生物滞留设施对雨水径流氮磷污染物净化机理和运行优化方式研究进展

生物滞留设施是城市雨水管理和海绵城市建设的典型技术措施之一,其对城市雨水径流中氮、磷污染物的净化机理和控制效果受到研究人员广泛关注。通过系统梳理生物滞留设施对不同形态氮、磷的净化机理研究进展,分析了传统生物滞留设施对雨水径流中氮、磷污染物的控制效果;进而从设施填料组合与配比、淹没出流区设置、碳源添加和填料填装方式4个方面,系统分析了生物滞留设施对雨水径流中氮、磷污染物净化效果的提升方式和效果。基于目前研究的不足和海绵城市建设中实际工程技术需求,从生物滞留设施对雨水径流氮、磷污染物控制方面展望了未来重点研究方向。     

生物滞留强化脱氮除磷技术研究进展

生物滞留是使用最为广泛的一种城市雨水低影响开发技术,其对城市径流中悬浮物、重金属、油脂类及致病菌等物质的去除效果较好,但脱氮除磷效果不够稳定。通过对国内外常规生物滞留池对污染物质净化效果的总结,探讨了常规生物滞留池氮磷去除不稳定的主要原因,阐述了目前国内外生物滞留池强化脱氮除磷的技术改进方法、机理及效果,指出了未来的发展方向。     

生物滞留系统去除雨水病原微生物的研究进展

雨水虽是一种可持续的非常规水源,但径流过程中携带的病原微生物对公共卫生及人类健康存在潜在风险。生物滞留系统是海绵城市建设中径流污染控制的常用源头措施,其不仅可去除常规性污染物,还可在一定程度上控制病原微生物,在雨水处理回用方面具有良好的应用前景。文章结合回用水质标准重点分析了生物滞留系统对病原微生物的削减效果,综述了强化型生物滞留系统对病原微生物的去除研究进展。传统生物滞留系统虽可有效去除病原微生物,但难以满足雨水回用要求,而选用抗菌性植物,增设抗菌填料或添加生物炭介质可显著提高系统对病原微生物的去除率。作者提出,今后的研究将重点关注雨水径流中病原微生物在生物滞留系统中的去除机理与过程模型,进而探寻系统的最佳运行条件与工艺设计参数,以提高系统对病原微生物的去除效果与稳定性。     

生物滞留技术在城市道路面源污染中的应用

生物滞留技术作为控制城市暴雨最佳管理措施技术,能够有效的控制城市面源污染。笔者根据多年的实际工作经验,总结了生物滞留技术在改善道路雨洪的控制方法,阐释生物滞留池去除污染物的机制。对生物滞留技术改善道路雨洪的控制进一步的研究方向进行展望。     

雨水生物滞留系统关键设计参数研究进展

低影响开发(LID)雨水系统构建是海绵城市实现雨水控制与利用的有效手段,其中雨水生物滞留系统的设计对城镇区域削减雨水径流量与降低径流污染等具有重要的意义.在综合国内外研究成果的基础上,探讨了雨水生物滞留系统的规模、填料、植物、布局等关键设计要素的选择和确定方法.首先,对雨水生物滞留系统的规模设计方法进行了归纳总结,并阐...     

生物滞留设施排空时间影响因素研究

生物滞留设施是我国海绵城市建设中应用较为广泛的技术措施之一,在其设计和运行维护过程中,排空时间对雨水径流总量的控制效果、植物生长状况等具有重要影响,但目前尚缺乏排空时间影响因素的系统研究.通过实验室试验,研究了调蓄水深、降雨间隔、淹没区高度及构造类型对排空时间的影响.结果表明:试验条件下,不同构造类型生物滞留设施调蓄层...     

生态沟渠-生物滞留池组合控制农村径流污染

生态沟渠和生物滞留池因其良好的径流污染控制能力和生态效益,日益受到广泛关注和应用,但单一的生态沟渠或生物滞留池在农村径流污染控制中常存在氮磷去除效果不稳定和基质易堵塞等问题.将两者串联构建组合系统,利用生态沟渠预处理去除部分污染物,可降低生物滞留池污染负荷和减轻基质堵塞;同时在生物滞留池中设置淹没区并添加天然载体碳源提升系统脱氮效果.研究了载体碳源、降雨强度和干湿交替等条件对生态沟渠-生物滞留池组合系统控制农村径流污染的影响.结果表明,投加稻草和木屑两种天然载体碳源分别将生物滞留池段的TN去除率提升19.9%和20.4%.模拟降雨强度从小雨增至大雨时,外加碳源组合系统COD、 NH⁺₄-N、 TN和TP去除率平均下降17.0%、 16.8%、 20.4%和17.2%,其中生态沟渠段对4种污染物的去除贡献平均降低16.3%、 13.0%、 24.2%和22.1%.干湿交替运行可提高系统的污染物去除效果,相较连续进水,干旱3周后木屑组TN平均去除率提升12.3%.微生物群落分析结果显示,木屑组和稻草组生物滞留池样品的α多样性高于对照组;投加载体碳...     

改良生物滞留系统强化对雨水径流中氮磷的去除

传统生物滞留池对N、P去除效果较差且不稳定,甚至会出现N、P的负去除现象.文章采用改良复合填料,结合双层填料和滤池饱和区组合设置,构建了4组模拟生物滞留实验柱,分别加入传统填料(C1)和改良复合填料(C2、C3、C4),并设置滤池饱和区的组合式排水系统以强化脱氮除磷效果.利用半合成模拟雨水作为实验进水对出水中氮磷的去除效率进行了评价和比较.此外,还评价了介质深度、干旱期对生物滞留柱中磷的截留和反硝化酶活性的影响.填充C2的实验柱对总磷的去除效果最佳(93.70％);填充C1的实验柱对总磷的去除效果较差(57.36％);填充C3的实验柱去除硝酸盐和总氮的性能最佳(分别为83.54％和92.15％).结果 表明,通过改良填料羟基铝蛭石污泥、双层填料和滤池饱和区组合设置,可以有效地改善径流水质,并可为高效雨水处理提供新的生物滞留池配置方法.     

基于HYDRUS-1D模型的不同生物滞留池中水分及溶质运移特征模拟

通过生物滞留池中试和HYDRUS-1D软件,构建了水分和溶质在不同填料生物滞留池中的运移模型,研究了不同情景下生物滞留池对水量和水质的调控效果.同时,利用Morris筛选法对模型参数的不确定性进行分析.结果表明,V、h、θs、n、Ks等参数对水分运移的影响较大,V、c、h、Kd等参数对溶质运移的影响较大.选取试验1~4的数据对模型进行率定,试验5~9的数据对模型进行验证,水量及溶质的Nash-suttcliffe模拟效率系数(Ens)均在0.85以上.采用率定后的模型对预设情景进行模拟,结果表明,人工填料层为粉煤灰+沙的生物滞留池对水量综合削减率为70.54%,对污染物负荷综合削减率为83.88%,效果最佳;增加填料层的厚度可以提高水量削减效果和污染物去除效果,在30、40、50 cm 3种厚度下,填料厚度为50 cm时,水量综合削减率为64.00%,污染物负荷综合削减率为77.71%,效果最佳.进水水量的增大会降低水量削减效果和污染物去除效果,1年重现期下比10年重现期下水量综合削减率大35.97%,污染物负荷综合削减率大20.19%.污染物的去除效果随进水浓度的增大而降低,高、低浓度进水下污染物负荷综合削减率相差7.49%.     

生物滞留介质类型对径流雨水净化效果的影响

生物滞留措施能够有效去除径流雨水中的污染物,而介质类型对其净化效果具有重要影响。该研究以粗砂、细沙、黏土、建筑垃圾为介质,研究了生物滞留单元对径流雨水中污染物的净化效果。结果表明,各单元对COD、氮、磷污染物的平均去除率分别为63.9%、62.2%、83.3%;Cd为77.2%,Cu、Pb、Cr、Zn均在92.9%以上。介质类型、介质填装方式、粒径级配等因素对氮、磷等污染物的净化效果影响较大,对重金属的净化效果影响较小。各种介质去除污染物能力依次为黏土细沙粗砂建筑垃圾;建筑垃圾的粒径越小,对径流雨水中污染物净化效果越好。基于上述结果,对各单元出水水质进行回用风险评估,黏土复合介质滞留单元的出水回灌地表水的风险最小;各单元出水均可满足绿地灌溉(GB/T 25499-2010)水质标准。     

中新天津生态城青坨子雨水泵站泵池及雨水管网臭味源分析

雨水泵站外排水体的恶臭对收纳水体水质具有重大影响。以中新天津生态城青坨子雨水泵站为研究区,通过对其泵池水样、雨水管网水样和底泥以及区域地下水的采样监测,分析了导致其外排水体黑臭的主要原因及潜在污染源。结果发现:雨水泵站泵池、雨水管网以及地下水中主要检出污染指标或污染物为电导率、溶解性总固体、总硬度、总碱度、化学需氧量、氯化物、SO₄2-、HCO₃-、钠、钾、钙和镁,其中雨水管网水样水质要略优于雨水泵站泵池水样和区域地下水水样。雨水管网底泥中主要检出污染物为氨氮和硫。雨水泵站泵池和雨水管网水体中的碳、氮和硫等在低氧环境中被还原生成CH₄、NH₃及H₂S,是导致泵池以及雨水管网水体恶臭的主要原因,而泵池及雨水管网水体和底泥中的硫化物在扰动条件下形成硫化铁、硫化锰是导致泵池以及雨水管网水体发黑的主要原因。另外,初期雨水及降雨径流污染是中新天津生态城青坨子雨水泵站污染物的主要来源。结合以上结论,中新天津生态城青坨子雨水泵站及雨水管网臭味处置拟采用曝气为主,防渗、清淤等技术相结合的方案。     

城市雨水径流热污染特征、负荷评估及其控制对策研究进展

目前我国关于城市雨水径流污染的研究大多集中于SS、COD、TN、TP、重金属、难降解有机物等污染物,而对于雨水径流热污染问题尚缺乏系统研究。城市雨水径流热污染不仅会导致水体溶解氧浓度降低,还会危及冷水性鱼类等水生生物的生存,进而破坏整个水生态系统的平衡。通过综述国内外城市雨水径流热污染研究进展,系统分析了城市雨水径流热污染来源及主要影响因素、城市雨水径流热污染机理和冲刷规律、城市雨水径流热污染负荷评估模型及方法比较、城市雨水径流热污染控制对策等,并提出了我国今后在雨水径流热污染方面的发展方向,以期为城市雨水径流热污染控制和土地可持续开发提供科学依据。     

汇流路径对SWMM模型水量模拟结果的影响

随着城市雨水管理信息化的快速发展,数学模型逐渐在城市雨水系统规划设计中得到广泛应用,但模型的模拟精度已成为制约其广泛应用的瓶颈问题之一。以某低影响开发（low impact development,LID）雨水系统为例,基于SWMM模型,系统分析了不同重现期条件下,低影响开发设施占比和汇流路径的差异对雨水径流水量控制效果的影响。模拟结果表明:与不考虑汇流路径相比,考虑汇流路径时雨水径流外排总量削减率为4.32%~26.53%,峰值削减率为38.46%~61.40%。因此,汇流路径对雨水径流外排总量和峰值流量影响均较大,且随着LID设施占比升高而增大,随着降雨重现期的增加而降低。在场地开发过程中,可以通过合理的汇流路径设计,提高场地中LID设施对雨水径流的控制效果。同时,在利用模型对场地雨水控制利用效果评估时,也应充分考虑汇流路径对模拟结果的影响。     

雨水径流热污染的危害及控制策略分析

在城市化地区,雨水径流往往携带大量不透水下垫面富集的热量汇入受纳水体,从而对其造成热污染。目前,针对雨水径流热污染危害的研究及其控制标准和技术手段等方面均存在缺失。阐述了雨水径流热污染产生的原因及其对水生生物和水体环境的影响,对评价热污染负荷的常用参数、控制径流热污染的政策标准和技术手段等进行了分析,提出了雨水设施、项目或片区径流热污染负荷削减控制的量化计算方法,对目前我国常用雨水源头减排设施对径流热污染的控制效能进行了适用性分析,并结合我国实情给出了雨水径流热污染防治的对策和建议。     

基于LID-BMPs的历史文化区降雨径流管理方案及模拟评估

历史文化区由于建设年代久远,早期排水系统不完善,后期工程改造限制较多,在降雨事件中时常面临积水和内涝问题。在国家大力推行海绵城市建设的大背景下,如何针对历史文化区的特征进行降雨径流管理是决策管理者及技术专家要解决的问题。以清华大学早期建筑大礼堂周边区域为研究对象,基于对其历史文化景观格局和场地自然现状的解析,筛选了4种基于自然功能的LID-BMPs （蓄水池、雨水花园、透水铺装和植草沟）设施,并设计了这些类型LID-BMPs设施的空间布置方案。随后采用SUSTAIN模型进行LID-BMPs方案的水量水质控制效果及成本效益分析。结果表明:LID-BMPs方案能够在设计降雨条件下中满足区域降雨径流控制目标,并且在典型年中实现径流量和污染负荷的显著削减。     

雨洪管理措施的水环境效应差异——基于Meta的中国案例分析

雨洪管理措施的应用可有效控制雨水径流量及其污染物,系统分析雨洪管理措施对径流及其污染物的影响有助于理解雨洪管理的水环境效应。本文基于Meta方法整理国内已发表的文献案例,通过提取雨洪管理措施的类型、应用尺度、降雨特征及径流量和污染物削减率等信息,综述了雨洪管理措施应用后径流量和污染物的变化。结果表明：（1）不同雨洪管理措施所产生的水环境效应存在差异,样本中屋顶绿化的径流削减能力最强,透水铺装的径流污染物削减效果最佳;（2）雨洪管理措施对水环境的影响具有尺度效应,大尺度区域内雨洪管理措施对径流量削减作用较弱,而小尺度区域内径流污染物削减作用较弱;（3）雨洪管理措施对径流量及其污染物的削减能力随降雨量增加呈下降趋势。结合案例数据,系统分析了雨洪管理措施在径流量及其污染物控制效果上的差异及成因,可为径流调控与污染治理等实践提供理论参考。     

Integral stormwater management master plan and design in an ecological community

Urban stormwater runoff nearly discharges directly into bodies of water through gray infrastructure in China, such as sewers, impermeable ditches, and pump stations. As urban flooding, water shortage, and other environment problems become serious, integrated water environment management is becoming increasingly complex and challenging. At more than 200 ha, the Oriental Sun City community is a large retirement community located in the eastern side of Beijing. During the beginning of its construction, the project faced a series of serious water environment crises such as eutrophication, flood risk, water shortage, and high maintenance costs. To address these issues, an integral storrnwater management master plan was developed based on the concept of low impact development （LID）. A large number of LID and green stormwater infrastructure （GSI） approaches were designed and applied in the community to replace traditional stormwater drainage systems completely. These approaches mainly included bioretention （which captured nearly 85th percentile volume of the annual runoff in the site, nearly 5.4 x 10^5 m3 annually）, swales （which functioned as a substitute for traditional stormwater pipes）, waterscapes, and stormwater wetlands. Finally, a stormwater system plan was proposed by integrating with the gray water system, landscape planning, an architectural master plan, and related consultations that supported the entire construction period. After more than 10 years of planning, designing, construction, and operation, Oriental Sun City has become one of the earliest modem large-scale LID communities in China. Moreover, the project not only addressed the crisis efficiently and effectively, but also yielded economic and ecological benefits.     

镇江市雨水收集利用示范工程雨水水质特性研究

以镇江市雨水利用示范工程为研究对象,通过对8场典型降雨雨水取样检测,得出了示范点雨水径流的污染状况和水质特性,分析各种雨水水质变化规律、雨水质量及其主要影响因素,研究各类污染物之间的相关性。结果表明:降雨初期径流污染严重,主要是有机污染物和悬浮物固体污染,雨水中的悬浮物与有机污染物浓度有一定的相关性;在弃去初期雨水后,水质基本满足景观环境再生水水质和城市杂用水水质的控制指标。