農田生態溝渠護坡用生態混凝土凈水影響研究

梁世君 許立宏 曹玉成

摘 要：通過室內模擬試驗，研究了3種不同粒徑與CMC摻量制備的生態混凝土對富營養化污水的凈化效果。結果表明，整個試驗周期內，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表面去除負荷分別為52.726g·m-3·d-1、53.710g·m-3·d-1和53.704g·m-3·d-1。說明生態混凝土凈化污水的能力受粒徑與CMC摻量的影響較大。

關鍵詞：生態混凝土;粒徑;CMC;污染去除效率

中圖分類號 S18? 文獻標識碼 A文章編號 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

生態護坡是為了解決傳統護坡所造成的問題而提出的重要理念，結合工程力學、土壤學、生態學與植物學，滿足工程性能的同時，保證環境與工程相容。生態護坡的核心在于將植物與工程材料相結合，在工程上減緩水流對坡面的侵蝕，防止邊坡水土流失，確保邊坡穩定，在生態上滿足生態平衡需求，構建適合植物、鳥類、水生動物和微生物需要的生態圈，保留工程性，加強生態性，達到可持續發展的目的[1-3]。生態混凝土護坡因具備混凝土結構的強度、空隙可供微生物生長、具備污染吸附性能以及可在坡面種植植物等優勢，充分滿足了生態多樣性、凈化水質以及美化景觀等需求，具備良好的發展前景。

生態混凝土因其內部的空隙結構也被稱為多孔混凝土，較高的空隙率和較大的比表面積使其能夠提供植物、微生物的生長空間以及具備良好的污染吸附能力，通過自身的吸附以及微生物的協同作用，起到改善水質的作用[4]。其主要影響因素在于所采用的骨料種類與所用骨料的粒徑，不同粒徑的骨料會影響生態混凝土的強度與孔隙度，進而影響到其工程性能與凈水能力[5]。

CMC全稱為羧甲基纖維素，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，增強混凝土后期強度。CMC形成的膜結構可以覆蓋混凝土表面，減小混凝土在水中釋堿對環境造成的沖擊，增強混凝土常年在水中的耐久性，同時可以在固定微生物，為微生物提供營養物質，增強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%）為試驗材料，構建出3套生態混凝土凈水系統，通過室內動態過水模擬試驗，研究其對富營養化水體的凈水效果，為河道、溝渠的生態護坡改造提供設計數據。

2 材料與方法

2.1 供試材料

2.1.1 水泥 采用國標普通硅酸鹽P.O52.5水泥，屬于高標號水泥，具備凝結時間快、強度高、硬度高、穩定性好、可塑性強等特性。試驗所用水泥產自碩順建材，其內控指標如表1所示。