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一种用沸石加气混凝土构建排水管涵提高排水中氨氮去除率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用沸石加气混凝土构建排水管涵提高排水中氨氮去除率的方法，其特征在于：以天然沸石粉为主要原料，添加水泥粘结剂、发泡剂，经配料、混合、发泡、养护制备为排水管，或在现有混凝土排水管内部形成沸石加气混凝土内层，或者形成沸石加气混凝土砌块、板材并构筑成为排水管涵；将排水管或排水管涵用于用于输送生活污水、二级处理后的生活污水或雨水，在沸石的选择性吸附和微生物好氧氨氧化作用下消除水中的氨氮。本发明的方法，利用了排水管水量的变化，自发地进行沸石对氨氮的选择性吸附和负载的微生物好氧氨氧化再生交替，无动力消耗，无人工操作、维护，一旦排水管建成投入使用即可发挥去除水中氨氮的作用。

Description

一种用沸石加气混凝土构建排水管涵提高排水中氨氮去除率的方法
一、技术领域
本发明涉及排水工程和污染控制。
二、背景技术
随着城市化发展、水污染的加剧，我国地面水体普遍发生富营养化。城市河流和景观水体大多处于劣五类，其中最常出现的超标污染物是氨氮。这就要求生活污水、地面雨水等加强脱氨氮处理。目前对生活污水的脱氨氮处理常常通过间歇活性污泥法、延时曝气、曝气生物滤池等提高水中氨氮的硝化，河水中氨氮处理主要通过河床曝气加速氨硝化，或者通过生态修复方式，如生物浮床、浮岛等提高河流自净化能力，降低水体的营养元素。曝气方式需要较大的投入和运行费用，生物浮床、浮岛转化氨氮的速率较低。此外，对于雨水和地面径流中氨氮处理目前还缺少有效的措施，原因是雨水流量大、波动很大，如果按照污水处理的方式进行雨水处理，不仅投资巨大，而且运行费用巨大，一般情况下地方政府在财力上难以负担。
三、发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种用沸石加气混凝土构建排水管涵提高排水中氨氮去除率的方法，旨在有效去除雨水和地面径流中的氨氮。
本发明解决技术问题，采用如下技术方案：
本发明用沸石加气混凝土构建排水管涵提高排水中氨氮去除率的方法，其特点在于：
以天然沸石粉为原料，以水泥为粘结剂，以铝粉、石灰和表面活性剂为发泡剂，经配料、混合、浇铸、发泡、养护成型，构成以沸石加气混凝土为材质的排水管；
或以天然沸石粉为原料，以水泥为粘结剂，以铝粉、石灰和表面活性剂为发泡剂，经配料、混合、浇铸、发泡、养护成型，在混凝土排水管内部形成50-100mm厚沸石加气混凝土内层；
或以天然沸石粉为原料，以水泥为粘结剂，以铝粉、石灰和表面活性剂为发泡剂，经配料、混合、浇铸、发泡、养护成型，获得沸石加气混凝土砌块或沸石加气混凝土板材；以所述沸石加气混凝土砌块或沸石加气混凝土板材构筑成为排水管涵；
将排水管或排水管涵用于输送生活污水、二级处理后的生活污水或雨水，在沸石的选择性吸附和微生物好氧氨氧化作用下消除水中的氨氮。
其中：天然沸石粉、水泥、发泡剂的质量比为100:15～20:1～10；构成所述发泡剂的铝粉、石灰和表面活性剂的质量比为1:80:5。
所述排水管或排水管涵去除水中氨氮的途径是：沸石加气混凝土既具有选择性吸附水中氨氮的功能，又是高效的微生物载体，一方面在排水期间或者排水高峰期把水中的氨氮离子交换吸附去除，另一方面在排水间歇期或者排水低谷期负载的微生物把氨氮转化为硝酸盐实现其中的沸石再生。
在排水管或排水管涵中，沸石加气混凝土的主要组成是天然沸石(>75％)，具有选择性离子交换去除氨氮的功能，同时加气混凝土层又具有较高的开放孔隙率。排水管中的沸石加气混凝土层既具有选择性吸附水中氨氮的功能，又是高效的微生物载体，沸石加气混凝土排水管在投入使用后15～30d内即可自发生地形成稳定的硝化生物膜。
沸石加气混凝土排水管去除氨氮的作用关键在于沸石对氨氮的吸附和负载的微生物好氧氨氧化。生活污水、小型生活污水二级处理出水、雨水排水管都具有很大的水量变化区间，在排水高峰期与低谷期排水管中的充满度有很大的变化。在排水期间或者高峰期沸石加气混凝土把水中的氨氮离子交换吸附去除，在排水间歇期或者排水低谷期，排水管中自发充满空气，负载的微生物利用管中的空气把氨氮氧化为硝酸盐实现其中的沸石再生。
本发明的突出效果体现在以下几个方面：
1、本发明的方法，利用了生活污水、生活污水二级处理出水、雨水排水管水量的变化，自发地进行沸石对氨氮的选择性吸附和负载的微生物好氧氨氧化再生交替，其优点是无动力消耗，无人工操作、维护，一旦排水管建成投入使用即可发挥去除水中氨氮的作用。
2、无论是生活污水、生活污水二级处理出水排水管路，还是雨水排水管路，都具有很长的输送距离，因此具有很高的脱氨氮效率。
3、本发明所用原料天然沸石资源丰富、价格低廉，天然沸石粉的价格仅仅略高于普通石英砂的价格。用于生产沸石加气混凝土排水管技术成熟，只要把沸石粉替代普通砂和粉煤灰，借助现行的粉煤灰加气混凝土生产工艺、混凝土排水管生产设备，即可制备出沸石加气混凝土排水管。
4、沸石加气混凝土排水管用于输送生活污水，在排水低谷期沸石吸附的氨氮被好氧氨氧化菌转化为硝酸盐，而后被排水高峰期生活污水洗涤进入污水中，在排水管路硝酸盐被污水中的反硝化菌转化为氮气，不仅有利于总氮的去除，而且反硝化过程消耗了污水中的COD，降低了污水处理系统的COD负荷。
四、具体实施方式
实施例1
选择天然斜发沸石矿石，破碎过0.1mm筛得到天然沸石粉，以水泥为粘结剂，以铝粉、石灰和表面活性剂为发泡剂，天然沸石粉、水泥、发泡剂的质量比为100:15:3，构成发泡剂的铝粉、石灰和表面活性剂的质量比为1:80:5。
上述原料经配料、混合、浇铸、发泡、养护成型，构成以沸石加气混凝土为材质、内径400mm、外径500mm的排水管。
把以沸石加气混凝土为材质的排水管安装到生活污水进入构筑物前管路上，沸石加气混凝土管路长度500m。
检测结果表明，废水流经沸石加气混凝土管路后氨氮的去除率达到60％以上。
实施例2
选择天然斜发沸石矿石，破碎过0.1mm筛得到天然沸石粉，以水泥为粘结剂，以铝粉、石灰、表面活性剂为发泡剂，天然沸石粉、水泥、发泡剂的质量比为100:15:3，构成发泡剂的铝粉、石灰和表面活性剂的质量比为1:80:5。
上述原料经配料、混合、在普通混凝土排水管的内部浇铸一层厚度50mm的沸石加气混凝土内层；
把具有50mm沸石加气混凝土内层的排水管安装到雨水管路上，沸石加气混凝土内层的排水管管路长度500m；
检测结果表明，雨水流经沸石加气混凝土管路后氨氮的去除率达到85％以上。
实施例3
选择天然斜发沸石矿石，破碎过0.1mm筛得到天然沸石粉，以水泥为粘结剂，以铝粉、石灰和表面活性剂为发泡剂，天然沸石粉、水泥、发泡剂的质量比为100:15:3，构成发泡剂的铝粉、石灰和表面活性剂的质量比为1:80:5。
将上述物料混合、浇注成型、初凝1～2h后，用钢丝切割机从纵、横、水平三个方向切割成为砌块(长度为600mm，宽度300mm，厚度180mm)，而后放入蒸压养护釜内12Mpa压力下、180℃温度下蒸汽养护15h，获得沸石加气混凝土砌块；
用沸石加气混凝土砌块构建排水管涵，管涵截面积依据排水量设计，沸石加气混凝土砌块构建的排水管涵长度不小于500m；
检测结果表明，生活污水二级处理出水流经沸石加气混凝土管涵后氨氮的去除率在70-90％。

Claims (3)

1.一种用沸石加气混凝土构建排水管涵提高排水中氨氮去除率的方法，其特征在于：
以天然沸石粉为原料，以水泥为粘结剂，以铝粉、石灰和表面活性剂为发泡剂，经配料、混合、浇铸、发泡、养护成型，构成以沸石加气混凝土为材质的排水管；
或以天然沸石粉为原料，以水泥为粘结剂，以铝粉、石灰和表面活性剂为发泡剂，经配料、混合、浇铸、发泡、养护成型，在混凝土排水管内部形成50-100mm厚沸石加气混凝土内层；
或以天然沸石粉为原料，以水泥为粘结剂，以铝粉、石灰和表面活性剂为发泡剂，经配料、混合、浇铸、发泡、养护成型，获得沸石加气混凝土砌块或沸石加气混凝土板材；以所述沸石加气混凝土砌块或沸石加气混凝土板材构筑成为排水管涵；
将排水管或排水管涵用于输送生活污水、二级处理后的生活污水或雨水，在沸石的选择性吸附和微生物好氧氨氧化作用下消除水中的氨氮。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：天然沸石粉、水泥、发泡剂的质量比为100:15～20:1～10；构成所述发泡剂的铝粉、石灰和表面活性剂的质量比为1:80:5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述排水管或排水管涵去除水中氨氮的途径是：沸石加气混凝土既具有选择性吸附水中氨氮的功能，又是高效的微生物载体，一方面在排水期间或者排水高峰期把水中的氨氮离子交换吸附去除，另一方面在排水间歇期或者排水低谷期负载的微生物把氨氮转化为硝酸盐实现其中的沸石再生。
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