生物滞留系统对溶解性污染物的去除特性及优化途径

生物滞留系统对氮、磷营养盐、重金属与病原菌等溶解性污染物的去除常受系统本身特性和环境因素的影响而高度变异,甚至发生淋洗现象。虽然国内外对生物滞留系统控污能力进行了大量优化研究,并提出了相关技术措施,但这些措施往往仅针对单一污染物,尚未从多目标污染物去除的角度提出生物滞留系统的综合优化途径。因此,以生物滞留系统对溶解性污染物的去除途径为主线,结合去除特性的影响因素分析,分别从植物、填料、构型及运行方式等方面综合探析了生物滞留系统对多目标污染物去除的优化途径,以期提出综合优化措施,实现生物滞留系统对多目标污染物的稳定高效去除。     

雨前干旱期对生物滞留系统氮素去除的影响

生物滞留系统是海绵城市建设中控制径流污染的主要设施之一,但生物滞留系统对氮素的去除效果不稳定并受雨前干旱期(antecedent dry period,ADP)影响较大。该研究通过设计带有淹没层的生物滞留体系,设置一定强度的人工模拟地表径流和不同雨前干旱期(1、3、5和10 d),研究短期ADP对各种形态氮素去除率的影响,并根据出流过程中水质的变化规律,分析影响的机理。结果表明:生物滞留系统对氨氮的去除较为稳定,受ADP的影响不显著;硝氮的去除率波动较大,范围为37%~78%,ADP越长其去除率越高;有机氮的去除率随ADP的增大而减小;不同ADP条件下总氮的去除率没有显著差异。不同ADP条件下各种氮素去除率变化的主要原因是ADP的长度会影响生物滞留体系的种植土层和淹没层中硝化、吸收、矿化和反硝化等氮转化作用的进行程度,进而影响不同形态氮的综合去除能力。     

生物滞留系统中典型POPs的去除及归趋研究

生物滞留系统是一种有效的海绵城市的建设,可以有效地截留和去除城市雨水径流污染过程中的持久性有机污染物(POPs)。同时,POPs的积累也会对生物滞留系统中的生物产生毒性和抑制作用,甚至形成污染源向外扩散,从而影响其使用寿命,引起周边土壤以及地表水和地下水的污染问题。该研究分析了典型POPs在城市地表径流中的来源和特征以及在生物滞留系统中典型POPs的去除效果、影响因素、分布状况及其去除机理。指出生物滞留设施中POPs的积累、迁移、转化及修复是今后的主要研究方向。     

前期干旱天数对生物滞留系统除氮性能的影响

生物滞留系统是海绵城市建设的优选设施之一,但其对氮素的去除特性受前期干旱天数(ADD)影响较大.通过设计不同ADD(1、2、3、5、7、12和22 d)条件,形成7种恒定干湿交替周期的生物滞留系统,研究ADD对氮素去除性能的影响,并根据不同ADD条件下氮还原酶和微生物种群的空间变化规律,分析ADD对生物滞留系统除氮过程...     

生物滞留对城市地表径流磷的去除途径

根据武汉城市地表径流水文变化以及磷污染特征,通过1 a模拟运行监测,研究了生物滞留种植植物(狼尾草)、设置饱和带对城市地表径流溶解性磷(PO3-4-P)去除的影响及去除途径.结果表明,生物滞留采用75%河砂与25%当地黄棕壤混合基质,对地表径流PO3-4-P的平均去除率可达到90%以上.生物滞留种植狼尾草可显著降低出水PO3-4-P浓度.生物滞留设置饱和带可进一步提高对PO3-4-P的去除,不影响出水TP浓度.生物滞留通过基质吸附去除地表径流中的磷,表现为0~22.5 cm基质剖面中植物有效磷的增加,约占试验期间进水磷负荷的50%.从生物滞留系统磷输入(进水)与输出(出水与植物地上部分)角度分析,种植狼尾草一个生长周期地上部分吸收的磷可占进水磷负荷57.1%~76.1%,定期收割植物地上部分可作为城市地表径流磷可持续管理的主要途径.     

生物滞留系统对阳台洗衣废水的除污性能研究

老旧小区因历史原因长期存在阳台洗衣废水排入雨水管道现象,并对水体造成了严重污染。生物滞留是海绵城市建设的优选措施之一,但其受季节性降雨特征影响而出现过长干旱期,导致植物死亡进而损害系统功能,甚至造成降雨径流引起的污染物淋洗现象。生物滞留系统在干旱期处理其他污染水源(如洗衣废水)可消除人为浇灌养护工作,并提高系统应对干旱气候的适应能力。为考察生物滞留系统在干旱期对洗衣废水的处理效能,该文研究了进水有机物浓度和闲置时间对生物滞留系统除污性能的影响。结果表明,生物滞留系统可高效去除洗衣废水中的TSS;植物系统对TN、NH_4~+-N和COD等污染物的去除效果均显著优于无植物系统;进水有机物浓度对系统除污能力具有一定的影响,尤其是有机物浓度过高不利于植物系统对氮的去除;当闲置时间为2～4 d时,系统对洗衣废水的除污性能受闲置时间影响不显著。研究证实,生物滞留系统在非雨季可用于阳台洗衣废水中的处理。     

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。     

气候变量和设计参数对生物滞留系统去除硝酸盐氮的影响

为探究生物滞留系统对NO₃^--N去除不稳定的主要影响因素,利用国际最佳管理措施数据库(BMPDP)和相关论文中的研究数据,统计分析了气候变量和设计参数对生物滞留系统去除NO₃^--N的影响,结合偏最小二乘回归(PLS)定量分析了不同影响因素的相对重要性,并提出了不同气候类型下的优化设计建议.结果表明,不同气候类型下生物滞留系统对NO₃^--N的去除能力分别为亚热带湿润气候(Cfa)>温带大陆气候(Dfa/Dfb)>温带地中海气候(Csb)>寒冷半干旱气候(BSk),对数去除率(LRV)中位数分别为-0.058、-0.212、-0.241和-0.327.设置内部存水区(IWS)、提高植物多样性、设置合理的服务面积比、添加介质土改良剂等措施均可在一定程度上增强生物滞留系统对NO₃^--N的去除能力.最小二乘回归(PLS)分析表明,气候变量较设计参数更能影响生物滞留系统对NO₃     

雨水生物滞留设施脱氮途径及效能研究进展

生物滞留系统中氮污染控制是雨水径流源头净化的关键环节,对缓解受纳水体的氮污染物负荷具有重要作用.本文总结了雨水径流中氮污染形态及来源,并分析了生物滞留系统中脱氮反应途径及其主要影响因素.生物滞留系统氮污染控制的主要反应途径包括同化反应、吸附、硝化反应、反硝化反应、异化还原为铵,主要依赖于脱氮功能微生物群落.此外,影响脱氮效果的主要因素包括植物类型、填料类型、淹没区设置、雨前干燥期及电子供体,并综述了因素影响下生物滞留系统中的脱氮效能.最后,对提高生物滞留氮污染控制效能提出了建议和展望.     

3种生物滞留设计对城市地表径流溶解性氮的去除作用

城市地表径流溶解性氮(N)的有效控制具有挑战性.2015构建了3种不同设计的生物滞留设施:壤砂种植紫穗狼尾草(CB)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带(MB1)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带并添加10%木块(MB2).在模拟城市地表径流水文、水质变化条件下,研究3种生物滞留种植植物、设置饱和带以及添加碳源对城市地表径流溶解性N(NH_4~+-N、NO_3~--N)的去除作用.通过为期1年试验监测表明,在进水NH_4~+-N浓度平均值为(5.45±2.21)mg·L-1情况下,3种生物滞留对NH_4~+-N均具有显著的去除作用(去除率95%).基质吸附、硝化与植物吸收是生物滞留有效去除城市地表径流NH_4~+-N的主要途径.在进水NO_3~--N平均值为(5.88±2.32)mg·L-1情况下,CB、MB1和MB2出水NO_3~--N浓度的平均值分别为(4.04±2.64)、(0.84±1.18)和(0.26±0.48)mg·L-1,相应去除率分别为31.3%、85.7%和95.6%.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带以及添加碳源均可显著降低出水NO_3~--N浓度,减少NO_3~--N淋溶输出,提高NO_3~--N去除率.植物吸收和微生物反硝化是生物滞留去除NO_3~--N的主要途径.进水NO_3~--N浓度、水量、间隔天数是影响生物滞留出水NO_3~--N浓度的主要因素.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带并添加碳源,在水文、水质变化情况下,仍可有效去除城市地表径流溶解性N.