生物滞留池去除道路径流雨水中氮磷的原理及研究现状

介绍了生物滞留池去除径流雨水中氮、磷等污染物的原理,分析了p H值、水力停留时间、填料的性能、降雨间隔期及植物的选择对氮、磷去除效果的影响,结合国内外关于生物滞留池脱氮除磷的研究现状,指出强化氮、磷去除效果的研究方向,为生物滞留技术的推广应用提供技术参考。     

生物滞留设施对雨水径流控制研究进展

为提高生物滞留设施对雨水径流及水质的控制效果,结合设施设计计算、结构设计、填料组成、植物选择4方面内容,综述了设施对雨水径流量和径流污染控制的研究内容.     

生物滞留池净化雨水径流中氮磷的研究进展

生物滞留池作为雨水管理的技术措施之一,在雨水径流净化和调蓄方面具有较好的功效,因此受到研究者广泛关注。分析了传统生物滞留池对氮和磷的去除效果,并从填料组成、池体结构两个方面,对改良型生物滞留池的污染物去除效果进行了分析。基于目前改良型生物滞留池的研究现状,分析了这方面仍存在的问题及推动改良型生物滞留池技术应用的几个主要研究方向。     

生物滞留系统去除典型重金属的影响因素识别

生物滞留系统具有雨水径流削减和污染控制双重功能,但其对重金属的去除效果易受设计参数和环境因素的影响而不稳定。基于文献数据驱动,利用CART算法构建了生物滞留系统设计参数和环境变量的二叉树机器学习模型,并对生物滞留系统去除Cu、Zn和Pb等典型重金属的影响因素进行识别。结果表明,影响Cu和Pb去除的最敏感因素为入流浓度,而影响Zn去除的最敏感因素为介质土深度。二叉树模型对3种重金属影响因素的识别准确率(p₀)分别为0.86、0.80和0.74,分类性能均取得了中等以上的一致性,Cohen’s Kappa系数(K_a)分别可达到0.72、0.60和0.48。研究证实,单变量相关性分析法难以识别出生物滞留系统去除典型重金属的敏感因素,而基于文献数据驱动的机器学习方法不仅可有效挖掘出生物滞留系统中敏感因素的影响程度,还能识别出相应的阈值,可为后续优化设计和运维管理提供一定参考。     

生物滞留设施对城市雨水径流热污染的削减效应

径流热污染是水污染的重要方面,也是城市水体生态环境破坏的重要原因,生物滞留是缓解城市雨水径流热污染最有效的措施之一。通过不同填料的生物滞留实验,在人工模拟均匀降雨的条件下,探究了在不同降雨特征下不同填料生物滞留设施对城市雨水径流热污染的削减效果。结果表明,不同填料生物滞留设施热负荷削减效果从大到小依次为:炉渣、石英砂、陶粒、沸石;径流温度越高,所携带的热量越大,生物滞留设施的径流热污染负荷削减率也越高;体积削减对生物滞留设施削减雨水径流热污染的贡献大于热交换。     

硫铁矿基质生物滞留系统对雨水径流的处理效能

针对传统生物滞留系统因缺乏有机碳源而导致的脱氮性能不稳定问题,开发了一种基于自养反硝化的硫铁矿改良生物滞留系统,研究了以硫铁矿代替电子供体的生物滞留系统对无碳源雨水径流的脱氮除磷效能,并对系统中的微生物种群结构进行了分析。结果表明,在雨水径流中无有机碳源的情况下,硫铁矿基质生物滞留系统仍可实现反硝化脱氮,对NO₃^--N和TN的平均去除率分别可达到89%和86%,同时亦有高效稳定的除磷效果,TP去除率达到81%。硫铁矿基质可提高生物滞留系统内部微生物的反硝化能力,反硝化相关菌种Pseudomonas和Thiobacillus的相对丰度分别为5.7%和1.6%。     

基于径流污染控制的生物滞留设施填料优化研究

为实现对径流污染的有效控制,对生物滞留设施种植土层之下的人工填料层组成优化进行了系统性研究,在静态条件下考察了9组填料对氮磷营养物的吸附性能。结果显示,蛭石和沸石对氨氮的吸附性能较好,对氨氮的吸附量分别为3.7和3.2 mg/g,并且粒径越小,吸附性能越好;蛭石和麦饭石对磷酸盐的去除效果较好,磷酸盐去除量分别为0.13和0.1 mg/g。由此筛选出对污染物净化效果较好的1~3 mm沸石和蛭石、2~3 mm麦饭石作为去除污染物的功能性填料。动态水力循环试验显示,相同体积的蛭石和沸石对氨氮的吸附效果接近,水力停留时间(HRT)为60 min时,对氨氮的去除率均接近100%,此时麦饭石对氨氮的去除率为93%。对磷酸盐吸附效果的优劣排序为蛭石>麦饭石>沸石,当HRT为60 min时,对磷酸盐的去除率分别为78.8%、53%和19.7%。填料掺混体积比为沸石∶蛭石∶麦饭石∶砂=3∶7∶1∶6的组合系统对氨氮、磷酸盐和COD的去除效果最好,且下覆5 cm砂层有利于降低出水颗粒物导致的浊度。在此填料配比条件下,当填料层厚度在30~50 cm之间时,对氮、磷和COD的综合去除效果最好。     

道路生物滞留带削减雨水径流的实测效果研究

通过对深圳市某道路生物滞留设施进行雨水径流监测试验,研究生物滞留设施对道路雨水径流的削减效果及影响因素。结果表明,当降雨总量为3.3~76.7 mm、平均雨强为0.03~0.67 mm/min时,生物滞留设施对道路雨水径流的场次径流总量控制率为50.5%~100%,峰值流量削减率为53.4%~100%,滞峰时间可以达到2 min以上。生物滞留设施对场次降雨量小且平均降雨强度小的道路径流削减效果较好。     

河道滞留塘对河水中有机污染物的去除特性

河道滞留塘系统是一项适用于中小型污染河流净化的生态技术,在我国中小型河流污染治理中有较好的应用前景。通过近1年的现场试验,考察了河道滞留塘系统对河水中有机污染物的净化效果。结果表明,温度和溶解氧对COD的去除效果无影响;颗粒态有机物的重力沉降是滞留塘去除COD的主要机理;其对COD的去除率可达30%,最高去除速率约2 g/(h.m2)。由于COD去除速率有75%的几率介于0.2~1.1倍的SS去除速率,因此可通过测定SS去除速率来预测对COD的去除速率。     

生物质炭改良生物滞留系统去除氮素的试验研究

雨水生物滞留系统是路面雨水径流净化的主要技术措施之一。利用土柱模拟试验,通过向人工配制的砂壤土中添加不同含量的生物质炭(0、2%、4%、6%),并模拟路面雨水径流淋滤,分析去除氮素污染物的效果及影响因素。结果表明,生物质炭的添加量达到2%以上时,可显著增大对路面降雨径流中TN、NH_4~+-N和NO_3~--N的削减率。生物质炭添加量对TN的去除效果影响不大,但是对NH_4~+-N的去除效果明显优于NO_3~--N。同时发现,路面雨水径流污染负荷、落干期、植物均会不同程度影响生物滞留系统对氮素污染物的去除效果。     

融雪剂对生物滞留池土层盐分的影响

针对北方冬季融雪剂对城市海绵设施的影响问题,以大连市为代表城市,基于气象数据和统计的融雪剂施用量,通过柱实验和HYDRUS-1D软件构建了生物滞留池水盐运移模型,分析了冬季施用融雪剂后生物滞留池的盐化程度以及春季降雨的淋溶效果。2015年冬季模拟结果表明,冬季多次施用融雪剂会导致生物滞留池的电导率（EC）逐渐升高,土壤盐分逐渐累积。春季降雨淋溶前,粉壤土、壤土和砂壤土种植土表层的EC值分别高达52.30、55.35和44.87 dS/m。2016年春季时,在降雨量较大、雨水充足的情况下能够充分淋溶土壤中的盐分,使土壤的EC值低于土壤盐害的阈值。综合模拟期的结果可知,种植土层的EC值高于换土层,不利于植物生存。与粉壤土和壤土滞留池相比,砂壤土滞留池的土壤孔隙较大,盐分不易积累,土壤盐化程度较低;而在降雨量较小时,砂壤土滞留池有利于减少盐分滞留量以及加快盐分的排放,可优先考虑砂壤土作为抗盐化种植土类型。此外,模拟冬季超量使用融雪剂的结果显示,增加融雪剂施用量会造成更严重的土壤盐化,而选择砂壤土滞留池有利于春季降雨淋溶。     

城市降雨径流N、P营养物及其LID措施控制效果

通过文献调研,识别城市降雨径流N、P营养物的污染特征和去除过程,分析了典型LID措施对降雨径流营养物的削减效果。研究表明,我国多数城市各种下垫面径流的TN浓度和部分城市路面径流的TP浓度超过国家地表水V类水质标准。城市降雨径流N、P营养物存在初期冲刷和与颗粒物协同去除现象,并与降雨条件呈相关性。典型LID措施中生物滞留、洼地系统、透水铺装和湿地/塘对径流中不同形态的N、P营养物表现出一定的去除能力,应结合污染物浓度和径流削减量评估污染负荷的去除效果,并采取必要的结构设计、植物选择、种植土改良和介质改良等强化措施。     

长期施用化肥对土壤N、P、K的影响

<正>长期以来,人们对氮肥长期施用对土壤性质的影响一直十分关注。因为长期施用化学氮肥如能增加土壤全氮含量将可以提高土壤的肥力水平,但同时,如果土壤中无机氮过分积累也会引起环境问题。有的研究指出,施用无机氮并不能使土壤有机质显著增加,但土壤可矿化氮量有较显著的增加。这是由于单施无机氮肥而增加的少量土壤有机氮比原来土壤中的有机氮易于矿化所造成的结果。从而得出单施无机氮肥很难显著增加土壤全氮含量和土壤有机质含量。这可能是由于农田中氮素有各种损失途径,这必然导致土壤氮素的积累速度很慢。这一结果为国内外大量长期试验所一致证实。可见土壤全氮含量因长期施用无机氮肥虽有增加但增加很小。     

生物陶粒对河水中有机物、氨氮的去除作用

湖泊、水库是重要的地表水水资源，我国湖泊、水库的总储水量约为6210亿m^3，占水资源总量的23％，在国民经济中占有重要地位。然而，近年来由于工农业的迅速发展使氮、磷等营养物的排放量大大增加，加速了水体富营养化的进程。当水中有机物总量或单项有机物浓度超标，水致突变活性呈阳性。这些现象影响了水体的使用功能，也威胁到城镇居民的饮水安全。     

透水路面与生物滞留组合系统的径流体积控制效能

透水路面与生物滞留组合系统为典型的低影响开发雨水控制设施,通过实验室人工模拟降雨,对道路1%横、纵坡条件下透水路面与生物滞留组合系统的径流雨水体积控制效能进行了研究。结果表明,变径流系数法-等流时线法更适合试验条件下透水路面的产汇流理论计算;随着降雨重现期由1年增加至20年,透水路面的径流雨水体积控制率由30. 69%降低到10. 21%;高降雨重现期下组合系统增加蓄水层深度对雨水体积控制率的改善效果不如低降雨重现期下显著;随着降雨重现期由3年增加至20年,组合系统中生物滞留设施对雨水体积控制率的贡献比例从71. 56%增加至86. 31%;当组合系统中滞留带蓄水层深度为15 cm时,10年和20年重现期下的雨水体积控制率为75. 73%和74. 59%,径流雨水控制效果较好;影响组合系统雨水体积控制率的主要因素相关性排序为蓄水层深度降雨量峰值雨强。     

生物滞留设施对不同历时的降雨滞留规律分析

基于SWMM模型的运动波,构建了丝兰湖小区的管网水动力模型,结合设计的生物滞留设施,分别分析了在短历时和长历时降雨下,生物滞留设施对于降雨的滞留规律。结果表明：对于短历时的暴雨,生物滞留设施对降雨能够削弱,设施能够储蓄调节部分雨水,但是无法满足年径流总量控制率的指标。对于降雨量较小的长历时降雨情况,生物滞留设施能够将降雨全部控制,能满足年径流总量控制率的要求。因此,海绵城市建设过程中,应该尽量采用模型,结合长历时降雨整体分析,才能对海绵城市建设做出更加科学的决策。     

蓄水绿化屋面对雨水径流中污染物的去除效果

屋面作为城区不透水区域的主要组成部分,是造成城市面源污染的重要因素之一。为此,根据屋面雨水径流的特点设计了蓄水绿化屋面系统,并通过比较屋面雨水和城市蓄水绿化屋面处理后出水的水质情况,分析了其对污染物的去除效果。结果显示,城市蓄水绿化屋面对屋面雨水径流中的SS、COD、TN、TP有明显的去除效果,去除率分别可达(80%~90%)、(50%~70%)、(50%~70%)、(40%~70%)。雨水径流经过城市蓄水绿化屋面处理后,其水质可达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920—2002)的要求。该研究为城市屋面雨水资源化利用工程的实施提供了一定的理论依据。     

雨水生物滞留设施中填料的研究进展

生物滞留技术是具有发展前景的城市雨水处理措施之一。国外对生物滞留技术已经进行了一系列研究,并取得了相应的研究成果。国内对生物滞留技术的研究也已开展,其中也有对填料的研究。生物滞留系统中填料的组成及配比对系统功能的发挥尤为重要。介绍了国外已有规范及国内外相关研究中填料的组成及配比、去污效果、渗透性能、填料的改良及填料深度,分析了填料的整体筛选,以期为生物滞留系统填料的筛选提供依据。     

简单式绿色屋顶雨水径流滞留效果的影响因素

绿色屋顶具有良好的环境、社会和经济效益,其在欧美等发达国家已得到广泛应用,但在国内雨水控制领域受到的关注度较低。为此,采用北方典型城市的设计降雨对绿色屋顶装置进行模拟降雨试验,分析简单式绿色屋顶的排水层材料、种植基质及降雨强度对其雨水径流滞留效果的影响。结果表明:凹凸排水板和陶粒两种排水层材料对绿色屋顶滞留雨水径流的效果无明显优劣;种植基质的初始湿度与绿色屋顶对雨水径流的削减率存在负相关关系;基质种类对绿色屋顶雨水径流滞留能力也有一定影响,与超轻量基质和田园土相比,改良土在雨水径流削减、产流延缓、峰值流量削减和延后等方面的效果更好;绿色屋顶对较低重现期的降雨事件具有更好的雨水径流滞留效果。     

水力负荷对生物滞留池处理污水厂尾水的影响

对已经达到一级A排放标准的污水处理厂尾水进行深度处理是削减入河(湖)污染物总量的重要方式。生物滞留池是易维护、应用灵活的污水生态处理技术,将其用于南京市城南污水处理厂二沉池出水的深度处理,考察了不同进水负荷[0. 2、0. 5、0. 7和1. 0 m~3/(m~2·d)]条件下的处理效果。结果表明,随着水力负荷的提高,生物滞留池对NH_4~+-N的去除率变化较小,对TP、TN和NO_3~--N的去除率呈下降趋势;当进水负荷为0. 5 m~3/(m~2·d)时,生物滞留池对污染物的去除总量最高,对TP、TN、NO_3~--N的去除负荷分别为65、1 450、1 435 mg/(m~2·d)。因此,推荐采用0. 2～0. 7 m~3/(m~2·d)作为生物滞留池处理污水厂尾水的水力负荷设计值。