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。     

海绵城市下垫面基质优化及其对模拟雨水处理效果

针对日益严重的城市内涝和雨水径流污染问题,引入沸石、蛭石、陶粒和煤渣作为海绵城市下垫面基质,采用人工调配雨水,通过渗滤柱模拟下垫面对雨水的下渗、储蓄和净化效果,比较几种不同基质组合对径流雨水的渗滤速度、最大持水量和对污染物的去除效果。结果表明:改进后的渗滤柱渗透速度可承受连续72 h大暴雨,最大持水量为39.73%,可有效削减城市径流洪峰;沸石+蛭石+陶粒分层渗滤柱对污染物的去除效果最好,出水NH4+-N浓度满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)中道路清扫、消防等各项用水指标,COD浓度满足《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》(GB 50400-2016)除娱乐性水景以外的各项用水要求;除此之外,出水中NH4+-N、TP和COD浓度均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A要求;研究结果可为海绵城市建设提供技术支撑。     

不透水表面雨水径流污染物冲刷规律研究

针对雨水径流污染冲刷模型中降雨强度与污染物冲刷存在的时间差问题,采用有效降雨强度替代降雨强度,建立了径流污染物冲刷模型,并利用建立的模型对不透水表面雨水径流污染物冲刷进行了模拟。结果表明,模型对SS、COD、TN和TP模拟的相关系数R2平均为0.87、0.81、0.93和0.89,具有较高的模拟精度。SS、COD、TN和TP的冲刷系数分别为0.77、0.66、0.92和0.74 mm-1,TN的冲刷系数略高,但总体相差不大。SS、COD、TN和TP均显示了较强的初期冲刷效应,在有效降雨强度为4 mm时,截留初期雨水径流量的35%~40%,即可控制70%以上雨水径流污染物。建立的模型可应用于研究不透水表面的雨水径流污染物冲刷规律,为雨水径流污染物控制提供理论计算依据。     

高速公路路面沉积物的污染特性

对湖南省长潭西高速公路不同采样点的路面沉积物进行取样分析,并检测了样品的颗粒级配、COD、重金属(Cu、Zn、Pb和Cd)和有机质。结果表明,路面沉积物主要以粒径<0.15 mm的颗粒为主;较小颗粒物中的COD含量高于较大颗粒中的COD含量;粒径在0.15 mm以下的颗粒物所含重金属Cu、Zn、Pb和Cd的浓度普遍高于所选的土壤标准值,降雨一旦形成径流将会产生严重的污染危害;沉积物中的有机质含量对重金属的吸附有一定的影响,有机质含量越高,沉积物中重金属含量相对也高。     

土壤渗滤系统中植物对地表雨水径流中磷的控制效果与影响分析

按照城市地表雨水径流水质指标,通过在自来水中添加药剂或材料,人工配制模拟地表雨水径流。通过对有植物和无植物种植的两个土壤渗滤系统开展4次模拟地表雨水径流渗滤试验,监测每次模拟地表雨水径流渗滤试验的渗滤出水中TP含量以及在进水、落干阶段土壤渗滤系统试验装置中0、5、15、35cm深度改良土壤渗滤介质的交换态无机磷(Ex-P)、铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)的含量,研究土壤渗滤系统中植物对地表雨水径流中磷的控制效果和对改良土壤渗滤介质吸附磷迁移转化过程的影响。结果表明:(1)4次模拟地表雨水径流渗滤试验中,土壤渗滤系统对模拟地表雨水径流中TP的去除率均在89%以上,有植物种植的土壤渗滤系统中TP去除率均高于无植物种植的土壤渗滤系统。(2)改良土壤渗滤介质对模拟地表雨水径流中无机磷的吸附是分层进行的,随着上层改良土壤渗滤介质固定的无机磷量逐渐增加,改良土壤渗滤介质对模拟地表雨水径流中磷的吸附作用逐渐减弱,含有较多磷的模拟地表雨水径流进入下层的改良土壤渗滤介质再被吸附固定。在没有外源磷进入的阶段,改良土壤渗滤介质吸附磷的主要介质为红壤土中无定形态的铝,植物的生长会促使改良土壤渗滤介质中Al-P累积到一定程度后会向Fe-P转化。     

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)。     

建筑垃圾对雨水径流中Cu的吸附特性

以砖混建筑垃圾为研究对象,采用人工模拟雨水,通过静态和动态吸附实验研究了不同粒径粒级建筑垃圾对雨水径流中Cu的吸附效果。结果表明,准二级动力学模型比准一级动力学模型能更好地描述建筑垃圾对Cu的吸附过程;Freundlich等温模型能较好地拟合其等温吸附过程;不同粒径粒级建筑垃圾均对雨水径流中的Cu具有较好的净化效果,去除率均超过90%,粒径粒级越小,对Cu的净化效果越好,但其渗透性能越差;建筑垃圾的粒径粒级对Cu的吸附平衡时间、吸附速率和吸附量具有重要影响,粒径粒级2.36~4.75 mm的建筑垃圾对Cu的平衡吸附速率和平衡吸附量最大,分别为4.1μg/min和12.4μg/g。     

锁磷剂对流动水环境中沉积物磷形态的作用

如何控制水体沉积物中的磷含量,对于防治水体富营养化以及控制蓝藻水华具有重要的意义。通过在室内构建模拟河道,利用模拟水流不断冲刷沉积物,研究水流对不同形态磷的冲刷作用和添加锁磷剂对沉积物中各形态磷含量的影响、固定的效果。结果表明:(1)锁磷剂能减少沉积物中NH4Cl-P(NH4Cl可提取磷)含量,并且添加锁磷剂后水流冲刷对该形态磷削减效果较小。(2)添加锁磷剂使沉积物中BD-P(BD试剂可提取磷)含量先迅速升高后降低,沉积物中BD-P含量的最终降低使得该形态磷的释放风险减小,对沉积物起一定的整治作用。同时,水流冲刷对BD-P影响较大。(3)锁磷剂会与铝竞争吸附磷,使NaOH-rP(NaOH可提取无机磷)含量降低,导致NaOH-TotP(NaOH可提取无机磷和有机磷的总和)含量的降低。(4)锁磷剂使HCl-P(HCl可提取磷)含量升高,能有效降低沉积物磷释放风险。水流冲刷造成了沉积物中HCl-P含量下降。(5)在水流的冲刷作用下,添加锁磷剂使得沉积物中总磷下降速率低于未添加锁磷剂的沉积物,锁磷剂有助于沉积物中磷的稳定。这些表明,锁磷剂在控制河流沉积物内源磷的释放方面可发挥积极的作用。     

北京市城区雨水径流污染控制与节能减排

节能减排是目前中国建设和谐社会、实施可持续发展的重大战略方针.随着城市生活污水处理率和工业废水达标率的不断提高以及清洁生产技术与管理体系的大力推行,城市雨水径流污染在水环境污染排放总量中所占比例越来越大.以北京市为例,2006年城八区生活污水处理率已达到90.0%.雨水径流COD排放量占废水COD排放总量的33.39%,足见城市径流污染已成为节能减排的重要方面,亟需全社会的广泛关注.控制城市雨水径流污染应从加强雨水径流污染的监管力度下手,建立以市场激励为主、政府管制为辅的雨水政策框架.     

城市典型屋面径流的排污特征

对城市中典型的2种材料(油毡和水泥)屋面降雨径流中颗粒物(SS)、氮(N)和磷(P)污染物排放特征进行了研究。结果表明,屋面径流中颗粒物主要是以10~100μm粒径范围的颗粒物为主(约占75%),氮主要是以溶解态形式排放(80%~95%),且主要形式是以硝态氮和氨态氮为主,水泥屋面增加了径流中硝态氮的比例,而沥青屋面增加了氨态氮和溶解态有机氮的比例。而磷主要是以颗粒物形态排放(约占40%~70%,平均57.5%),且主要结合10~50μm粒径范围的颗粒物。去除10~50μm粒径颗粒物可以降低屋面径流中50%颗粒物和47.9%磷的排放,而氮却需采用不同处理方法。同时,EC和TSS与TN和TP相关关系表明,EC和TSS可分别作为屋面降雨径流溶解态氮和颗粒态磷污染程度检测和评价指示指标。研究结果为有效地去除降雨径流中污染物、降低城市面源污染对水环境的影响,提供了一定的科学依据。     

土壤渗滤介质系统去除雨水径流污染物

利用昆明当地的土壤在室内填装一个土柱渗滤系统，使用配水浓度模拟昆明市区雨水径流污染物浓度，进行去除雨水径流污染物的实验研究，考察系统对COD、TN、NH4＋、NO3^-、NO2^-和TP的去除效果。实验结果表明，该土壤渗滤系统对COD平均去除率为82．04％，对TN的平均去除率为22．64％，对NH；平均去除率为94．26％，但是对NO3^-、NO2^-去除效果较差，对TP平均去除率为96．95％；另外，系统长期运行导致下渗速度降低，出水效果反而变好。     

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.     

管道沉砂用作雨水花园土壤改良材料的可行性

以建筑黄砂为对照,采用排水管道清通作业产生的管道沉砂作为提高土壤渗透性能的改良材料,通过模拟土柱实验考察了雨水花园对路面径流污染的控制效果.实验结果表明,在装置初始运行阶段,模拟柱中污染物的淋出浓度迅速降低,污染地下水的风险很低;当污染物淋失达到稳定时,掺加同比例管道沉砂与建筑黄砂的模拟柱在提高土壤渗透速率方面效果相近,而对COD、TP、TSS、NH4+-N、NO3--N、重金属等污染物的去除两者效果则相差不大.结果表明,以管道沉砂作为土壤改良材料,在降低南方粘性土壤地区雨水花园的建造成本、实现废弃物的再利用方面具有良好前景.     

交替缺氧/好氧CAST工艺污染物去除特性

以模拟城市污水为处理对象,采用循环式活性污泥法(CAST)反应器,对交替缺氧/好氧模式下系统去除污染物的性能进行了研究。结果表明,运行期间系统内有机物的去除率稳定,出水COD小于40 mg/L,COD平均去除率为91.7%;NH4+-N、TN的平均去除率分别为83.9%、72.4%,出水TN以NO3--N为主;系统的除磷性能良好,磷酸盐的平均去除率为90.6%。此外,出水COD、TN和TP均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB-18918-2002)的一级A要求。     

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。     

Characteristics of highway stormwater runoff.

Highway stormwater runoff was monitored at three highway sites in Los Angeles, California, during the 2000 to 2003 wet seasons. Event mean concentrations (EMCs), partial event mean concentrations (PEMCs), and mass first flush (MFF) factors were calculated for more than 20 water quality parameters for samples from 20 storm events from each site. The early runoff had higher concentrations, as indicated by the PEMCs at 30 and 60 minutes into the storm, which were 1.9 to 7.4 times higher than the EMCs. A strong first flush was observed for chemical oxygen demand (COD) and other organic pollutants, with 40% of the pollutant mass being discharged in the first 20% of the runoff. A weak first flush was observed for ionic pollutants, such as nitrate and nitrite. Pearson correlation analyses of the EMCs, PEMCs, and MFFs showed strong correlations among dissolved organic carbon, COD, total Kjeldahl nitrogen, oil and grease, and ammonia-nitrogen. Contrary to generally held beliefs, poor correlation between total suspended solids and most other conventional pollutants was observed. In addition, poor correlation between most monitored pollutants and storm characteristics, except for antecedent dry days, was observed.     

PRB强化垂直流人工湿地系统处理煤矿废水

针对常规人工湿地系统处理高浊含氮磷的有机煤矿废水不佳的问题,采用PRB与人工湿地耦合的方法,进行砂箱模拟实验研究。实验结果表明,由无烟煤、钢渣及沸石构建的PRB强化垂直流人工湿地系统对NH4+-N、PO34--P、Mn2+、COD、SS的去除率分别达到88.84%、96.08%、98.98%、85.78%和94.00%,与常规人工湿地相比,具有处理效率高、水力负荷大、占地面积小等特点,更便于运行管理。     

Water quality performance of a batch-type stormwater detention basin.

The objective of this research was to modify an extended detention basin to provide batch treatment of stormwater runoff. An automated valve/controller was developed and placed on the outlet of a detention basin in Austin, Texas, which allowed the water quality volume to be retained in the basin for a preset length of time. The influent and effluent of the modified basin were monitored for total suspended solids (TSS), nutrients, chemical oxygen demand (COD), and total and dissolved metals. Statistically significant removal of total metals, COD, total nitrogen, total phosphorus, and TSS was observed, with a discharge event mean TSS concentration of 7 mg/L and a TSS removal efficiency of 91%. The modified basin has substantially better pollutant removal than conventional extended detention basins and is comparable with that of Austin sand filters, which are a common structural stormwater treatment system in the Austin area. The valve also can be used to isolate hazardous material spills.     

城市旅游区暴雨径流污染过程中的不透水面效应

选取武汉市动物园4种典型的不透水面暴雨径流污染特征进行了系统的研究,以期为旅游区面源污染危害评价和治理提供基本的依据.结果表明,动物园4种不透水面初期径流污染物浓度很高,COD最大值达1140 mg/L,下垫面类型及地表累积污染物是影响径流水质的主要因素.通过无量纲累积曲线的分析,表明旅游区不透水面径流初期冲刷严重,该曲线还为面源治理提供了重要的工程参数.     

基于新型有机多孔复合基质的生物系统去除污染水体中的氮磷

针对太湖入湖河道污染水体中的氮磷超标问题,以海绵铁、沸石、砾石和土壤为基质,采用动态吸附+生物法,对氮磷开展基于新型有机多孔复合填料的去除效果研究,结果表明,生物系统中的新型有机多孔复合基质在空间上形成了好氧-缺氧微环境,获得了较好的同步硝化-反硝化效果;通过正交实验确定流量0.00075 L/s,曝气时间24 h,pH值7,曝气量20 L/min为去除氮磷的最优条件;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对3种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R2在0.81～0.92之间。通过平均去除效果较优分析,好氧条件下,NH3-N平均去除70.6%,TP平均去除81.2%;厌氧条件下,TN平均去除62.4%,COD平均去除42.6%;NH3-N、TP、TN和COD的最低浓度分别为0.75、0.095、1.1和18.3 mg/L,综合考虑主要污染物的去除效果和经济效益,本项新型有机多孔复合填料结合生物系统适宜去除河原平网地区污染水体中的氮磷。