基质改良型生物滞留设施处理小区雨水径流试验研究

摘要

生物滞留是低影响开发（Low impact development，LID）核心技术之一，主要通过物理、化学以及生物作用联合净化雨水中的污染物质，其对SS、重金属、油脂及病毒微生物等净化效果较好。针对传统生物滞留技术在氮、磷去除方面存在去除效果差、波动性大、运行效果不稳定等问题，论文首先通过基质对氮磷吸附特性试验研究得到去除磷、氨氮的基质优选，依据建筑小区道路水质为参考，通过芝加哥雨型人工模拟降雨试验对比研究了不同结构基质改良型生物滞留设施在不同降雨重现期下对径流污染物的去除效果。
　　本研究主要内容包括：①生物滞留设施基质对氮磷吸附特性研究结果表明：几种基质在磷与氨氮的吸附解吸动态平衡过程中，除海绵铁相对较为稳定外，其余基质波动较大。磷吸附能力从大到小依次为：海绵铁>石灰石>陶粒>粗砂>砾石；氨氮吸附能力从大到小依次为：海绵铁>石灰石>粗砂>陶粒>砾石；几种基质对磷与氨氮的等温吸附曲线均可用Freundlich吸附方程描述，海绵铁对磷与氨氮的吸附性能最好，高出其他基质一个数量级；以海绵铁为基质，氨氮、磷共存时会相互竞争基质的吸附点位，氨氮的存在，海绵铁对磷的吸附量减半；低浓度时，对氨氮的吸附影响很小，随着平衡浓度的增大，其影响逐渐增强。②基质改良型生物滞留设施在不同降雨重现期下对径流污染物的去除效果研究结果表明：1）不同结构的生物滞留设施对COD、TP、NH4+-N、NO3--N、TN的去除效果受降雨强度的影响较大，而SS的去除效果受降雨强度的影响则较小。2）当降雨重现期为2年一遇和5年一遇时，生物滞留设施单元对COD、NO3--N、TN去除率较大。1＃、2＃、3＃生物滞留设施单元对COD去除率分别为77.21％、82.2%、67.43%；对NO3-N去除率分别为53.61%、67.75%、40.61%；对TN去除率分别为60.25%、83.08%、44.37%。3)当降雨重现期为0.5年一遇和1年一遇时，对SS、TP、NH4+-N的去除效果更佳。1＃、2＃、3＃生物滞留设施单元对SS去除率分别为77.38%、74.32%、67.43%；对TP去除率分别为85.04%、69.97%、50.15%；对NH4+-N去除率分别为79.87%、74.70%、57.22%。总体而言，1＃、2＃生物滞留设施单元出水水质基本稳定达到地表 V类水标准，平均达到地表Ⅳ类水标准，3＃生物滞留单元出水水质较差，仅部分指标可达到地表V类水标准。③对比了3个不同结构生物滞留设施对径流污染物的去除效果，结果表明：不同结构的生物滞留设施对SS类污染物的去除效果影响不大；改变基质种类、设置厌氧淹没区都可以缓解降雨强度对去除效果的影响；当降雨重现期小于等于两年一遇时，更换改良基质的作用更为显著；而当降雨重现期比较大为5年、10年时，设置淹没区的作用更加显著；设置淹没区有利于NO3--N和TN的去除，对SS的去除影响很小，但不利于TP和NH4+-N的去除。生物滞留设施具有便于施工、维护简单的特点，建议在建筑与小区内推广使用。

目录

1 绪 论

1.1 生物滞留技术研究

1.2 生物滞留设施对氮磷去除国内外研究现状

1.3 课题来源、研究目的、内容及技术路线

2 材料与方法

2.1 试验装置与材料

2.2 试验方法

3 生物滞留设施基质对氮磷吸附特性研究

3.1 基质对磷的静态吸附特性研究

3.2 基质对氨氮的静态吸附特性研究

3.3 基质对磷/氨氮混合液静态吸附特性研究

3.4 本章小结

4 基质改良型生物滞留设施对径流污染物去除效果研究

4.1 不同降雨重现期下污染物去除的效果分析

4.2 不同类型生物滞留设施对径流污染物去除效果对比分析

4.3 本章小结

5 生物滞留设施的设计维护管理

5.1生物滞留设施的设计

5.2 生物滞留设施的维护管理

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的相关科研项目

C. 作者在攻读硕士学位期间申报和获批的专利