西安市城市主干道路面径流初期冲刷效应

以西安市城市主干道南二环太白路高架桥为路面径流采样区域,采用人工等时间间隔采样方法,在桥梁排水立管对2010年9—11月的3场径流事件进行全程采样,测试径流过程SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、溶解性Pb、Zn和溶解性Zn的浓度变化,研究路面径流的初期冲刷效应及其影响因素。结果表明,西安市城市主干道路面径流污染严重,降雨数小时后的末期径流仍具有较高的污染水平;径流过程污染物浓度变化规律与其赋存形态有关,SS、COD、Pb等以颗粒态为主的污染物的浓度随雨强变化剧烈波动,NH3-N、溶解态COD、溶解态Zn等以溶解态为主的污染物浓度变化受雨强影响较小,随径流过程呈逐渐减小趋势;路面径流初期冲刷现象并非普遍存在,与污染物的赋存状态和场次降雨特征密切相关,溶解态污染物易于出现初期冲刷现象,颗粒态污染物是否出现初期冲刷与场次降雨特征有关;测试的3场径流事件初期30%的径流携带的SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、Zn和溶解性Zn的负荷占场次径流总负荷的比例分别为21.8%～50.0%、25.5%～49.3%、36.3%～52.6%、52.6%～66.7%、26.8%～45.0%、27.2%～63.4%和36.2%～62.6%,表明仅对初期径流进行治理无法实现对西安市路面径流污染的有效控制。     

城市区域不同屋顶降雨径流水质特征

城市屋顶降雨径流是城市面源污染的主要组成部分之一。为了解城市不同屋顶降雨径流的水质特性,以重庆地区5种屋顶为例进行了20场降雨径流的水质监测。研究结果表明,不透水屋顶降雨径流污染物浓度均随降雨历时的延长而降低,混凝土屋顶降雨径流的COD、TP、TN、NH3-N平均浓度分别是瓦屋顶的1.6、1.7、1.4和1.5倍,且不透水屋顶降雨径流总氮的70%~80%为无机氮,总磷的20%~32%为磷酸盐;浅层屋顶降雨径流COD、TN、TP、NH3-N和NO-3-N浓度分别是深层绿色屋顶的0.25~0.26、0.3~0.5、0.07~0.09、0.3~0.6、0.05~0.06倍,且绿色屋顶降雨径流总氮的60%~80%为硝态氮。前期干旱天数和混凝土屋顶径流中的TN、接骨草屋顶径流中的氨氮浓度呈显著正相关关系,混凝土屋顶径流TP浓度与降雨强度显著正相关,降雨持续时间和瓦屋顶径流TSS平均浓度显著正相关。研究结果为城市建筑屋顶降雨径流的科学管理提供了参考。     

滇池柴河小流域暴雨径流中COD的输移特征研究

以滇池柴河小流域为单元,对暴雨径流中污染物颗粒粒径进行了分类,得出径流中COD浓度与污染物颗粒粒径的关系,并从输出源强、输移过程、汇集入河这几个方面对暴雨径流中的COD进行了从源到汇的输移特征研究,以确定暴雨径流中COD的入河负荷.结果表明,形成的暴丽径流中的大部分COD经适当沉淀(30min以上)可以有效去除,暴雨径流中的COD主要分布在粉粒和粘粒中,2场暴雨径流均在沉淀的5～30 min去除的COD最多,这部分污染物的颗粒粒径在0.008～0.020 mm,属于容易沉淀去除的部分,沉淀30 min时的COD平均去除率在52.19％,沉淀240 min左右可去除的主要为粒径在0.003～0.008 mm的污染物,沉淀240 min时的COD平均去除率在63.41％；而沉淀2 880min后仍未去除的为粒径小于0.000 8 mm的微小颗粒,仍无法去除的COD平均占23.26％；降雨强度越大,对地面的冲刷能力越强,形成的径流量更多,输出源的COD含量越高.2场暴雨径流的输出源、输移过程和最终入河的COD浓度存在一定的相关性,但由于污染物输移过程中会受各种因素影响,且本研究监测的暴雨场次有限,由此暴雨径流中COD的入河负荷影响因素还有待进一步研究.     

前期晴天数对不同材质屋面径流污染特征的影响

以城市典型屋面材质(油毡、塑钢、瓦)为研究对象,通过人工模拟降雨考察不同前期晴天数对不同材质屋面径流污染特征的影响。结果表明,不同材质屋面径流中悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)和总氮(TN)的场次降雨径流平均浓度由大到小都依次为油毡屋面、瓦屋面和塑钢屋面。不同材质屋面径流中重金属的场次降雨径流平均浓度各不相同。总体而言,污染物浓度随前期晴天数增加而增大,主要是小粒径的颗粒物体积分数增加,而大粒径的颗粒物体积分数反而减小。屋面径流中SS是COD、TP和重金属的主要载体,污染物与小粒径的颗粒物相关性更高,因此要想控制屋面径流中的COD、TP和重金属,关键是控制细小的颗粒物。     

山地城市典型区域地表径流污染迁移空间特征

选取包括山体和城市活动区域等下垫面在内的典型区域,对山地城市地表径流污染迁移特征、降雨等级和降雨强度对污染迁移的影响进行了研究,并分析了从小雨到暴雨等5场典型降雨条件下污染物赋存形态的变化。结果表明,受迁移段人为活动区域的影响,污染物呈现先升高再降低的趋势,入湖前化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH3-N)的浓度分别在26.6~87.1、0.87~6.96、0.08~0.28和0.52~1.48 mg/L之间。溶解性COD(DCOD)、溶解性TN(DTN)、溶解性TP(DTP)和溶解性NH3-N(DNH3-N)分别占总污染物的55%~79%、83%~98%、18%~61%和55%~79%。除DTN外,其他3种污染物溶解态浓度占总浓度的百分比随降雨等级和雨强的增大而增大。NH3-N、COD、TP浓度与TSS浓度呈正相关,DCOD、DTN、DTP浓度与总悬浮物(TSS)浓度无相关性。TSS与场降雨的最大雨强呈现正相关。     

合流制排水系统降雨径流初期冲刷效应

通过对昆明主城区3个集水区合流制排水系统10次降雨径流过程水质水量的监测,计算了污染物的次降雨平均浓度(EMC),并采用无因次累积负荷体积分数曲线(M(V)曲线)和初期冲刷系数方法对初期冲刷现象进行了探讨。结果表明:(1)对于同一个常规污染指标,不同集水区的EMC平均值没有较明显差异,但都表现出较高浓度的污染特征。不同集水区总悬浮颗粒物(TSS)、COD、TN和TP的EMC平均值分别为140.18~174.11、144.65~161.78、21.44~23.18、1.80~2.35mg/L。(2)3个集水区所有观测降雨事件中,TP、TN、COD和TSS的初期30%径流量所对应的污染物累积负荷量(FF30)平均值分别为38.7%、37.1%、40.7%、44.6%;TSS和COD的初期冲刷强度明显较TP和TN变化更剧烈,不同污染物初期冲刷强度依次为TSSCODTPTN。(3)对于合流制排水系统,在区域特征相近情况下,汇水面积越小则初期冲刷效应越显著。而当汇水面积大到一定程度时,不同集水区之间初期冲刷强度没有显著差异。(4)降雨量、平均雨强和最大雨强与合流制排水系统的初期冲刷强度呈显著的正相关性,是影响其初期冲刷的重要水文参数;降雨历时和前期晴天与其初期冲刷强度没有显著相关性,两者对初期冲刷无明显影响。     

昆明主城区城市地表径流污染特征分析

昆明市位于滇池上游,城市地表径流污染负荷对滇池水质具有直接影响。通过对昆明主城区内不同功能区12个监测点7次降雨径流过程水样的采集与分析,研究了昆明主城区城市地表径流污染特征。结果表明,昆明主城区城市地表径流中TSS、COD、TN和TP的多场降雨平均浓度分别为182.8、138.2、2.37和0.43 mg/L。不同功能区的地表径流水质存在显著差异(p<0.05);各功能区径流污染负荷顺序为:公路区>商业区>住宅区>文教区;不同功能区单场降雨径流水质动态变化规律是:污染物浓度在降雨径流初期相对较高,中后期浓度快速下降,并逐渐趋于稳定;地表利用功能、降雨特征和交通流量是影响城市地表径流水质的主要因素;城市地表径流中COD、TN、TP与TSS之间有较好的相关性,说明大部分的污染物质是以颗粒吸附态存在。     

中小城市不同功能区降雨径流氮污染特征及其对水体的影响

研究了典型中小城市滨州的不同功能区降雨径流中的氮污染特征及其对水体污染的影响。结果表明,滨州城区不同功能区降雨径流总无机氮(TIN)、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮质量浓度分别为0.22~10.19、0.01~1.73、0~6.61、0~1.84mg/L。部分降雨径流样品的TIN已经超过了《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中总氮的Ⅴ类水体标准限值。各形态无机氮浓度在不同功能区存在显著差异。TIN浓度均值表现为:农业区文教区工业区居住区商业区交通要道。降雨径流中的氮元素主要以硝酸盐氮形式存在。河流中TIN主要来自氨氮,其浓度水平与降雨径流相当。因此,降雨径流的氮污染对河流有重要影响,应引起重视。     

双基质层绿化屋面的雨水水文水质特征分析

绿化屋面作为低冲击开发的常用措施之一,能有效削减暴雨径流、延缓产流时间,从而缓减城市市政管网的压力。但绿色屋面暴雨径流的水质特征依然存在很多不确定性。在天津市气候条件下,通过搭建不同厚度的"双基质层"绿化屋面小试实验装置开展人工降雨实验,着重研究分析了不同降雨条件下,绿化屋面的产流过程以及绿化屋面暴雨径流中污染物的平均出水浓度与吸附基质层厚度、降雨强度的关系。结果表明,产流阶段的产流速度与降雨总量无关,只与降雨强度有关,径流累积量与降雨强度无关,与填料层厚度和降雨总量有关;污染物径流平均浓度与吸附基质层厚度、降雨强度有关;绿色屋顶能够有效降低雨水的COD和浊度,且对酸雨有较好的中和作用。     

不同地表雨水径流冲刷特性分析

选择北京市某城区典型地表(校园、自行车道、商业街和高架桥)的雨水径流作为研究对象,系统分析了不同地表雨水径流的冲刷特性。分析结果表明:不同地表初期冲刷现象都比较明显,控制不同地表20%的初期雨水可以削减污染物总量的40%～60%,高架桥初期雨水径流中COD、SS和TP浓度最高,校园初期雨水径流中TN浓度最高。不同地表雨水径流的水质优劣顺序为:校园>商业街>自行车道>高架桥。校园和自行车道在整个降雨过程中D50和D90粒径大小相近,分别为30μm和50μm左右,且变化幅度都较小。高架桥和商业街在雨水径流初期D50和D90粒径有明显减小,但后期均出现较大幅度的波动,其粒径明显大于校园和自行车道。上述研究成果对于城市不同地表雨水径流污染控制和场地开发具有重要意义。     

Stormwater runoff quality from different surfaces in an urban catchment in Beijing, China

Urban stormwater runoff quality, widely investigated around the world, has been monitored less in Beijing, China, which impedes the municipal government to use best management practices to protect surface water. In this study, rainwater and stormwater runoff samples from roofs, roads, and a lawn on the campus of the Research Center for Eco-Environmental Sciences (RCEES) (Beijing, China) and from a ring road, with heavy traffic, have been sampled and analyzed for 31 storm events from June 2004 to August 2005. Total suspended solids (TSS), chemical oxygen demand (COD), 5-day biochemical oxygen demand (BOD5), total nitrogen, and total phosphorus concentrations in rainwater and runoff ranged over 2 or more orders of magnitude, meaning that the highest concentration of a certain pollutant did not always occur in a certain kind of runoff. Runoff contained significantly higher concentrations of pollutants than rainwater. On the campus of RCEES, TSS and total phosphorus in runoff samples from the lawn and roads were significantly higher than those from roofs, while the COD, BOD5, and total nitrogen concentrations were not significantly different in runoff among surfaces. Compared with runoff from the roads on campus, runoff from the ring road contained more COD and total nitrogen, but less TSS, BOD5, and total phosphorus. All pollutants measured in runoff from roofs on campus and from the ring road showed a peak concentration in starting runoff, which then decreased sharply. The peak concentrations of COD, BOD5, total nitrogen, and total phosphorus in the roof runoff increased with the increase in time of the antecedent dry period. Thus, urban stormwater pollution control, especially for first-flush control, is of great importance for the full use of rainwater and prevention of water pollution.     

可渗透反应墙技术的水质净化特性

通过中试研究考察了可渗透反应墙(PRB)技术的动态水质净化特性。结果表明:(1)在动态条件下,PRB中试系统中COD、NH4+-N、NO3--N、TN、TP去除率随水力停留时间(HRT)的延长而增加。当HRT为7.00h时,COD、NH4+-N、TN、TP去除率分别为59.4%、26.9%、76.6%、62.2%、82.0%。HRT的延长使难生物降解的有机物也得到部分降解,PRB中试系统中铁屑及新生态的[H]、铁离子的氧化还原作用可以大幅度提高水的可生化性。(2)PRB技术对COD、NH4+-N、TN、TP的去除主要发生在反应区前半段,而且PRB中试系统中COD、NH4+-N、TN、TP沿程的变化情况可用指数方程来描述,动态模型预测曲线拟合较好。同时,对于实际PRB技术工程,PRB技术选择适当的反应介质及介质配比是关键环节。     

沸石渗滤床在城市初期雨水径流污染控制的应用研究

根据城市初期雨水径流的污染负荷初始冲刷效应以及主要污染物COD和N/P与SS成线性相关性的污染特点,对初期雨水的主要污染物COD和N/P开展了控制技术研究。以示范工程为基础,研究城市初期雨水径流污染控制的强化处理技术即沸石渗滤床技术,运行结果表明,对NH3-N、TP、COD都有较好的去除效果,其中对NH3-N的去除效果较为明显,进水氨氮浓度在2～5 mg/L,出水都能达到地表IV类水标准(NH3-N≤0.5 mg/L)。     

河水受百年一遇大旱后城市降雨径流的污染与治理

2009年入秋至2010年春,中国西南地区发生了百年一遇的特大旱灾。为探讨河水受百年一遇大旱后降雨径流污染的状况,对昆明典型交通干道路面的降雨径流和河水水质进行了监测,分析了大旱后降雨径流污染的严重性和对河水水质的影响,并考察了曝气塘—浮石床水平潜流人工湿地复合系统处理大旱后由城市降雨径流污染导致的重污染河水的效能。结果表明,大旱后的前3场降雨径流污染程度较正常雨季降雨径流污染程度严重,SS、COD、TN及TP浓度平均高出1.3倍。大旱后的前3场降雨径流溢流会对河流造成严重污染。该复合系统在塘调蓄—循环处理运行工况下能有效处理大旱后的重污染河水,对SS、COD、TP、TN和NH4+-N的平均去除率分别为98%、90%、96%、60%和90%,出水均达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。     

蚯蚓生态滤池对农村生活污水的深度净化效果

本实验利用多级蚯蚓生态滤池对农村生活污水进行处理研究,分别考察了不同季节蚯蚓生态滤池对COD、TN、NH4+-N和TP的去除效果,同时利用PCR-DGGE技术对不同季节的微生物群落进行初步分析。结果表明,夏季COD、TN、NH4+-N和TP的平均去除率分别达到86.05%、89.02%、98.48%和99.1%;出水浓度17.86、4.96、0.605和0.047 mg/L。冬季COD、TN、NH4+-N和TP的平均去除率分别达到83.29%、93.26%、96.96%和92.7%;出水浓度22.68、2.63、1.02和0.37 mg/L。不同季节出水水质均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A类标准。蚯蚓生态滤池内的微生物多样性冬季的要比夏季的丰富,且冬季滤池内微生物种类从上至下逐渐增加,符合污染物去除效率的变化。     

太湖湖滨带的缓冲效果

在以农田．防护林．鱼塘为主的农业缓冲带一宜兴周铁太湖湖滨带内，比较和分析了不同降水时期和不同鱼塘排水时期湖滨带的缓冲效果。结果显示湖滨带的主要污染物是有机污染物、TN和Chla，尤其是有机污染物；TP污染相对较轻，NH4＋-N和BOD5污染很少。太湖湖滨带对N、P、COD等指标均有一定的缓冲效果，但对不同指标的缓冲能力不同，其中对N的缓冲效果更为明显。除COD外，湖滨带出水口基本可以达到IV类水水平。同时，强降雨导致大量污染物进入水体，导致水体污染物输出浓度显著增高，最为突出的是TN、TP和有机污染物。在垂直于太湖段，除NO3--N和NO2--N浓度略微下降外，其他水质指标均呈上升趋势。因此，该湖滨带的缓冲能力不足以净化来自地表和鱼塘的污染物质。在平行于太湖段。除NO3--N和NO2--N浓度逐步增高外，其他水质指标均呈下降趋势，说明包括河流在内的整个湖滨带的缓冲能力较高，净化作用大于湖滨带纳入的污染物质，缓冲效果好。鱼塘排水对水体的影响非常明显，这种影响大概可以持续2周左右。通过对不同时期的采样结果进行显著性分析，发现COD差异性不显著，且含量高，即有机污染物在各时期都是主要污染物。在鱼塘放水时期（已进入冬季），各指标下的采样点之间均不显著，湖滨带的缓冲作用较低。     

曝气充氧和人工造流技术修复河道污染水体

基于模拟河道反应器，考察了曝气充氧及人工造流技术对污染水体的修复效果。结果表明，河道本身具有一定的自净能力，自然运行条件下对COD、TP、NH₃-N和TN的去除率分别为7.44%、4.88%、5.70%和10.60%。通过对模拟河道进行曝气充氧，最佳气水比条件下对COD、TP、NH₃-N和TN的去除率分别为15.33%、10.45%、6.78%和21.18%。在曝气基础上通过设置人工阻流板，对COD、TP、NH₃-N和TN的去除率分别为26.82%、16.07%、9.51%和23.80%。结果初步显示，通过曝气充氧和人工造流技术的集成应用研究，对污染水体具有明显有效的修复作用。