農(nóng)田生態(tài)溝渠護(hù)坡用生態(tài)混凝土凈水影響研究

梁世君 許立宏 曹玉成

摘 要：通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)，研究了3種不同粒徑與CMC摻量制備的生態(tài)混凝土對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化污水的凈化效果。結(jié)果表明，整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，A組（5～10mm粒徑碎石骨料與0.05%摻量CMC）、B組（10～20mm粒徑碎石骨料與0.1%摻量CMC）和C組（20～40mm粒徑碎石骨料與0.15%摻量CMC）TP表面去除負(fù)荷分別為0.919g·m-3·d-1、0.722g·m-3·d-1和0.600g·m-3·d-1;TN表面去除負(fù)荷分別為5.756g·m-3·d-1、5.912g·m-3·d-1和5.949g·m-3·d-1;COD表面去除負(fù)荷分別為52.726g·m-3·d-1、53.710g·m-3·d-1和53.704g·m-3·d-1。說(shuō)明生態(tài)混凝土凈化污水的能力受粒徑與CMC摻量的影響較大。

關(guān)鍵詞：生態(tài)混凝土;粒徑;CMC;污染去除效率

中圖分類(lèi)號(hào) S18? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）19-0140-04

Study on Water Purification Effect of Ecological Concrete for Slope Protection of Farmland Ecological Ditches

LIANG Shijun et al.

（College of Environment and Resources， Zhejiang A & F University， Hangzhou 311300， China）

Abstract： The purification effect of three kinds of ecological concrete with different particle size and CMC dosage on eutrophication wastewater was studied by laboratory simulation test. The results show that， During the whole test period， group A（5-10mm gravel aggregate and 0.05% CMC）， group B（TP surface removal loads of 10-20mm gravel aggregate with 0.1% CMC and group C（20-40mm gravel aggregate with 0.15% CMC） were 0.919g·m-3·d-1， 0.722g·m-3·d-1 and 0.600g·m-3·d-1， respectively. TN surface removal loads were 5.756 g·m-3·d-1， 5.912g·m-3·d-1 and 5.949g·m-3·d-1， respectively. The surface removal loads of COD were 52.726 g·m-3·d-1， 53.710g·m-3·d-1 and 53.704 g·m-3·d-1， respectively. It shows that the capacity of ecological concrete to purify sewage is greatly affected by particle size and CMC content.

Key words： Ecological concrete; Particle size; CMC; Pollution removal efficiency

1 引言

生態(tài)護(hù)坡是為了解決傳統(tǒng)護(hù)坡所造成的問(wèn)題而提出的重要理念，結(jié)合工程力學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)與植物學(xué)，滿(mǎn)足工程性能的同時(shí)，保證環(huán)境與工程相容。生態(tài)護(hù)坡的核心在于將植物與工程材料相結(jié)合，在工程上減緩水流對(duì)坡面的侵蝕，防止邊坡水土流失，確保邊坡穩(wěn)定，在生態(tài)上滿(mǎn)足生態(tài)平衡需求，構(gòu)建適合植物、鳥(niǎo)類(lèi)、水生動(dòng)物和微生物需要的生態(tài)圈，保留工程性，加強(qiáng)生態(tài)性，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的[1-3]。生態(tài)混凝土護(hù)坡因具備混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、空隙可供微生物生長(zhǎng)、具備污染吸附性能以及可在坡面種植植物等優(yōu)勢(shì)，充分滿(mǎn)足了生態(tài)多樣性、凈化水質(zhì)以及美化景觀等需求，具備良好的發(fā)展前景。

生態(tài)混凝土因其內(nèi)部的空隙結(jié)構(gòu)也被稱(chēng)為多孔混凝土，較高的空隙率和較大的比表面積使其能夠提供植物、微生物的生長(zhǎng)空間以及具備良好的污染吸附能力，通過(guò)自身的吸附以及微生物的協(xié)同作用，起到改善水質(zhì)的作用[4]。其主要影響因素在于所采用的骨料種類(lèi)與所用骨料的粒徑，不同粒徑的骨料會(huì)影響生態(tài)混凝土的強(qiáng)度與孔隙度，進(jìn)而影響到其工程性能與凈水能力[5]。

CMC全稱(chēng)為羧甲基纖維素，在混凝土制備中，可作為增稠劑，改善水泥漿的粘聚性和保水性能提高水泥的抗離析性，增強(qiáng)混凝土后期強(qiáng)度。CMC形成的膜結(jié)構(gòu)可以覆蓋混凝土表面，減小混凝土在水中釋堿對(duì)環(huán)境造成的沖擊，增強(qiáng)混凝土常年在水中的耐久性，同時(shí)可以在固定微生物，為微生物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，增強(qiáng)混凝土生物去除污染的能力[6]。

本研究在保證空隙率為25%的前提下，以3種不同粒徑的碎石骨料（5～10mm、10～20mm和20～40mm）和3種不同濃度的CMC（0.05%、0.1%和0.15%）為試驗(yàn)材料，構(gòu)建出3套生態(tài)混凝土凈水系統(tǒng)，通過(guò)室內(nèi)動(dòng)態(tài)過(guò)水模擬試驗(yàn)，研究其對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈水效果，為河道、溝渠的生態(tài)護(hù)坡改造提供設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

2 材料與方法

2.1 供試材料

2.1.1 水泥 采用國(guó)標(biāo)普通硅酸鹽P.O52.5水泥，屬于高標(biāo)號(hào)水泥，具備凝結(jié)時(shí)間快、強(qiáng)度高、硬度高、穩(wěn)定性好、可塑性強(qiáng)等特性。試驗(yàn)所用水泥產(chǎn)自碩順建材，其內(nèi)控指標(biāo)如表1所示。