CN115611558A - 一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用 - Google Patents

一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115611558A
CN115611558A CN202211109566.9A CN202211109566A CN115611558A CN 115611558 A CN115611558 A CN 115611558A CN 202211109566 A CN202211109566 A CN 202211109566A CN 115611558 A CN115611558 A CN 115611558A
Authority
CN
China
Prior art keywords
calcium nitrate
concrete
mixture
ecological concrete
mixing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211109566.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115611558B (zh
Inventor
万锐
查韵艺
吴梦琦
董琪琪
马菁菁
刘畅
陈程
马启鑫
杨海锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Normal University
Original Assignee
Anhui Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Normal University filed Critical Anhui Normal University
Priority to CN202211109566.9A priority Critical patent/CN115611558B/zh
Publication of CN115611558A publication Critical patent/CN115611558A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115611558B publication Critical patent/CN115611558B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2806—Anaerobic processes using solid supports for microorganisms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04—Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/12—Revetment of banks, dams, watercourses, or the like, e.g. the sea-floor
    • E02B3/121—Devices for applying linings on banks or the water bottom
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04—Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/12—Revetment of banks, dams, watercourses, or the like, e.g. the sea-floor
    • E02B3/14—Preformed blocks or slabs for forming essentially continuous surfaces; Arrangements thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/101—Sulfur compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/06—Nutrients for stimulating the growth of microorganisms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)

Abstract

本发明公开了一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用，涉及黑臭水体治理技术领域，包括以下步骤：骨料初步筛，获取不同粒径骨料；选用载体，采用湿浸渍法制备硝酸钙缓释体；将选取的骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照：水泥和砂粒的比例1:1～1:5，硝酸钙缓释体占总质量0.1％～5％配料后，搅拌获得混合料；向混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具浇筑塑形；在混凝土砖块表面铺设生物填料层，经养护后制得立体生态混凝土。本发明通过构建可控释放硝酸钙的立体生态混凝土，其中缓释的钙离子去除导致水体发黑的硫化物和硫酸盐；利用缓释的硝酸盐作为电子受体激活水体中反硝化微生物，降解有机物；表面生物填料层有利于形成生物膜保持活性。

Description

一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用
技术领域
本发明涉及黑臭水体治理技术领域，具体来说，涉及一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用。
背景技术
黑臭水体治理是目前我国水污染治理的迫切任务。水体黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果，外源污水带入大量的有机物极易导致底泥处于厌氧状态，厌氧微生物利用有机物代谢形成的硫化物、亚铁、有机胺等黑色且有臭味的还原态物质是黑臭的主要原因，
而常规清淤疏浚等操作只能解决历史遗留、易于返黑返臭等问题，使得黑臭水体的治理是一个长期的工程。而投加药剂或者微生物菌剂会引入新的污染物，所投加的药剂会容易随水流带走难以留驻的问题。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明一个方面：
一种立体生态混凝土制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，预先对骨料进行筛选，获取不同粒径的骨料；
步骤S2，选用载体，采用湿浸渍法制备硝酸钙缓释体；
步骤S3，进行原料混合搅拌，将选取的骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：水泥和砂粒的比例按1:1～1:5，再加入硝酸钙缓释体使其质量比为0.1％～5％，进行混合搅拌后，获得混合料；
步骤S4，制备混凝土砖块，将混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具内进行浇筑塑形，获得混凝土砖块；
步骤S5，进行生物填料层布设，将亲水性生物填料，铺设在混凝土砖块的表面并进行固定，经养护后，制得立体生态混凝土。
其中，所述骨料为粒径在0～5mm砂粒和5～20mm石子中的任意一项或者其组合。
其中，所述选用载体，采用湿浸渍法制备硝酸钙缓释体，包括以下步骤：
称取硝酸钙溶于水中获得硝酸钙溶液；
称取载体，利用硝酸钙溶液将载体润湿，自然风干，获得含硝酸钙的缓释体。
其中，所述载体为活性炭粉末、硅藻土或介孔二氧化硅等多孔性材料。
其中，所述进行原料混合搅拌，包括以下步骤：
将选取的骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：水泥和砂子的比例按照1:1混合，再向其中加入硝酸钙缓释体使其质量比为0.1％，进行混合搅拌后，获得混合料。
其中，所述进行原料混合搅拌，包括以下步骤：
将选取的骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：水泥和砂子的比例按照1:3混合，再向其中加入硝酸钙缓释体使其质量比为0.3％，进行混合搅拌后，获得混合料。
其中，所述进行原料混合搅拌，还包括以下步骤：
将选取的骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：水泥和砂子的比例按照1:5混合，再向其中加入硝酸钙缓释体使其质量比为0.5％，进行混合搅拌后，获得混合料。
其中，所述亲水性生物填料为土工布、弹性填料或生物膜填料。
其中，还包括以下步骤：
步骤S6，周期内进行生态混凝土的养护，将草帘或薄膜覆盖住生态混凝土表面，并喷洒水分。
本发明另一个方面：
一种立体生态混凝土在黑臭水体治理中的应用，用于立体生态混凝土制备方法在黑臭水体治理中的应用，包括以下步骤：
将制备的立体生态混凝土铺设到待治理的黑臭水体边坡或底部，并定期检测水质。
本发明的有益效果：
本发明立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用，通过构建可控释放硝酸钙的立体生态混凝土，混凝土中缓释的钙离子沉淀去除导致水体发黑的硫化物，利用缓释的硝酸盐作为电子受体激活水体中反硝化微生物，进行有机物的降解；同时在立体生态混凝土的表面布设亲水性生物填料，构建三维立体生物膜结构，在控制缓释速率的同时，实现对污染物的去除，混凝土表面的生物填料层有利于为反硝化菌等世代时间比较长的微生物提供载体，维持活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种立体生态混凝土制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种立体生态混凝土制备方法。
实施例1
如图1所示，根据本发明实施例的立体生态混凝土制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，骨料筛选：预先对骨料进行筛选，获取不同粒径的骨料；
本技术方案，为控制缓释速率和保证生态混凝土强度，对混凝土将要加入的骨料进行筛选，可选用筛网将骨料进行筛分，获得不同粒径的骨料，通过筛网获得粒径在0～5mm砂粒。
步骤S2，缓释体制备：将1g硝酸钙溶于25mL水中获得质量分数为4％的硝酸钙溶液；称取1g活性炭作为载体，利用该硝酸钙溶液将载体润湿，自然风干，润湿-风干循环三次，完成载药。
步骤S3，原料混合搅拌：将骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：37g水泥和163g砂粒(质量比1:4.5)的比例加入，再将步骤S2获得的含硝酸钙的缓释体加入其中，充分搅拌混合均匀。
步骤S4，混凝土块预制：将混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具内进行浇筑塑形，获得厚度约为10cm的混凝土砖块。
步骤S5，生物填料层的布设：将土工布裁剪成混凝土砖块大小，铺设在混凝土砖块的表面，通过埋设不锈钢丝穿过土工布将其固定在混凝土表面，并用震动器在亲水性生物填料表面振动10～30秒，以加强混凝土和土工布之间的连接并消除混凝土砖块表面蜂窝麻面等现象，使得混凝土砖块密实结合，提高混凝土砖块强度。
步骤S6，生态混凝土的养护：在覆盖有土工布的混凝土上铺设草帘，喷水保持润湿，对混凝土进行养护7天。
随后将所制得的100g混凝土块放置于1L清水中浸泡，每间隔24小时换清水1次，并取部分水样测定其中的释放的硝酸盐含量，结果发现通过本方法制作的生态混凝土砖块具有良好的硝酸盐释放性能，在第24天，硝酸盐缓释量可达到103mg/L，释放速率仍可达0.5mg/L，表明活性炭作为硝酸钙的载体制作的生态混凝土具有较好的硝酸盐释放效果。
实施例2
如图1所示，根据本发明实施例的立体生态混凝土制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，骨料筛选：预先对骨料进行筛选，获取不同粒径的骨料；
本技术方案，为控制缓释速率和保证生态混凝土强度，对混凝土将要加入的骨料进行筛选，可选用筛网将骨料进行筛分，获得不同粒径的骨料，通过筛网获得粒径在0～5mm砂粒。
步骤S2，缓释体制备：将1g硝酸钙溶于25mL水中获得质量分数为4％的硝酸钙溶液；称取5g膨润土作为载体，利用该硝酸钙溶液将载体润湿，自然风干，润湿-风干循环三次，完成载药。
步骤S3，原料的混合搅拌：将骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：37g水泥和163g砂粒(质量比1:4.5)的比例加入，再将步骤S2获得的含硝酸钙的缓释体加入其中，充分搅拌混合均匀。
步骤S4，混凝土块预制：将混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具内进行浇筑塑形，获得厚度约为10cm的混凝土砖块。
步骤S5，生物填料层的布设：将土工布裁剪成混凝土砖块大小，铺设在混凝土砖块的表面，通过埋设不锈钢丝穿过土工布将其固定在混凝土表面，并用震动器在亲水性生物填料表面振动10～30秒，以加强混凝土和土工布之间的连接并消除混凝土砖块表面蜂窝麻面等现象，使得混凝土砖块密实结合，提高混凝土砖块强度。
步骤，S6生态混凝土的养护：在覆盖有土工布的混凝土上铺设草帘，喷水保持润湿，对混凝土进行养护7天。
随后将所制得的100g混凝土块放置于1L清水中浸泡，每间隔24小时换清水1次，并取部分水样测定其中的释放的硝酸盐含量，结果发现通过本方法制作的生态混凝土砖块具有良好的硝酸盐释放性能，在第24天，硝酸盐缓释量可达到105mg/L，释放速率仍可达0.3mg/L，表明膨润土作为硝酸钙的载体制作的生态混凝土具有较好的硝酸盐释放效果。
实施例3
如图1所示，根据本发明实施例的立体生态混凝土制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，骨料筛选：预先对骨料进行筛选，获取不同粒径的骨料；
本技术方案，为控制缓释速率和保证生态混凝土强度，对混凝土将要加入的骨料进行筛选，可选用筛网将骨料进行筛分，获得不同粒径的骨料，通过筛网获得粒径在0～5mm砂粒。
步骤S2，缓释体制备：将5g硝酸钙溶于50mL水中获得质量分数约为10％的硝酸钙溶液；称取5g活性炭作为载体，利用该硝酸钙溶液将载体润湿，自然风干，润湿-风干循环五次，完成载药。
步骤S3，原料的混合搅拌：将骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：370g水泥和1630g砂粒(质量比1:4.5)的比例加入，再将步骤S2获得的含硝酸钙的缓释体10g加入其中，充分搅拌混合均匀。
步骤S4，混凝土块预制：将混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具内进行浇筑塑形，获得厚度约为10cm的混凝土砖块。
步骤S5，生物填料层的布设：将土工布裁剪成混凝土砖块大小，铺设在混凝土砖块的表面，通过埋设不锈钢丝穿过土工布将其固定在混凝土表面，并用震动器在亲水性生物填料表面振动10～30秒，以加强混凝土和土工布之间的连接并消除混凝土砖块表面蜂窝麻面等现象，使得混凝土砖块密实结合，提高混凝土砖块强度。
步骤S6，生态混凝土的养护：在覆盖有土工布的混凝土上铺设草帘，喷水保持润湿，对混凝土进行养护7天。
随后将所制得的100g混凝土块放入含有1L黑臭水(COD＝184mg/L、浊度＝330、氨氮＝48mg/L)的模拟河道底部，连续运行14天后，COD去除率可达71％，浊度去除率可达93％，氨氮去除率33％，硫酸盐的排放浓度下降了65％，总磷排放浓度下降了77％。
实施例4
如图1所示，根据本发明实施例的立体生态混凝土制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，骨料筛选：预先对骨料进行筛选，获取不同粒径的骨料；
本技术方案，为控制缓释速率和保证生态混凝土强度，对混凝土将要加入的骨料进行筛选，可选用筛网将骨料进行筛分，获得不同粒径的骨料，通过筛网获得粒径在0～5mm砂粒。
步骤S2，缓释体制备：将10g硝酸钙溶于100mL水中获得质量分数约为10％的硝酸钙溶液；称取10g活性炭作为载体，利用该硝酸钙溶液将载体润湿，自然风干，润湿-风干循环五次，完成载药。
步骤S3，原料的混合搅拌：将骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：370g水泥和1630g砂粒(质量比1:4.5)的比例加入，再将步骤S2获得的含硝酸钙的缓释体20g加入其中，充分搅拌混合均匀。
步骤S4，混凝土块预制：将混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具内进行浇筑塑形，获得厚度约为10cm的混凝土砖块。
步骤S5，生物填料层的布设：将土工布裁剪成混凝土砖块大小，铺设在混凝土砖块的表面，通过埋设不锈钢丝穿过土工布将其固定在混凝土表面，并用震动器在亲水性生物填料表面振动10～30秒，以加强混凝土和土工布之间的连接并消除混凝土砖块表面蜂窝麻面等现象，使得混凝土砖块密实结合，提高混凝土砖块强度。
步骤S6，生态混凝土的养护：在覆盖有土工布的混凝土上铺设草帘，喷水保持润湿，对混凝土进行养护7天。
随后将所制得的100g混凝土块放入含有1L黑臭水(COD＝184mg/L、浊度＝330、氨氮＝48mg/L)的模拟河道底部，连续运行14天后，COD去除率可达92％，浊度去除率可达96％，氨氮去除率47％，硫酸盐的排放浓度下降了78％，总磷排放浓度下降了87％。
实施例5
如图1所示，根据本发明实施例的立体生态混凝土制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，骨料筛选：预先对骨料进行筛选，获取不同粒径的骨料；
本技术方案，为控制缓释速率和保证生态混凝土强度，对混凝土将要加入的骨料进行筛选，可选用筛网将骨料进行筛分，获得不同粒径的骨料，通过筛网获得粒径在0～5mm砂粒。
步骤S2，缓释体制备：将10g硝酸钙溶于100mL水中获得质量分数约为10％的硝酸钙溶液；称取10g活性炭作为载体，利用该硝酸钙溶液将载体润湿，自然风干，润湿-风干循环五次，完成载药。
步骤S3，原料的混合搅拌：将骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：370g水泥和1630g砂粒(质量比1:4.5)的比例加入，再将步骤S2获得的含硝酸钙的缓释体20g加入其中，充分搅拌混合均匀。
步骤S4，混凝土块预制：将混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具内进行浇筑塑形，获得厚度约为10cm的混凝土砖块。
步骤S5，生物填料层的布设：将土工布裁剪成混凝土砖块大小，铺设在混凝土砖块的表面，通过埋设不锈钢丝穿过土工布将其固定在混凝土表面，并用震动器在亲水性生物填料表面振动10～30秒，以加强混凝土和土工布之间的连接并消除混凝土砖块表面蜂窝麻面等现象，使得混凝土砖块密实结合，提高混凝土砖块强度。
步骤S6，生态混凝土的养护：在覆盖有土工布的混凝土上铺设草帘，喷水保持润湿，对混凝土进行养护7天。
随后将所制得的100g混凝土块放入含有1L黑臭水(COD＝267mg/L、浊度＝338、氨氮＝61mg/L)的模拟河道底部，连续运行10天后，COD去除率可达94％，浊度去除率可达95％，氨氮去除率58％。
实施例6
如图1所示，根据本发明实施例的立体生态混凝土制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，骨料筛选：预先对骨料进行筛选，获取不同粒径的骨料；
本技术方案，为控制缓释速率和保证生态混凝土强度，对混凝土将要加入的骨料进行筛选，可选用筛网将骨料进行筛分，获得不同粒径的骨料，通过筛网获得粒径在0～5mm砂粒。
步骤S2，缓释体制备：将10g硝酸钙溶于100mL水中获得质量分数约为10％的硝酸钙溶液；称取10g活性炭作为载体，利用该硝酸钙溶液将载体润湿，自然风干，润湿-风干循环五次，完成载药。
步骤S3，原料的混合搅拌：将骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：370g水泥和1630g砂粒(质量比1:4.5)的比例加入，再将步骤S2获得的含硝酸钙的缓释体20g加入其中，充分搅拌混合均匀。
步骤S4，混凝土块预制：将混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具内进行浇筑塑形，获得厚度约为10cm的混凝土砖块。
步骤S5，生物填料层的布设：将土工布裁剪成混凝土砖块大小，铺设在混凝土砖块的表面，通过埋设不锈钢丝穿过土工布将其固定在混凝土表面，并用震动器在亲水性生物填料表面振动10～30秒，以加强混凝土和土工布之间的连接并消除混凝土砖块表面蜂窝麻面等现象，使得混凝土砖块密实结合，提高混凝土砖块强度。
步骤S6，生态混凝土的养护：在覆盖有土工布的混凝土上铺设草帘，喷水保持润湿，对混凝土进行养护7天。
随后将所制得的100g混凝土块放入含有1L黑臭水(COD＝267mg/L、浊度＝338、氨氮＝61mg/L)的模拟河道底部，连续运行10天后，重新更换上部的模拟河道黑臭水(COD＝221mg/L、浊度＝252、氨氮＝54mg/L)，考察本次的立体生态混凝土的重复利用性。再连续运行10天后，COD去除率仍可达90％，浊度去除率可达88％，氨氮去除率64％。
实施例7
如图1所示，根据本发明实施例的立体生态混凝土制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，骨料筛选：预先对骨料进行筛选，获取不同粒径的骨料；
本技术方案，为控制缓释速率和保证生态混凝土强度，对混凝土将要加入的骨料进行筛选，可选用筛网将骨料进行筛分，获得不同粒径的骨料，通过筛网获得粒径在0～5mm砂粒。
步骤S2，缓释体制备：将10g硝酸钙溶于100mL水中获得质量分数约为10％的硝酸钙溶液；称取10g活性炭作为载体，利用该硝酸钙溶液将载体润湿，自然风干，润湿-风干循环五次，完成载药。
步骤S3，原料的混合搅拌：将骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：370g水泥和1630g砂粒(质量比1:4.5)的比例加入，再将步骤S2获得的含硝酸钙的缓释体20g加入其中，充分搅拌混合均匀。
步骤S4，混凝土块预制：将混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具内进行浇筑塑形，获得厚度约为10cm的混凝土砖块。
步骤S5，生物填料层的布设：将土工布裁剪成混凝土砖块大小，铺设在混凝土砖块的表面，通过埋设不锈钢丝穿过土工布将其固定在混凝土表面，并用震动器在亲水性生物填料表面振动10～30秒，以加强混凝土和土工布之间的连接并消除混凝土砖块表面蜂窝麻面等现象，使得混凝土砖块密实结合，提高混凝土砖块强度。
步骤S6，生态混凝土的养护：在覆盖有土工布的混凝土上铺设草帘，喷水保持润湿，对混凝土进行养护7天。
随后将所制得的100g混凝土块放入含有1L黑臭水(COD＝267mg/L、浊度＝338、氨氮＝61mg/L)的模拟河道底部，连续运行21天后，取水中的细菌送生物公司测序分析，发现投加生态混凝土的水体中主要形成了以芽孢杆菌属(Bacillus)和热单胞菌属(Thermomonas)为主的菌群，这也是自然水体中常见的菌群。这两种菌群能够利用立体生态混凝土释放的硝酸盐进行黑臭水体的净化作用。
实施例8
根据本发明的另一个实施例，提供了一种立体生态混凝土在黑臭水体治理中的应用，包括以下步骤：
将制备的立体生态混凝土铺设到待治理的黑臭水体边坡或底部，并定期检测水质变化。
本技术方案，具体涉及的混凝土砖块或墙在众多的河道及水体中作为护坡等十分常见，具有较大的应用市场；涉及的湿浸渍、原料混合搅拌、浇筑塑形等都是常规技术操作，操作简单易行、不会带入其他杂质；利用硝酸钙载体的吸附和毛细等作用和浇筑混凝土的孔隙控制硝酸钙的缓释速率；利用混凝土表面的生物载体作为填料构建生物膜，截留微生物进行黑臭水体的治理。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过构建可控释放硝酸钙的立体生态混凝土，混凝土中缓释的钙离子沉淀去除导致水体发黑的硫化物，利用缓释的硝酸盐作为电子受体激活水体中反硝化微生物，进行有机物的降解；同时在立体生态混凝土的表面布设亲水性生物填料，构建三维立体生物膜结构，在控制缓释速率的同时，实现对污染物的去除，混凝土表面的生物填料层有利于为反硝化菌等世代时间比较长的微生物提供载体，维持活性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种立体生态混凝土制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先对骨料进行筛选，获取不同粒径的骨料；
选用载体，采用湿浸渍法制备硝酸钙缓释体；
进行原料混合搅拌，将选取的骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：水泥和砂粒的比例按1:1～1:5，再加入硝酸钙缓释体使其质量比为0.1％～5％，进行混合搅拌后，获得混合料；
制备混凝土砖块，将混合料加入适量水分，搅拌混合至粘稠状，倒入定制模具内进行浇筑塑形，获得混凝土砖块；
进行生物填料层布设，将亲水性生物填料，铺设在混凝土砖块的表面并进行固定，经养护后，制得立体生态混凝土。
2.根据权利要求1所述的立体生态混凝土制备方法，其特征在于，所述骨料为粒径在0～5mm砂粒和5～20mm石子中的任意一项或者其组合。
3.根据权利要求2所述的立体生态混凝土制备方法，其特征在于，所述选用载体，采用湿浸渍法制备硝酸钙缓释体，包括以下步骤：
称取硝酸钙溶于水中获得硝酸钙溶液；
称取载体，利用硝酸钙溶液将载体润湿，自然风干，获得含硝酸钙的缓释体。
4.根据权利要求3所述的立体生态混凝土制备方法，其特征在于，所述载体为活性炭粉末、硅藻土或介孔二氧化硅。
5.根据权利要求1或4所述的立体生态混凝土制备方法，其特征在于，所述进行原料混合搅拌，包括以下步骤：
将选取的骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：水泥和砂子的比例按照1:1混合，再向其中加入硝酸钙缓释体使其质量比为0.1％，进行混合搅拌后，获得混合料。
6.根据权利要求1或4所述的立体生态混凝土制备方法，其特征在于，所述进行原料混合搅拌，包括以下步骤：
将选取的骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：水泥和砂子的比例按照1:3混合，再向其中加入硝酸钙缓释体使其质量比为0.3％，进行混合搅拌后，获得混合料。
7.根据权利要求1或4所述的立体生态混凝土制备方法，其特征在于，所述进行原料混合搅拌，还包括以下步骤：
将选取的骨料、硝酸钙缓释体和水泥按照以下组份：水泥和砂子的比例按照1:5混合，再向其中加入硝酸钙缓释体使其质量比为0.5％，进行混合搅拌后，获得混合料。
8.根据权利要求1所述的立体生态混凝土制备方法，其特征在于，所述亲水性生物填料为土工布、弹性填料或生物膜填料。
9.根据权利要求1所述的立体生态混凝土制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：
周期内进行生态混凝土的养护，将草帘或薄膜覆盖住生态混凝土表面，并喷洒水分。
10.一种立体生态混凝土在黑臭水体治理中的应用，用于权利要求1-9中任意一项所述的立体生态混凝土制备方法在黑臭水体治理中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
将制备的立体生态混凝土铺设到待治理的黑臭水体边坡或底部，并定期检测水质。
CN202211109566.9A 2022-09-13 2022-09-13 一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用 Active CN115611558B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211109566.9A CN115611558B (zh) 2022-09-13 2022-09-13 一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211109566.9A CN115611558B (zh) 2022-09-13 2022-09-13 一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115611558A true CN115611558A (zh) 2023-01-17
CN115611558B CN115611558B (zh) 2023-08-22

Family

ID=84858099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211109566.9A Active CN115611558B (zh) 2022-09-13 2022-09-13 一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115611558B (zh)

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009096689A (ja) * 2007-10-18 2009-05-07 Yokohama Tlo Co Ltd セメント組成物
CN101486555A (zh) * 2009-02-20 2009-07-22 Jck株式会社 一种现浇反滤型透水生态混凝土及其护坡的建造方法
CN102267788A (zh) * 2011-05-05 2011-12-07 中国科学院广州地球化学研究所 一种硝酸盐缓释材料及其制备方法
CN104310891A (zh) * 2014-10-15 2015-01-28 浙江大学宁波理工学院 一种生态型纳米光催化全再生混凝土
CN105800899A (zh) * 2016-05-12 2016-07-27 广东省微生物研究所 一种修复黑臭河道底泥的环保型硝酸钙缓释颗粒及其制备方法
CN107399812A (zh) * 2017-08-16 2017-11-28 清华大学深圳研究生院 一种原位修复黑臭河道底泥的方法
CN109179556A (zh) * 2018-10-16 2019-01-11 浙江海洋大学 一种用于修复黑臭河缓释硝酸盐材料的制备方法
CN109534631A (zh) * 2017-09-21 2019-03-29 天津大学 一种治理黑臭河道的复合底泥改善剂及其制备方法
CN109607993A (zh) * 2019-02-21 2019-04-12 清华大学 一种黑臭水体底泥原位修复材料及其制备方法
EP3536677A1 (en) * 2018-03-05 2019-09-11 Yara International ASA A setting and hardening accelerator for a cement, mortar or concrete composition, optionally comprising supplementary cementitious materials, and use of this accelerator
CN110498582A (zh) * 2019-08-23 2019-11-26 清上(苏州)环境科技有限公司 一种缓释型受污染底泥原位修复材料及其制备方法和应用
CN111533247A (zh) * 2020-04-27 2020-08-14 中国恩菲工程技术有限公司 处理黑臭水体的方法
CN111646563A (zh) * 2020-04-09 2020-09-11 中冶华天工程技术有限公司 一种护坡与水体净化材料
CN111978038A (zh) * 2020-08-17 2020-11-24 中铁十一局集团第五工程有限公司 一种多孔种植混凝土及其制备方法
CN112142355A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 武汉理工大学 膨胀珍珠岩负载型氯离子固化剂及其制备方法和应用
CN112321255A (zh) * 2020-11-06 2021-02-05 江西省建筑材料工业科学研究设计院 一种具有生物净水功能的透水混凝土及其制备方法
CN114180900A (zh) * 2021-12-23 2022-03-15 石家庄市农林科学研究院 一种保水型生态种植混凝土材料及制备方法
CN114538845A (zh) * 2022-02-21 2022-05-27 三峡大学 一种含营养基材颗粒的生态混凝土及其制备方法
CN114685090A (zh) * 2020-12-30 2022-07-01 博特新材料泰州有限公司 一种缓控释早强复合材料、制备方法和其在水泥基材料中的应用
CN114804563A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种污染底泥碳氮硫污染物同步去除方法

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009096689A (ja) * 2007-10-18 2009-05-07 Yokohama Tlo Co Ltd セメント組成物
CN101486555A (zh) * 2009-02-20 2009-07-22 Jck株式会社 一种现浇反滤型透水生态混凝土及其护坡的建造方法
CN102267788A (zh) * 2011-05-05 2011-12-07 中国科学院广州地球化学研究所 一种硝酸盐缓释材料及其制备方法
CN104310891A (zh) * 2014-10-15 2015-01-28 浙江大学宁波理工学院 一种生态型纳米光催化全再生混凝土
CN105800899A (zh) * 2016-05-12 2016-07-27 广东省微生物研究所 一种修复黑臭河道底泥的环保型硝酸钙缓释颗粒及其制备方法
CN107399812A (zh) * 2017-08-16 2017-11-28 清华大学深圳研究生院 一种原位修复黑臭河道底泥的方法
CN109534631A (zh) * 2017-09-21 2019-03-29 天津大学 一种治理黑臭河道的复合底泥改善剂及其制备方法
EP3536677A1 (en) * 2018-03-05 2019-09-11 Yara International ASA A setting and hardening accelerator for a cement, mortar or concrete composition, optionally comprising supplementary cementitious materials, and use of this accelerator
CN109179556A (zh) * 2018-10-16 2019-01-11 浙江海洋大学 一种用于修复黑臭河缓释硝酸盐材料的制备方法
CN109607993A (zh) * 2019-02-21 2019-04-12 清华大学 一种黑臭水体底泥原位修复材料及其制备方法
CN110498582A (zh) * 2019-08-23 2019-11-26 清上(苏州)环境科技有限公司 一种缓释型受污染底泥原位修复材料及其制备方法和应用
CN111646563A (zh) * 2020-04-09 2020-09-11 中冶华天工程技术有限公司 一种护坡与水体净化材料
CN111533247A (zh) * 2020-04-27 2020-08-14 中国恩菲工程技术有限公司 处理黑臭水体的方法
CN111978038A (zh) * 2020-08-17 2020-11-24 中铁十一局集团第五工程有限公司 一种多孔种植混凝土及其制备方法
CN112142355A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 武汉理工大学 膨胀珍珠岩负载型氯离子固化剂及其制备方法和应用
CN112321255A (zh) * 2020-11-06 2021-02-05 江西省建筑材料工业科学研究设计院 一种具有生物净水功能的透水混凝土及其制备方法
CN114685090A (zh) * 2020-12-30 2022-07-01 博特新材料泰州有限公司 一种缓控释早强复合材料、制备方法和其在水泥基材料中的应用
CN114180900A (zh) * 2021-12-23 2022-03-15 石家庄市农林科学研究院 一种保水型生态种植混凝土材料及制备方法
CN114538845A (zh) * 2022-02-21 2022-05-27 三峡大学 一种含营养基材颗粒的生态混凝土及其制备方法
CN114804563A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种污染底泥碳氮硫污染物同步去除方法

Non-Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余锡华;: "生态混凝土在护坡中的应用", 安徽水利水电职业技术学院学报, no. 02 *
刘宇;唐业平;唐建伟;程婷婷;: "再生骨料在净水生态混凝土中的应用研究", 混凝土, no. 09 *
刘景明;刘慧;乔淑媛;朱志荣;马辑;: "废水处理有机填料的合成材料现状和展望", 环境科学与技术, no. 1 *
刘永红;杨楠楠;王宁;党康;杨谨如;: "多级A/O生物膜反应器处理生活污水效果研究", 水处理技术, no. 09 *
吴智仁;杨才千;贡经海;刘勃楠;罗敏;: "巢湖生态混凝土护堤示范工程的设计和应用", 水利规划与设计, no. 06 *
张岩;郭岩;白玉华;谈玲玲;王永胜;小山登一郎;: "附积床生物膜反应器同步硝化反硝化脱氮特性", 环境科学, no. 01, pages 134 *
张岩;鄢胜勇;张彦清;王慧;杨正阳;王丽丽;: "运用PCR-DGGE和克隆技术对串联附积床系统生物膜菌群的分析", 北京工业大学学报, no. 01 *
张忠华;汤兵;赵一宁;: "流动床生物反应器中微生物强化增殖", 北方环境, no. 03 *
张盛斌;杨扬;乔永民;刘振乾;: "多孔生态混凝土净化生活污水的对比研究", 混凝土与水泥制品, no. 03 *
梁止水等: "基于正交试验的高反滤生态混凝土配合比设计", 混凝土, no. 01, pages 137 *
潘迪;胡颖;史静;: "聚氨酯生物填料强化厌氧处理偶氮染料废水", 水处理技术, no. 07 *
王锋;周律;赵剑强;: "污水处理移动床生物膜反应器悬浮载体研究进展", 化工环保, no. 03 *
蒋佑松;李汇;卢健;陈跃;姜玉凤;: "普通原材料制备C30透水混凝土", 混凝土与水泥制品, no. 12 *
陈方义;杨昱;常明;姜永海;席北斗;张进保;廉新颖;: "过硫酸盐缓释材料释放性能及机理", 环境科学研究, no. 09 *
黄帮福;耿朝阳;施哲;丁跃华;张桂芳;周晓雷;刘兰鹏;: "载镍活性炭低温脱硫及其制备影响因素研究", 生态环境学报, no. 01 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115611558B (zh) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106517504B (zh) 一种缓释碳源填料及其制备方法和应用
CN106082524B (zh) 一种深度脱除水中氨氮的材料及其制备和应用方法
CN109607993A (zh) 一种黑臭水体底泥原位修复材料及其制备方法
CN111039620B (zh) 一种脱氮除磷生态透水材料及其制备方法
KR100836661B1 (ko) 황을 이용한 독립영양 탈질용 다공성 담체
CN112321255A (zh) 一种具有生物净水功能的透水混凝土及其制备方法
CN109265108A (zh) 一种净水生态混凝土及其制备方法
CN115611558B (zh) 一种立体生态混凝土制备方法及在黑臭水体治理中的应用
JP3379924B2 (ja) 吸着材
JP2005154163A (ja) セラミック炭を含有するセメント水和硬化物多孔質成形体及びその製造方法
CN106006815A (zh) 一种净水混凝土
Bao et al. Performance and characterization of a non-sintered zeolite porous filter for the simultaneous removal of nitrogen and phosphorus in a biological aerated filter (BAF)
CN106142318B (zh) 一种下凹式绿地的缓释氧材料层及其制备方法
KR100728696B1 (ko) 미생물 부착을 위한 미세 기공을 갖는 투수성 콘크리트담체
JP2018162186A (ja) ゼオライトを用いたポーラスコンクリート
CN108033548A (zh) 一种污水渗滤池和一种污水渗滤系统
CN114262128A (zh) 利用胶囊包埋微生物与复合功能性矿物联合治理黑臭内河
JP4190831B2 (ja) 通気性モルタル、その製造方法、その使用方法、通気性コンクリート、通気性構造物および植生基盤構造物
KR101184691B1 (ko) 천연광물을 이용한 수질정화용 블록성형체와 그 제조방법
CN107792946A (zh) 用于微污染河流强化脱氮的植生型固滨护脚构件及其制备方法
CN111302734A (zh) 一种用于农田沟渠的护砌材料及其制备方法
JP2000140874A (ja) 水質浄化用多孔質石材及び水質浄化方法
JP5244321B2 (ja) 透水性浄化壁及び汚染地下水の浄化処理方法
CN113321299B (zh) 一种脱氮填料及其应用
CN116041019B (zh) 一种高抗裂耐腐蚀超高性能混凝土及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant