[发明专利]一种具有生物净水功能的透水混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有生物净水功能的透水混凝土，由透水混凝土基体的内、外表面负载生物膜构成；透水混凝土基体由16‑20份生态水泥、65‑75份5‑10mm石灰岩类碎石、5‑10份5‑10mm无机多孔碎石、1‑5份无机多孔粉体材料、0.4‑0.6份保湿增强剂和6‑10份水制成，孔隙率为15%~25%，孔隙碱度低于10；生物膜由硝化细菌和反硝化细菌在透水混凝土内、外表面挂膜生长繁殖形成；透水混凝土的细菌负载量为活菌总数大于80亿个/克。本发明还提供制备所述透水混凝土的方法。本发明的透水混凝土透水、净水和力学性能优异，用于水体净化7天后，COD和氨氮(NH4+‑N)的去除率分别在70%、30%以上。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，确切的说是涉及海绵城市建设所需要的兼具物理过滤和化学吸附的生物净水功能的透水混凝土。

背景技术

海绵城市要求城市对雨水具有渗、滞、蓄、净、用、排的功能。城市降雨时由于雨水冲刷，雨水径流中携带悬浮物、有机质等污染物质，若不经收集净化，将严重污染城市地表水体，破坏城市水环境。

目前市面上或实际工程应用的透水混凝土，仅通过物理沉淀、吸附和化学离子交换有微弱的水体净化功能，对雨水径流还不能很好的起到水质净化的作用。与此同时，一些研究如文献《硅藻土透水混凝土水质净化效果研究》，提出随着硅藻土掺量的增加，多孔混凝土强度降低，通过复配增强剂，能够满足植生型生态混凝土的强度要求。在掺加硅藻土后，多孔混凝土对重金属的去除率有明显的提升。文献《净水型透水混凝土的制备与性能研究》指出掺入20%的改性膨润土时，不仅能保证透水混凝土的强度和透水能力，且对罗丹明B溶液的吸附率达到70%以上。一些专利如《一种可净水的透水混凝土的制备方法》提出，以具有吸附性能的材料为原料，先将其烘干后置于马弗炉中煅烧，经破碎后过筛至指定尺寸。一定质量的胶凝材料和水优先进行搅拌，搅拌过程中加入一定质量减水剂，然后再加入一定质量的碎石和吸附材料，搅拌均匀后装入模具成型，并在自然条件下养护至一定时间待用。专利《一种具有净水功能的固废基透水混凝土》指出利用熔融钢渣、赤泥、电石渣、煤矸石、矿粉等固废作为原材料，根据需要对上述原材料分别经过原料粉磨、均化、烧成、熟料粉磨等工艺，可制得基体材料，最后将基体材料与混合集料、减水剂、增强剂、粘结剂、电石渣粉末和水制备成透水混凝土。纵观现有文献和专利，透水混凝土的水体净化机理，均在于利用透水混凝土多孔的特性，通过物理沉淀、吸附和化学离子交换作用。而掺入无机多孔材料，也只是增强这种物理或化学作用的水体净化效果，均没有涉及微生物净水技术。

发明内容

基于目前透水混凝土存在水体净化效率低的问题，本发明的目的在于：采用生态水泥作为胶结材料，通过配合比优化调整和引入多种无机多孔材料作为微生物群落载体，配制出具有优异透水、更多微生物附着面积及力学性能的透水混凝土基体，同时优选可高效净化水体的菌种，采用喷淋优势菌接种法工艺，控制透水混凝土孔隙的pH值，创造微生物菌种合适的生长环境，形成以微生物净化为主体，兼具物理过滤、化学吸附和降解等多功能的新型生物净水透水混凝土，从而可以更加有效的去除污水中重金属、有机物、营养物质(氮和磷)等污染物，更好的净化水体。

实现本发明上述目的的方案如下：

首先，提供一种具有生物净水功能的透水混凝土，由透水混凝土基体的内、外表面负载生物膜构成；所述的透水混凝土基体孔隙率为15~25%，孔隙碱度低于10；所述的生物膜由硝化细菌和反硝化细菌在所述透水混凝土内、外表面挂膜生长繁殖形成；所述的透水混凝土的细菌负载量为活菌总数大于80亿个/克。

本发明优选的方案中，所述的透水混凝土基体由以下重量份的原料制成：生态水泥16-20份、5-10mm石灰岩类碎石65-75份、5-10mm无机多孔碎石5-10份、无机多孔粉体材料1-5份、保湿增强剂0.4-0.6份和水6-10份。

本发明优选的一种方案中，所述的透水混凝土基体由以下重量份的原料制成：生态水泥16份、5-10mm石灰岩类碎石6份、5-10mm无机多孔碎石10份、无机多孔粉体材料2份、保湿增强剂0.6份和水7份。