生物滞留设施去除城市道路径流中邻苯二甲酸酯的效果评估

上海市区道路径流中存在邻苯二甲酸酯(PAEs)污染,平均浓度达到171.71μg·L~(-1),高于欧洲和澳大利亚道路径流浓度近一个数量级,直接排放会对地表水体造成污染.为了从源头控制道路径流中PAEs污染,在上海内环高架道路下建造了应用规模生物滞留设施,研究城市绿色基础设施对道路径流中6种美国EPA优先控制PAEs污染物的控制效果及机理.生物滞留设施表面积为20 m2,汇水面积约为400 m2,底部带有防渗膜,适用于高地下水位地区.结果表明,8场监测降雨事件中,设施出水∑6PAEs平均浓度为10.23μg·L~(-1),显著低于道路径流∑6PAEs平均浓度171.71μg·L~(-1)(p0.05).沉淀预处理对PAEs无显著去除效果,生物滞留池对DEHP的去除率与TSS的去除率呈显著正相关,主要通过基质层截留作用去除;DEP、DBP、DMP等低分子量PAEs的去除率与设施水力负荷呈负相关,主要通过生物滞留池基质的吸附作用去除.DEHP、DBP为我国《地表水环境控制标准》控制污染物,生物滞留池出水DBP浓度低于标准值3μg·L~(-1),达标率100%;出水DEHP浓度大多情况下低于标准值8μg·L~(-1),达标率为71%,生物滞留设施可以有效控制道路径流PAEs污染.本研究的结果适用于我国东南部地下水位较高的地区,可为绿色基础设施控制地表径流PAEs提供设计理论指导.     

植物滞留系统中草本植物对磷的去除效果研究

以黑麦草、地毯草、高羊茅和早熟禾为研究对象,研究4种草本植物在植物滞留系统中不同介质、不同入口浓度下对城市非点源(人工降雨径流)中污染物磷的富集能力和去除效果。结果表明:4种草本植物对人工降雨径流中的磷均有明显的去除效果,TP平均去除率在60.24%～83.56%。不同草本植物去除人工降雨径流中TP的能力,从强到弱的顺序依次为:早熟禾>黑麦草>地毯草>高羊茅。其中,对于同一种草本植物同样的入口浓度情况下,沙土Ⅱ为最佳土壤介质,具有最佳的去除磷能力。4种草本植物对磷的去除率随入口浓度的增加,去除率也随之增加。4种草本植物地上部和地下部磷累积量分别为2.27～5.92 mg和4.33～6.46 mg;其中黑麦草磷累积总量最高,其次是地毯草,最低的是早熟禾。综合考虑污染物去除率和磷在植物体内的累积量,交替种植早熟禾和黑麦草可提高植物滞留系统去磷能力且有利于延长系统寿命。     

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.     

生物滞留池添加发酵木屑对污染物去除的研究

在实验室环境下利用生物滞留土柱模拟雨水径流污染物去除过程,通过向不同配比的沙壤土中添加不同含量的发酵木屑（5%、10%）,并控制添加位置（上层、下层以及混合添加）的不同,分析各污染物的去除效果。结果表明,外加发酵木屑有利于COD、NO_3^--N和TN的去除,混合添加更有利于去除有机物和脱氮,且5%添加量较10%有着更好的去除效率。当添加量为10%时,淋失风险更大。12 h内碳源组溶解氧含量较对照组下降更为迅速导致硝化作用降低是碳源组NH_4--N和TN的去除,混合添加更有利于去除有机物和脱氮,且5%添加量较10%有着更好的去除效率。当添加量为10%时,淋失风险更大。12 h内碳源组溶解氧含量较对照组下降更为迅速导致硝化作用降低是碳源组NH_4⁺-N平均去除率低于对照组的原因。试验后期TP淋失现象严重是导致碳源组去除率降低的原因。因此,应控制发酵木屑添加位置为混合添加,且添加量为5%以促进生物滞留系统去除污染物。     

设计配置对生物滞留设施污染物去除性能的影响研究

生物滞留是一种常用的低影响开发技术,通过不同机理去除径流中的各种污染物。设施面积、消能池设置、表面覆盖物的合理设计可降低外界的不利影响;内部斜坡与多元结构可优化设施性能,介质层的改良填料和较长深度可提高污染物的去除效率;配置适宜植物可提高环境耐受能力与污染物去除效果,引入多样植物可提高设施生物多样性,有利于发挥动植物相互作用,提高设施的稳定性与整体性能。     

生物滞留设施研究进展

通过分析近年来生物滞留设施在土壤介质、气候与热冲击、生物多样性、生命周期成本等方面的研究内容得到,优化土壤介质可提高系统的处理性能。增加模型的兼容性与输入端控制可提高模型预测的准确性。小规模设施耐热冲击性能较好。生物滞留设施相比草坪、花园有更丰富的生物多样性,利用植物根系与生物多样性增强设施的性能还有待研究。通过主动性控制指导、加强施工段控制可降低设施的周期成本,成本模型预测的准确性还需加强基础资料的收集与资源的共享。     

生物滞留设施对城市地表径流低浓度磷吸附基质研究

城市地表径流是淡水水体磷的重要来源之一.国际上生物滞留设施被广泛应用于城市地表径流污染的控制,其中基质组成是影响生物滞留设施除磷效果的主要因素.本研究探讨了紫色土与河砂混合作为生物滞留设施基质吸附去除城市地表径流低浓度磷的可行性.结果表明:山地城市重庆不透水地表(包括居住区道路、商业区道路、停车场以及交通干道)径流TP浓度变化范围为0.04~7.00 mg·L-1,均值为(0.75±1.08)mg·L-1;TDP浓度变化范围为0.02~0.46 mg·L-1,均值为(0.15±0.10)mg·L-1.根据重庆降雨特征与不透水地表径流磷污染特征,生物滞留设施规模为10%不透水面积,预期服务时间10a,基质对城市地表径流P的预期吸附量需达到7.5 mg·kg-1.中、酸性紫色土草酸浸提态Fe、Al含量影响P吸附能力,紫色土P吸附能力与草酸浸提态Fe和Al含量与磷含量之比(OR)呈显著正相关,20%紫色土与80%河砂混合基质可以满足重庆生物滞留设施基质对城市地表径流P的预期吸附量要求.20%紫色土与80%河砂混合基质(厚度60 cm)对P浓度0.30mg·L-1的进水长期模拟运行,出水P浓度均低于0.05 mg·L-1.利用紫色土和河砂混合基质吸附去除水文过程与水质变化情况下的城市地表径流低浓度P是可行的.     

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.     

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。     

给水厂污泥改良生物滞留填料除磷效果的研究

通过静态吸附实验研究了土壤、给水厂污泥对磷的吸附特性,采用生物滞留模拟柱,考察生物滞留技术对城市径流中磷的去除效果,评价以给水厂污泥改良填料的可行性.结果表明,给水厂污泥对磷的吸附能力远大于土壤.在进水磷浓度为1.0 mg·L-1条件下,传统填料模拟柱出水总磷随着进水量的增加浓度逐渐增大,而改良填料模拟柱表现出稳定的长期去除效果,经7个月的连续运行,改良填料模拟柱出水总磷的浓度仍小于0.050 mg·L-1,满足地表水Ⅲ类水质标准.根据静态吸附实验估算结果,相同的控制条件下,添加4%给水厂污泥的改良填料对磷的吸附能力约为传统填料的4倍.无定型铁铝的沉淀、吸附作用是改良填料截留进水中磷的主要机制,工程应用中可在填料中添加4%~5%比例的给水厂污泥以提高生物滞留设施控制受纳水体富营养化的效果.     

生物滞留系统中植物去除氮素机理及影响因素

植物在生物滞留系统中具有改善系统的水力性能,提高污染物的去除能力,以及增加景观舒适性等作用,而植物的选择将直接影响功能发挥与运行寿命。国外对植物的作用机理及筛选进行了一系列研究,取得了相应的研究成果,而国内在这方面的研究相对较少,缺乏必要的理论与实践基础。为此,总结分析了植物对氮素的去除效果,并结合氮素在生物滞留系统中的去除途径及影响因素阐释了植物去除氮素的作用机理,研究认为植物同化作用对氮素去除的贡献比例最高,同时赋存的氮素以同化-矿化-释放的顺序迁移转化,并受植物种类、干湿条件、季节性气候变化,以及植物与微生物的协同作用等因素影响。在此基础上提出生物滞留系统中植物的筛选原则,以期为生物滞留技术的进一步研究和应用提供参考。     

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。     

固定化菌藻强化生物滞留池脱氮除磷效果

针对传统生物滞留池对氮磷去除效果较差的问题,开展固定化菌藻填料淋洗试验和不同配比固定化菌藻填料的生物滞留池脱氮除磷效果研究。将固定化菌藻填料在去离子水中连续淋洗,研究营养物的释放特征,同时分别设置固定化菌藻填料占填料层的2/5（G1组）和占填料层的4/5（G2组）,分析其在不同淹没高度（0、30、60 cm）和落干期下的脱氮除磷效果。结果表明：固定化菌藻填料在前8次淋洗中,未检测出总磷（TP）、总氮（TN）,菌藻经过固定化后适合作为生物滞留池填料的改良剂;生物滞留池对氨氮（NH₃-N）、TN的去除率随淹没高度的增加而提高,淹没高度为60 cm时,G1、G2组对NH₃-N的平均去除率分别为68.25%和72.00%,对TN的平均去除率分别为64.20%和68.70%;淹没高度分别为0和60 cm时,G1、G2组对TP的去除率分别为79.50%和78.00%、70.05%和71.00%,而淹没高度为30 cm时,G2组对TP的去除率最高,达86.00%;落干期从2 d延长至8 d时,NH₃-N和TN去除率分别从最高的69.38%和67.10%降至最低的55.13%和57.70%,对TP的去除率从最低的75.50%升至90.00%。固定化菌藻填料有效提高了生物滞留池脱氮除磷性能。

     

生物添加强化生物电化学去除三氯乙烯的研究

文章将三氯乙烯降解菌（TCE）投加到沉积型微生物燃料电池(SMFC)中,考察其对土壤中TCE的降解作用。实验结果表明,在有降解菌的SMFC下,其产生的电压最高,TCE的去除率最高,达到73.91%,其降解速率是单独SMFC的1.2倍,且其对土壤中的有机质去除也是最多。阳极微生物菌群分析结果表明,生物添加SMFC的实验组刺激了Pseudomonas和Geobacter的富集,从而提高了SMFC阳极电化学活性。在90 d反应结束后,通过种植黑麦草对土壤毒性进行分析,结果发现生物添加SMFC的实验组的发芽率、根长、株高都是最接近无污染土壤的,说明经生物添加强化SMFC后,大大降低土壤中TCE所带来的毒性。这为去除土壤中三氯乙烯提供了一种新的思路。     

两种生物滞留系统脱氮除磷效果比较研究

为提升生物滞留系统的脱氮除磷效果,构建了折流式和直流式两种生物滞留系统,研究了径流流态与降雨强度对生物滞留系统脱氮除磷效果的影响.结果表明:①折流式系统可沿径流路径创造多个好氧、缺氧区块,相较直流式系统,总氮(TN)、硝态氮(NO3-N)去除率分别提升29.76％与159.30％.②折流式结构与降雨强度对系统下渗速率产...     

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排空时间为10~140 min,完全排空时间为6~47 h。调蓄层排空时间随调蓄水深和淹没高度的增加而增加,随降雨间隔的增加而降低,调蓄水深对调蓄层排空时间影响最大;完全排空时间随调蓄水深和降雨间隔的增加而增加,随淹没高度的增加而降低,降雨间隔对完全排空时间影响最大。研究结果可为海绵城市建设过程中生物滞留设施优化设计提供技术支撑。     

生物滞留系统设置内部淹没区对径流污染物去除的影响

生物滞留系统是一种能有效控制雨水径流污染的低影响开发技术。在基质中添加铝污泥能保证系统对磷的高效稳定去除,设置内部淹没区可以提高除氮能力,但有研究表明设置淹没区却降低了对磷的滞留效果。为了明确设置淹没区对铝污泥改良基质生物滞留系统去除污染物的影响,采用按一定质量比例配制的砂土铝污泥(15%铝污泥+85%砂土)作为滞留系统填料,并设置不同淹没高度和滞留时间的淹没区,对比污染物在无淹没区及不同淹没高度和滞留时间下的去除率。结果显示,在铝污泥改良基质生物滞留系统中,淹没区的设置对NH+4-N、TP、重金属的去除影响甚微,但能提高对COD和NO-3-N的去除。600 mm淹没高度下NO-3-N的去除效果较200 mm淹没高度下去除效果更加稳定且高效,滞留时间对COD、NO-3-N的去除影响较小。     

沸石改良雨水生物滞留系统去除污染物研究

作为重要的低影响开发技术之一,雨水生物滞留系统在控制径流污染和削减径流总量及峰值方面具有良好的效果。传统生物滞留系统对于TSS、重金属和COD有较好的去除效果,但对硝氮去除效果差,砂土填料空隙率小,对水量的调蓄效果差,水力停留时间长,容易堵塞。本研究尝试采用沸石作为滞留系统的基质填料,并在系统底部设置淹没区创造缺氧环境提高系统对硝氮的去除效果。对比了在有无淹没区条件下对模拟雨水中各种污染物的去除效果。在无淹没区条件下,系统对进水TSS负荷的变化有很好的抗冲击能力,当进水TSS浓度在100~400 mg/L范围内变化时,出水TSS始终在20 mg/L以下。当进水COD浓度为150~250 mg/L,TP浓度为2.5~7.0 mg/L,NH_4~+-N浓度为3.0~4.0 mg/L,NO_3~--N浓度为6.0~10.0 mg/L时,系统对COD、TP、NH_4~+-N、NO_3~--N的平均去除率分别为67%、73%、88%、5%。在有淹没区且进水浓度基本相同的条件下,系统对TSS、COD、TP、NH_4~+-N等污染物的去除均没有大的变化,但对NO_3~--N的平均去除率则上升为74%。同时,系统对Pb、Zn、Cu、Cd等重金属也有良好的去除效果。     

富磷废弃钙基生物炭对水体中铅的去除

基于磷酸盐和碳酸盐对铅的高亲和特性,将蛋壳与厨余垃圾煅烧制备的含钙生物炭除磷后（ES-BC/P）,用于水体中铅的去除.结果表明,ES-BC/P在较优的投加量下对不同浓度的铅（1~100 mg·L^-1）均具有较好的去除性能,去除效率均高于99%,且反应后磷的释放量较低;ES-BC/P偏碱性,因含铅污染液呈弱酸性,ES-BC/P加入后无需调节体系的pH值即可达到较好的去除效果;反应动力学及等温线实验表明,ES-BC/P除铅主要为单层化学吸附,最大吸附容量为493.12 mg·g^-1（318 K）;表征分析结果表明,铅主要通过与ES-BC/P中的Ca-P化合物和CaCO₃进行反应,Pb²⁺可与Ca²⁺发生交换作用,形成 Pb₅（PO₄）₃OH、Pb₁₀（PO₄）₆（OH）₂、PbCO₃和Pb₃（CO₃）₂（OH）₂等沉淀而被去除.综上所述,除磷后的ES-BC材料可实现水体中铅的高效去除,从而实现废弃物的资源化利用.