城市雨水花园对雨水径流中污染物去除效果的研究

摘要

城市化改变了下垫面条件，对雨水径流的水文过程及水质都带来了不同程度的负面影响。为了在城市景观格局的限制下，尽量地减小这些负面影响，世界各国都在积极探寻城市雨水处理的有效途径。本论文通过监测试验与实验室化学分析，从污染物浓度和总量削减两个方面研究了雨水花园这一新型雨水处理系统对屋面雨水径流的处理效果，取得成果如下:
　　1、从2011至2012年对15场降雨过程的监测结果表明，屋面雨水径流中总磷、硝氮以及总悬浮物随降雨过程变化很大，其中降雨初期径流中，上述3种污染物浓度较高:总氮和氨氮的平均浓度基本都超过了地表水环境质量Ⅴ类水体标准，最大浓度是《地表水环境质量标准》Ⅴ类水标准的8倍左右;降雨后期总磷、硝氮的平均浓度在《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水体标准之内，而总固体悬浮颗粒物的平均浓度在《地表水资源环境质量标准》中Ⅰ类水体标准之内。
　　2、雨水花园对不同污染物的去除效果差别很大，其中对氨氮的去除效果最好，浓度平均去除率均达到70％以上，质量去除率均达到80％以上;对总固体悬浮颗粒物的浓度平均去除率可以达到50％以上，质量去除率均达到40％-100％。
　　3、雨水花园对总氮的质量去除率均达到80％以上，但浓度去除率波动较大，2011年的监测结果表明，浓度平均去除率均达到50％以上;2012年所监测的浓度平均去除率均为负值，对总磷的浓度去除率不稳定，平均浓度去除率仅在10％左右，但质量去除率均达到了50％以上。以上结果与雨水径流中污染物浓度变化特征有着密切的关系。
　　4、由于雨水花园缺乏厌氧环境，对NO3--N的去除效果不佳。因此，建议针对污染物的不同特性设计雨水花园尺寸和选择适宜的填料。
　　雨水花园易于建设和维护，运行成本低廉。因地制宜地建设雨水花园，可以在很大程度解决城市化过程中带来的环境问题。本论文研究成果可为雨水花园处理城市雨水径流技术的推广和应用提供理论依据与技术参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 城市化过程对雨水径流水文及水质的负面影响

1．2．2 国内外城市雨水利用技术的发展历程

1．2．3 国内外城市雨水花园技术的发展历程

1．2．4 雨水花园技术对污染物的去除机理

1．3 研究目的及内容

2 试验设计及观测方案

2．1 试验布置

2．1．1 采样点概况

2．1．2 试验装置布置

2．1．3 试验填料的选择

2．1．4 试验植物的选择

2．2 试验方法

2．2．1 水质的监测

2．2．2 水量的监测

2．2．3 试验监测时间

3 屋面雨水径流的水质

3．1 降雨特征

3．2 屋面降雨径流的水质

3．3 屋面降雨径流污染物随时间的变化规律

3．4 小结

4．雨水花园对TSS、磷类污染物的去除效果

4．1 雨水花园对TSS的去除效果分析

4．1．1 雨水花园对单次降雨过程中TSS浓度的削减能力分析

4．1．2 雨水花园对TSS的浓度去除率

4．1．3 雨水花园TSS质量的去除效果分析

4．2 雨水花园对总磷的去除效果分析

4．2．1 雨水花园对单次降雨过程中总磷浓度的削减能力分析

4．2．2 雨水花园对总磷的浓度去除率

4．2．3 雨水花园对总磷质量的去除效果分析

4．3 小结

5 雨水花园对氮类污染物的去除效果

5．1 雨水花园对氨氮的去除效果分析

5．1．1 雨水花园对单次降雨过程中氨氮浓度的削减能力分析

5．1．2 雨水花园对氨氨的浓度去除率

5．1．3 雨水花园对氨氮质量的去除效果分析

5．2 雨水花园对硝氮的去除效果分析

5．2．1 雨水花园对单次降雨过程中硝氮浓度的削减能力分析

5．2．2 雨水花园对硝氮的浓度去除率

5．2．3 雨水花园对硝氮质量的去除效果分析

5．3 雨水花园对总氮的去除效果分析

5．3．1 雨水花园对单次降雨过程中总氮浓度的削减能力分析

5．3．2 雨水花园对总氮的浓度去除率

5．3．3 雨水花园对总氮质量的去除效果分析

5．4 小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

致谢

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目