生物滞留系统净化效果及渗透性能研究

摘要

近年来，国家大力提倡海绵城市建设以提高城市水环境与安全。作为我国海绵城市建设优先选用的技术措施，生物滞留系统因具有渗蓄雨水与污染控制能力而广泛应用。但常因系统填料差异、雨水径流中悬浮物沉积等多种因素，使其净化效果及渗透性能难以达到预期功能目标。因此，基于南宁市降雨特性、土壤类型、植物种类等特点，分析生物滞留系统对雨水径流的净化效果，研究生物滞留系统渗透性能的影响因素，并探讨通气作用对系统渗透性能的改善效果，为生物滞留系统工程应用提供技术支撑。论文主要研究结论如下:
　　(1)生物滞留系统水质净化效果研究表明:生物滞留系统COD、NH3-N、TN、TP去除率范围分别为47.42％～81.09％、73.96％～91.21％、31.46％～48.31％、82.08％～98.36％;对影响因素与净化效果进行相关性分析表明，填料配比、植物种类是COD净化效果的主要影响因素，填料配比是NH3-N净化效果的主要影响因素，进水浓度是TN净化效果的主要影响因素，进水浓度、降雨强度是TP净化效果的主要影响因素。
　　(2)对生物滞留系统渗透性能影响因素研究表明:不同填料配比条件下，渗透性能随着壤土含量的增加而降低，70％粗砂+30％壤土的渗透系数K值下降幅度最大，降幅为94.53％;不同植物种类条件下，麦冬与对照组K值快速下降，对照组和麦冬降幅分别为85.86％、77.30％，而肾蕨、鹅掌柴能维持良好的渗透性能，K值降幅分别为23.89％、8.26％;不同悬浮颗粒物浓度条件下，渗透性能随颗粒物浓度增大而降低，高浓度K值下降幅度最大，降幅为94.66％;不同降雨强度条件下，系统的渗透性能随降雨强度增大而下降，高降雨强度K值下降幅度最大，降幅为85.07％。运用SPSS的曲线估计法对K随时间的变化进行定性分析，在填料配比、悬浮颗粒物浓度、降雨强度条件下，K随运行时间的延长呈线性下降，相关系数达到0.8以上。采用多元回归法对影响因素与渗透性能进行定量分析，得出的方程拟合度较高(R2=0.891)，说明拟合方程较合理。
　　(3)生物滞留系统填料颗粒组成变化结果表明:实验运行15周后，表层填料的砂粒含量由90.76％下降至81.93％，而粉粒含量由9.04％增加到17.52％，粘粒由0.20％增加到0.55％，结合统计分析结果，系统的K随运行时间的延长呈线性下降，填料中粉粒和粘粒含量是系统渗透性能降低的因素。
　　(4)通气对生物滞留系统渗透性能优化研究表明:实验进行20d，不同通气方式条件下，渗透系数和孔隙度随运行时间延长均呈现下降趋势;自然导气的渗透系数与对照组变化趋势一致，而鼓风通气能够保持良好的渗透性能，其渗透系数和孔隙度比对照组分别提高了43.03％、10.21％。不同通气量条件下，1500L/h的通气量提高渗透性能的效果最好，与对照组相比，通气量为1500L/h的渗透系数和孔隙度分别提高了47.78％、10.96％。通气效果有利于系统渗透性能的提高。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 生物滞留系统国内外研究现状

1．2．1 生物滞留系统水质净化效果研究现状

1．2．2 生物滞留系统的渗透性能研究现状

1．3 研究目的与意义、内容与技术路线

1．3．1 研究目的与意义

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究技术路线

2．1 引言

2．2 试验材料与方法

2．2．1 试验装置

2．2．2 试验材料及设计方案

2．2．3 试验过程及测试方法

2．2．4 数据处理

2．3 结果与讨论

2．3．1 生物滞留系统对COD去除效果

2．3．2 生物滞留系统对NH3-N去除效果

2．3．3 生物滞留系统对TN去除效果

2．3．4 生物滞留系统对TP去除效果

2．3．5 影响因素与净化效果的相关性分析

2．4 本章小结

3．1 引言

3．2 试验材料与方法

3．2．1 试验装置

3．2．2 试验材料及设计方案

3．2．3 试验过程及测试方法

3．2．4 数据处理

3．3 结果与讨论

3．3．1 填料配比对系统渗透性能的影响

3．3．2 植物种类对系统渗透性能的影响

3．3．3 悬浮颗粒物浓度对系统渗透性能的影响

3．3．4 降雨强度对系统渗透性能的影响

3．3．5 影响因素与渗透性能的统计分析

3．3．6 生物滞留系统内填料颗粒组成变化

3．4 本章小结

4．1 引言

4．2 试验材料与方法

4．2．1 试验装置

4．2．2 试验进水

4．2．3 试验内容及过程

4．2．4 试验测试方法

4．2．5 数据处理

4．3 结果与讨论

4．3．1 通气方式对系统渗透性能的影响

4．3．2 通气量对系统渗透性能的影响

4．3．3 通气点对系统渗透性能的影响

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文与参与的科研项目情况