生态混凝土净化生活污水研究

摘要

利用生态型多孔混凝土净化污水是目前的研究热门之一，迄今已发现其净化污水的机理主要有3个：①物理与物化净化。通过多孔混凝土的过滤和吸附去除污水中的污染物；②化学净化。通过多孔混凝土释放出来的一些化学成分(如Al3+、Mg2+)，使污水中的污染物发生混凝沉淀而得以去除。③生化净化。即依靠混凝土表面生长的生物膜去除污水中的污染物。 然而遗憾的是，在前人的研究中迄今还没有人通过实验来探讨这3种机理在污水净化效果中的作用大小究竟孰轻孰重，也没有人做过对比实验来研究不用材料制成的生态混凝土对污水的净化效果的差异性。我们认为，由于材料的不同，它们所含的成分差异大，在水中释出的组分会有所不同，从而对污水的化学净化效果可能有所差异。此外，微生物对不同材料也有偏好性，在某些材料表面的生长会旺盛一些，而在某些材料表面的生长则差一些，这会使得生态型混凝土的生化净化效果也出现明显的差异。为了探索上述两方面问题，本课题进行了各种类型的实验研究。 首先是研究不同材料生态混凝土在水中的溶出成分，以了解生态混凝土究竟能释放出哪些能让污染物絮凝沉淀的组分，并比较不同材料的生态混凝土所释放组分及含量上的差异性。其后再进行不同充氧条件(厌氧、半好氧、好氧)下生态混凝土对污染物的去除效果对比，以了解微生物在污染物去除率方面的贡献率大小。最后设计出一种污水处理装置对生活污水进行净化实验。通过该实验来比较不同材料、不同温度条件下生态混凝土对生活污水的净化效果。为更深入地了解污水被净化的机理，实验过程中还对固相表面的微生物数量及种类进行研究。 实验结果表明，在好氧条件下生态混凝土对污水中污染物的去除效率最高，可见污水的净化机制主要是生态混凝土表面的好氧生物膜对污染物的去除作用。不同材料的生态混凝土净化污水的比较实验表明，由复合水泥制备的混凝土对污水的净化效果要优于普通混凝土。其原因可能是由于复合水泥中含有孔隙结构极其丰富的粉煤灰，粉煤灰本身就有去污的性能，从而增加了整个系统对污染物的去除能力。通过显微镜对各种生态混凝土表面及液相中的微生物生长状态进行观察。结果发现，生态混凝土固体表面生长了大量的水处理微生物，构成了固体表面的生物膜系统。 污水净化实验结果表明，污染物的去除率可达到：CODcr去除率≥95％，BODs去除率≥90％，TP去除率≥50％，NH3-N去除率≥60％。其中CODcr，BOD5的去除效率可以达到国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准要求。

目录

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第一章绪论

1.1水资源现状

1.2水污染状况严重

1.3水体中污染物的危害

1.3.1氮、磷的危害

1.3.2.有机物的危害

1.3.3.其它污染物的危害

1.4生活污水处理方法、原理和技术

1.4.1传统水处理方法和其原理

1.4.2水处理新工艺

1.5生态混凝土处理废水的研究现状

1.5.1生态混凝土的概念及分类

1.5.2该研究的历史及国内外研究现状

1.5.3生态混凝土处理废水中存在的问题

1.6本课题研究的目的、内容和技术路线及创新点

1.6.1研究目的

1.6.2研究内容

1.6.3技术路线

1.6.4创新点

1.7本章小结

第二章生态混凝土处理生活污水的机理

2.1实验原材料

2.1.1水泥

2.1.2复合水泥中的添加物

2.1.3红粘土

2.1.4本实验所用各原材料的化学成分

2.1.5实验所用污水

2.1.6原材料预处理

2.2实验主要仪器设备

2.3监测指标与分析方法

2.4运行参数及控制方法

2.5混凝土在水中释出的组分测定

2.5.1实验目的

2.5.2实验材料与实验装置

2.5.3实验步骤

2.5.4实验结果

2.5.5分析与讨论

2.6生态混凝土的离子交换及初期吸附作用实验研究

2.6.1实验目的

2.6.2实验材料与实验装置

2.6.3实验步骤

2.6.4实验结果

2.6.5分析与讨论

2.7微生物降解作用实验研究

2.7.1实验目的

2.7.2实验材料与实验装置

2.7.3实验步骤

2.7.4实验结果

2.7.5分析与讨论

2.8单柱体渗流实验

2.8.1小柱体渗流实验

2.8.2大柱体渗流实验

2.8.3结果分析与讨论

2.9生态混凝土的制备及反应器的制作

2.10本章小结

2.10.1 TN去除情况

2.10.2 TP去除情况

2.10.3 NH3-N去除情况

2.10.4 COD的去除情况

2.10.5 BOD5的去除情况

第三章生态混凝土柱体净化污水实验

3.1不同材料生态混凝土处理生活污水的实验

3.1.1实验目的

3.1.2实验材料与实验装置

3.1.3实验步骤

3.1.4实验结果

3.1.5分析与讨论

3.2不同温度条件下生态混凝土处理生活污水的实验

3.2.1实验目的

3.2.2实验材料与实验装置

3.2.3实验步骤

3.2.4实验结果与讨论

3.3本章结论

第四章生态混凝土去除污染物的机理探讨

4.1脱氮除磷机理

4.1.1传统生物除磷机理

4.1.2传统城市污水生物脱氮机理

4.1.3生态混凝土脱氮除磷机理探讨

4.2生态混凝土去除COD、BOD5的效果

4.3影响因素

4.3.1温度

4.3.2 PH值

4.3.3溶解氧

4.4本章小结

第五章生态混凝土处理污水过程中的微生物

5.1污、废水处理中的微生物作用

5.2实验方法及微生物照片

5.3生态混凝土表面的微生物系统

5.3.1细菌

5.3.2微型动物

5.4本章小结

第六章生态混凝土处理污水的实际应用前景分析

6.1生态混凝土处理污水的可运用方式

6.1.1污水处理工艺

6.1.2实际运用

6.2成本分析

第七章研究结论与建议

7.1研究结论

7.2关于应用生态混凝土作为污水处理材料的建议

致谢

参考文献

附 图

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