复合生物滞留介质对雨水径流中重金属净化效果

城市雨水径流中重金属逐渐成为环境水体中重金属污染的重要来源之一。选择细沙、沸石、砂土、石英砂分别和木质素以一定比例混合组成的复合生物滞留介质为研究对象,采用人工模拟雨水,研究了不同复合生物滞留介质对雨水径流中重金属的净化效果及其影响因素。结果表明,4种复合介质对Pb2+的去除率均超过98%,且去除率较稳定,细沙复合介质对Cu2+的平均去除率为98.5%,对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cu2+Zn2+Cd2+,沸石复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Cu2+Zn2+,沙土复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Zn2+Cu2+,石英砂复合介质对Pb2+、Zn2+和Cd2+的去除率均超过99%。雨水径流中重金属浓度、介质高度和降雨历时对复合生物滞留介质去除重金属的影响较小。酸性条件下,4种复合介质均存在明显的重金属溶出过程,pH越低,复合介质中重金属溶出量越多,且同种复合介质中不同重金属元素的溶出浓度变化过程相似。     

雨水生物滞留系统控制径流污染物研究进展

雨水生物滞留系统作为《海绵城市建设技术指南》中推荐优先利用的技术措施,能够从源头上削减雨洪径流量和净化水质,达到降雨时吸水、蓄水、渗水、净水的目的。为促进该技术的推广运用,分析了生物滞留系统的结构及水文特性,重点总结了生物滞留系统去除径流污染物的研究现状,针对生物滞留系统对氮、磷等污染物去除效果较差的问题,论述了优化改进生物滞留系统的技术措施,为该技术的进一步研究和应用提供借鉴和参考。     

改良填料生物滞留池对雨水径流中磷的去除效果

针对生物滞留池在一定淹没区高度条件下同时添加碳源对P的去除效果波动较大问题,开展了生物滞留池填料改良方法的研究。通过构建3根模拟实验柱,分别填充传统填料、普通生物炭改良填料和铁改性生物炭改良填料,分析了不同生物炭改良填料生物滞留池在不同淹没区高度和不同落干期条件下对${\rm{PO}}_4^{3-} $-P的去除效果;同时,探讨了生物炭对生物滞留池填料的改良作用。研究结果表明：在淹没区高度为300 mm的条件下,铁改性生物炭改良填料生物滞留池对于${\rm{PO}}_4^{3-} $-P去除效果最好,平均去除率接近90%,而普通生物炭改良填料生物滞留池对${\rm{PO}}_4^{3-} $-P去除效果最差,平均去除率低于60%;同时,在不同落干期条件下,所有实验柱均未发生${\rm{PO}}_4^{3-} $-P淋出现象。铁改性生物炭改良填料生物滞留池在设有一定高度淹没区条件下对雨水径流中磷具有很好的去除效果,并对不同落干期变化具有较强的适应性。     

生物滞留池改善城市雨水径流水质的研究进展

如何有效控制城市雨水径流所带来的面源污染已成为城市管理工作所面临的重要难题之一.作为城市暴雨最佳管理措施(BMPs)中的技术之一,生物滞留池可有效控制城市面源污染.总结了生物滞留池在改善城市雨水径流水质方面的研究进展,简要分析了生物滞留池去除污染物的机制.研究结果表明,生物滞留池对雨水径流中的总悬浮颗粒物(TSS)、重...     

氧化-载钠改性黑臭河道底泥对磷削减的效果及机制

黑臭河道是我国各大城市面临的主要环境问题之一,其底泥的处置和水体中过量磷的削减急需合理的方法。研究黑臭河道底泥的资源化利用方式,以削减水体中过量的磷具有非常重要的意义。选取北京市凉水河底泥(PS),对其进行氧化(PS-N)、载钠(PS-Na)以及氧化-载钠(PS-NNa)改性手段,评估原始底泥以及3种改性底泥作为磷吸附材料对磷的削减效果。结果表明,3种改性材料对磷的削减效果均达到60%以上,其中氧化-载钠改性底泥效果最高可达94.7%。利用动力学和吸附等温公式分析材料对磷吸附的机制,结果表明,PS-Na、PS-N和PS-NNa的最大吸附量分别为0.83、1.03和1.42 mg·g~(-1),且较高的环境温度有利于材料对磷的吸附。此外,动力学分析结果表明,准二级动力学模型能更好地描述改性材料的吸附动力学行为,对磷的吸附主要是材料表面活性吸附点位起主导作用。与国内外常用磷吸附材料相比,3种改性底泥材料在高效除磷方面具有一定的优势。     

投加硝酸钙对城市黑臭河道底泥氮迁移转化的影响

投加硝酸钙是目前河道黑臭底泥原位治理常用的方法,然而,投加硝酸钙会造成底泥硝态氮和氨氮的过量释放,而其影响机制尚未明确。因此有必要对投加硝酸钙后硝态氮在底泥中的迁移转化规律及其促进氨氮释放的机理进行研究。结果发现,硝酸盐在间隙水的迁移距离取决于硝态氮反硝化速率,而在黑臭底泥中硫化物氧化是影响反硝化速率的关键因素。当硝酸钙投加量为20 g/kg时,硝态氮的迁移距离小于6 cm,且在14 d后消耗光;可见,通过控制硝酸钙在底泥中的投加位置可避免硝态氮的二次释放。另一方面,投加硝酸钙会促进底泥氨态氮向间隙水释放,投加当天释放率可高达101%,且会在间隙水中发生累积迁移。其中,氨氮的增加量和底泥氨态氮解吸量呈一级线性关系(r=0.986)、和硝酸钙投加量关系符合cubic曲线;据此可推测,氨氮的急剧释放与钙离子对底泥铵态氮的化学浸提有关。     

生态浮岛复合技术净化黑臭河道废水的实验研究

以宁波市前塘河水作为实验水体,采用不同水生植物及组合、生态浮岛复合技术净化水中污染物。经过14d的水培实验发现,沉水植物COD去除能力高于浮水植物和挺水植物;水生植物组合对COD的去除率相对较低,但去除率仍不低于79.9%。水生植物组合对氨氮的去除效果好于单一种类植物。沉水植物去除总磷的效果好于浮水植物与挺水植物,不同水生植物及组合的总磷去除率均大于44.0%。生态浮岛复合技术对废水中污染物的去除能力较强,实验10d时COD、氨氮、总磷去除率分别为97.1%、100.0%、73.8%。由此可见,水生植物和微生物的协同净化作用使生态浮岛复合技术对污染物的降解效果非常显著。     

曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体的影响

在实验室条件下研究了曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体效果的影响,并通过控制曝气时间及强度考察处理效果以确定曝气方式和曝气量。结果表明：在生物促生剂修复城市河道黑臭水体过程中使用曝气协同作用可大大增强生物促生剂的修复作用,加快修复速度。使用间歇曝气协同生物促生剂作用时效果与连续曝气相近,且可以降低运行成本。实验60d后,上覆水COD、NH3-N和TP去除率分别达46．8％、98．7％和73．3％,上覆水pH由7．61提高至7．92;底泥削减达5．49cm,底泥有机质削减率达10．5％。     

黑臭底泥土著微生物促生对磷的影响

土著微生物促生是一项低成本高效率的河湖黑臭底泥原位修复技术,然而向底泥中投加药剂可能会影响上覆水水质。为探讨该技术对水环境的不利影响,实验研究了城市湖泊黑臭底泥修复过程中上覆水中磷浓度和底泥中磷含量及形态的变化。结果表明,在投药深度为泥面以下15 cm,微生物营养剂（BE）和生物解毒剂（MT）的投加量分别低于60mL/m3和70 mL/m3的条件下,上覆水总磷（TP）浓度低于地表水环境质量Ⅲ类（湖库类）标准值。投加微生物促生剂（BE和MT）导致上覆水磷含量升高,并促进了上覆水中藻类的增长。复配投加硝酸钙能减少上覆水中磷含量及藻类生物量,从而抑制微生物促生剂对上覆水磷浓度的影响。另外,投加微生物促生剂及硝酸钙到底泥中后,底泥磷含量以及磷形态组成的变化均不明显。     

原位曝气修复黑臭河道底泥内源营养盐的示范工程效能分析

以上海工业河勤丰泵站周围50 m河段为研究对象,现场探讨了原位曝气对底泥内源营养盐去除的示范工程效能,目的为曝气治理城市黑臭河道工程的优化实施提供参考。结果表明,原位曝气有利于对底泥内源氮、磷营养盐的控释,对工业河示范河段溶解性总氮（DTN）削减率为（48.4±6.0）%,上覆水DTN的平均浓度由13.4 mg·L-1降至8.7 mg·L-1;NH4+-N的削减率为（46.3±16.7）%,其上覆水浓度均低于7.6 mg·L-1;泥水界面硝化率与反硝化率分别达到46.3%和43.6%;上覆水溶解性总磷（DTP）的削减率为（35.4±2.9）%,由于示范区段没有与其他区段隔离,其实际工程效果要优于观测值。静态经济评价表明原位曝气修复黑臭河道底泥技术的环境与经济效益明显优于常规底泥疏浚技术。     

曝气对黑臭河道污染物释放的影响

利用黑臭河道模拟装置,对比研究了在静置和人工曝气2种方式下底泥污染释放特征及对上覆水水质的影响。结果表明,与静置释放相比,人工曝气促使实验前期底泥污染物快速释放,使得上覆水体中的各项污染物指标上升;随着水体中DO浓度的增加,硝化细菌、嗜磷菌等好氧细菌的活性增强,水体中的COD、氨氮、TN和TP得到降解或转化,浓度快速下降。实验期内,人工曝气底泥中TN、TP的平均释放速率分别为:-0.11 g/(m2·d)和-0.02 g/(m2·d),并且TP由最初的0.96 mg/L降到最终的0.48 mg/L,去除率达到50.00%。人工曝气在前期对水体中各污染指标有升高的影响,但增加了水体中的DO浓度,可以有效地抑制底泥中氮和磷的释放,对水体有机污染物、TN及TP有一定的削减作用,因此,该技术适合黑臭河道的水体修复。     

双层填料生物滞留设施对磷的去除效果研究

生物滞留设施广泛应用于城市径流污染控制,但除磷效果不佳。考察了河沙、黏土、炉渣、粉煤灰、细石英砂、粗石英砂6种单一填料和黏土及粉煤灰的混合填料的磷吸附和解吸效果。结果表明,石英砂适宜作为双层填料生物滞留设施的上层填料;90%(质量分数,下同)河沙+5%黏土+5%秸秆和90%河沙+5%粉煤灰+5%秸秆适宜作为下层填料。磷浓度随双层填料生物滞留设施介质厚度的增加而降低。双层填料生物滞留设施的磷去除率可以达到77.3%~97.1%。     

模拟生态种植槽对雨水径流的净化

为减少环湖公路路面径流对洱海水质的影响,该研究选用土壤、锯末、沙子、砾石分层装填的生态型的路面径流收集、净化和输送系统-生态种植槽(其中混合填料层锯末与沙子的配比设置3种比例1:3、1:4、1:5),研究该装置对模拟雨水的净化效果,并寻求最佳填充方式.结果表明,3组种植槽适合植物移栽、自然挂膜、低污染负荷启动方式;能稳定有效地去除COD、SS.运行期COD的平均出水水质优于地表水Ⅴ类水质,SS的平均去除率均高于80%.不同混合填料比种植槽对污水中COD的净化效果从高到低排序依次为: 1:5(锯末:沙子)> 1:4(锯末:沙子)> 1:3(锯末:沙子),方差分析显示,3组种植槽系统间COD、SS去除率无差异(P> 0.05),考虑到锯末:沙子为1:5时的渗透效果差,故推荐锯末:沙子为1:4的种植槽供后续示范工程选用.     

基于交通流特性的高速公路雨水径流污染研究

高速交通网络及道路运输量快速发展,使高速径流污染问题日益突出。在对天津城区以外的高速公路进行持续监测分析的基础上,结合交通流参数调查与污染检测结果,探讨了污染指标和交通流特性的相互关系。结果表明:(1)高速公路雨水径流初期污染较严重,COD、BOD5、TN、TP、氨氮最高值分别达到了《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类限值的15.6、5.0、5.3、2.1、6.5倍。SS是污染的主要因素。(2)污染指标多数与时间成负指数或对数关系,即污染指标先快速减少到一定程度后变化减缓甚至趋于稳定。(3)交通量及密度是造成高速公路雨水径流污染的主要原因,车速存在着一个污染较少的最优段,但对高速公路雨水径流污染的总体影响效果较小。     

典型城市道路雨水径流污染解析和利用标准探讨

作为一种非常规水资源,雨水就地利用可以缓解城市用水矛盾。但其利用程度主要取决于雨水利用水质标准,以确定处理程度和是否弃流初期雨水。然而现行雨水利用的标准不完备,且部分指标尚不明晰。结合典型城市道路雨水径流污染现状解析,发现道路雨水中TSS和COD是主要特征污染物,营养物质和重金属污染相对较轻,且初期雨水弃流对雨水水质有明显的改善作用;综合分析现有雨水利用标准和规范的基础上,提出了雨水不同利用方式的水质建议标准值。针对性探讨其利用的BMPs LID措施,即加强源头污染物及初期雨水的控制、完善雨水利用系统管理,制定出台相应的法规标准。     

建筑小区雨水径流的土壤渗透净化

讨论了建筑小区雨水径流的污染性、土壤渗透对小区径流的净化作用及土壤的渗透能力，提出了建筑小区雨水径流土壤渗透的工程实施方案。     

"生态浮岛+"对黑臭水体的净化效果与机制研究

传统生态浮岛在水质净化处理时存在浮水植物吸收污染物能力有限,深水处理效果不佳等问题。针对上述局限性,尝试将生态浮岛、活性炭纤维组件和曝气组件进行自由组合,形成"生态浮岛+"装置并用于黑臭水体净化处理。经过22d的处理,基于生态浮岛+活性炭纤维+曝气的"生态浮岛+"全组合装置对COD、TN和TP的去除率分别达到83.9%、50.2%和26.4%,而传统生态浮岛对COD、TN、TP的去除率分别为70.5%、39.2%、17.9%,COD、TN、TP的去除率分别提升了13.4、11.0、8.5百分点。"生态浮岛+"利用颗粒物沉降、植物吸收、微生物降解以及活性炭纤维吸附等协同作用净化水质,可以适应不同水质、水深的水体,使用范围更广,适应性更强。     

黑臭底泥处理余水的强化絮凝脱氮

针对黑臭水体疏浚余水氮素难去除问题,在聚合氯化铝（poly aluminum chloride,PAC）为絮凝剂、聚丙烯酰胺（polyacrylamide,PAM）为助凝剂的基础上,采用新型共价键型絮凝剂（hybrid covalent coagulant,HCC）强化疏浚余水絮凝脱氮过程,并通过超磁分离技术进行固液分离,实现氮素的快速与高效脱除。在优化的复合絮凝剂投加量条件下,该强化絮凝过程可达到氨氮的完全脱除和总氮80%的去除率。动力学研究结果表明,在较短的15 min絮凝操作时间内,即可达到较好的氮素去除效果。当初始pH为7.0时,絮凝分散体系具有较低的Zeta电位值,利于有效降低水体浊度。FTIR图谱验证了羟基参与的氨氮絮凝反应,表明NH3+为氨氮被絮凝剂絮凝后的主要存在形式。     

基于三维荧光光谱技术解析不同微生物法净化黑臭水体的效果

应用曝气、菌剂+曝气、生物促生剂+曝气、菌剂+生物促生剂+曝气4种微生物技术净化黑臭水体,分别考察了进水中溶解性有机物(DOM)的特征和来源及出水中DOM的特征和效果,采用三维荧光(EEM)光谱技术与平行因子(PARAFAC)模型相结合的方式对进出水DOM进行了分析。结果表明,不同处理方式下进出水DOM的不同组分荧光峰强度变化存在较明显的差异,经过菌剂和生物促生剂联合处理之后,对类腐殖质等难降解物质削减效果最好。FI、HIX和BIX指数分析表明各处理水样中的DOM整体处于较强的自生源特征。利用主成分分析法(PCA)对影响黑臭水体DOM的主要因素及其贡献量研究发现：第1主成分表现为陆源类腐殖质和生物源类腐殖质共存的现象,对水体中DOM的贡献率为54.98%;第2主成分反映了以微生物代谢过程为代表的内源污染,对水体中DOM的贡献率为26.56%。因此,利用三维荧光分析能够较好的反映水中DOM的去除情况,易于实时在线监测,对黑臭水治理具有重要意义。