透水混凝土生态膜法处理城市生活污水

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(暨南大学环境工程系,广东广州510632)

[摘　要] 　采用水泥、碎石、粉煤灰及活性材料CRLT - 1等制作了不同配比的透水混凝土生态膜,利用原子吸收仪测定其在水体中的离子溶释过程,并通过渠式反应系统对该透水膜进行了生物挂膜和污水处理实验. 实验结果表明,经过这种透水混凝土膜法处理后的污水中化学需氧量(CODCr )的浓度可达到国家相关排放标准.

[关键词] 　混凝土生态膜; 　离子溶释; 　污水处理

治理水污染已经成为当前城镇社会经济发展中迫切需要解决的重要问题之一. 但是按照传统活性污泥法工艺建设城市污水处理厂需要大量的投资,目前不是所有地区都有这样的经济承受力. 因此,寻求低成本高效污水处理技术是当务之急. 新型低成本透水混凝土生态膜法生活污水处理技术正是为了适应这种要求而研制开发的. 该技术是在广东省科技计划基金和国家自然科学基金的资助下,经过反复实验摸索,以水泥、砂石、电厂粉煤灰和活性材料等廉价材料制成了透水混凝土膜体,并采用微生物培养法使膜体表面粘挂多种微生物,形成具有物理过滤、生物吸附、化学吸附等多种功能的透水混凝土生态膜,其建设成本和运行成本可降低
到传统活性污泥处理法的1 /3,而处理出水水质将可接近传统二级处理出水水质. 从理论上讲,它具有造价低、运行费用少、处理效率高、管理和维护方便的特点和优势,可望满足大中型住宅区污水处理的实际需要. 本文是该项研究的部分成果之一.

透水混凝土生态膜在材料组分和耐用性方面不同于普通生物膜,在结构形式上也不同于生态混凝土,具有普通生物膜的功能和生态混凝土耐久性好的优点.

关于生态混凝土的研究也是近10余年开展起来的. 国外从20世纪90年代开始研究能改善水质的混凝土材料,其中日本处于领先地位. 1995年日本混凝土工学协会提出了生态混凝土的概念[ 2 ] : 1995. 02～1996. 02日本长崎大学进行了生态混凝土海水现场试验,发现生态混凝土具有富集营养物质的功能[ 3 ] . 国外应用于污水处理的生态混凝土通常为大孔混凝土(porous concrete) ,在混凝土内具有大量的连通孔,因此有良好的透水性并依靠大孔混凝土的物理、化学以及生物化学作用来达到净水的目的[ 4 ] . 但是国外至今没有做到实际应用,主要原因是污水中的固体物质沉积在混凝土上,会很快堵塞大孔混凝土的孔隙,使其失去了净水功能;并且普通大孔混凝土净水效果(尤其是浊度等)还不够理想、混凝土在流动水中钙离子大量流失,使水泥水化产物分解而造成强度降低直至破坏,所以混凝土的耐久性不够,且没有设计出合理使用生态混凝土的实际工程应用方法和如何确定其净水效果. 国内近7年才开始有学者关注生态混凝土的研究;如同济大学材料科学与工程学院陈志山教授等[ 5 - 6 ] 1997年开始研究生态混凝土材料,采用普通水泥和砂石等材料制作生态混凝土,研制了一种沉淀、过滤和曝气三合一的(侧滤)处理装置,较好地解决了固体物质在生态混凝土上的堆积问题,在应用于上海市某小区、金山镇等地的生活污水处理实验中,取得了比较好的结果. 但是,迄今为止,用于城市污水处理的生态混凝土技术存在如下不足:一、污水中的固体物质沉积在混凝土上,很快堵塞了小孔混凝土的孔隙使其失去了净水功能;二、对生态混凝土的净水机理的了解还处在很模糊的状态[ 7 ] ;三、还没有设计出合理使用生态混凝土的实际工程应用的工艺技术方法.

鉴于以上原因,本课题组汲取了生态混凝土的研究经验,从生物膜技术出发,基于大幅降低挂膜介质成本的考虑,提出了混凝土生态膜的概念,并进行了组分选择、离子溶释测定、生物挂膜和污水处理实验研究.

1　实验方法

1. 1　组分选择实验

从经济实用角度,选定混凝土生态膜的组分材料主要为水泥、黄沙、碎石、粉煤灰和活性材料CRLT - 1. 实验比选了不同组分配比的强度、表面粗糙度、制作难度等,最终选定组分最佳配比为(质量分数) :水泥30%、黄沙35%、碎石20%、粉煤灰10%和CRLT - 1材料5%.

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