化细菌的硝化作用下慢慢分解。生态混凝土中缓慢析出的铝离子能够生成氢氧化铝胶体，从而使污水中的固体悬浮物凝结沉淀。

（3）生化净化

微生物的生长，对环境和空间均有一定的要求，而多孔的生态混凝土恰好满足这些要求。这些微生物能够形成一种蓬松、絮状结构的生物膜，这种多孔蓬松的生物膜具有较大的表面积，因而具有很强的吸附能力，能够吸取污水中的有机物作为营养物质，通过代谢，将一部分有机污染物转化为细胞物质。在整个净水机理中，生化净化是非常重要的一个环节，因此，为了为微生物创造一个适宜生长的环境，必须合理控制生态混凝土的PH、系统环境温度和比表面积[3]。

1.试验部分

1.1透水性

由于生态混凝土进行污水处理的前提是污水必须先通过生态混凝土，因此，生态混凝土必须具备良好的透水性，透水性既是净水装置结构设计中的重要参数之一，也是直接影响净水效果的一大因素。生态混凝土的透水性试验结果见表1（生态混凝土分别由两种粒径的粗骨料来拌制，透水圆筒内径10.4cm，浇筑高度20cm，水中养护7天）：

因此，在设计生态混凝土净水时，需充分考虑需要处理的污水量以及所用生态混凝土的透水系数，净水装置的水头损失和对应的生态混凝土透水长度和需要的截面积可通过现场占地情况等确定。

1.2生活污水处理装置及实验结果

上海市某镇的常住人口约15000人，流动人口有6000左右，以往生活污水大多没有经过任何处理就直接排放到附近的河道当中，造成了当地河水的污染。在某镇建造的生态混凝土净水装置如图1：

图1生态混凝土净水装置示意图

在生态混凝土在实际污水处理装置运用试验中，设计处理量为10m3/h，试验过程中，每天抽取当地的生活污水进入生态混凝土净水装置进行处理，在运行半年后，对处理后排放水进行检测，结果见表2：

2.结论

从表2中可以看出，该装置对污水中各种污染物的净化率均在70%以上，并且除了悬浮物含量在规定指标上限外，其余污染物指标均控制在城市污水处理厂二级处理后的排放标准以内，由此可见，在净水的效果上面，生态混凝土净水技术是高效且满足要求的。

3.尚存问题及前景展望

生态混凝土技术仍存在一些尚待解决的问题，其中主要包括生态混凝土的配合比设计、孔隙的堵塞和耐久性。

（1）配合比设计

虽然生态混凝土已经表现出了不错的实用性能，但是目前国内仍然没有一个统一的配合比设计标准。不同的机构、不同的研究所，通常采用的都是不用的水灰比，这主要是因为各自选择的材料有所不同，并且没有一个统一标准进行参考，因此，这样的现状在一定程度上阻碍了生态混凝土净水技术的发展。

（2）孔隙堵塞

由于生态混凝土在净水过程中，必须先让污水通过其孔隙，由孔隙本身的吸附能力，使得污水中的一些固体悬浮物发生凝结沉降依附在混凝土表面。随着悬浮物沉降的增多，生态混凝土的孔隙不可避免地会发生堵塞，从而导致生态混凝土的净水能力急剧降低[4]。

（3）耐久性

生态混凝土在水中会不断溶出Ca（OH）2与污水中的部分物质发生反应，Ca（OH）2的不断溶出和微生物的腐蚀，加上污水中硫酸盐反应之后产生的硫酸，均会使生态混凝土中的水泥水化产物分解并逐渐丧失强度，加速生态混凝土的溶解破坏，导致生态混凝土的耐久性明显降低。

与传统净水技术相比，生态混凝土净水技术拥有明显优势，重要的是它的投资仅为传统净水技术的1/4-3/4，且在实际中的运用更灵活。今后的净水技术中必定会加大对生态混凝土净水技术的研究力度，并且会更加注重与人工湿地技术、生物膜技术和光触媒技术等高新技术的结合，这是未来净水技术的一大发展趋势，而生态混凝土将会有更加广阔的应用前景[5]。

参考文献

[1] 冯乃谦，张智峰，马骁.生态环境与混凝土技术[J].混凝土，2012（3）：3-8.

[2] 陈志山，刘选举.生态混凝土净水技术处理生活污水[J].给水排水，2013（2）：10-13.

[3] 王立久，汪振双，赵善宇.绿色生态混凝土技术的研究现状与发展[J].混凝土，2009（7）：1-3，10.

[4] 陈志山，刘选举.生态混凝土净水机理及其应用[J].科学技术与工程，2013（4）：371-373.

[5] 吴义锋，吕锡武.生态混凝土介质预处理富营养化源水[J].净水技术，2011（4）：17-20.