植草沟控制道路径流污染效果的现场实验研究

在合肥市滨湖新区建造了2条不同形式的植草沟,在实际降雨条件下监测2种植草沟的进、出水流量与水质,考察其对道路径流的水质净化和污染负荷控制效果.结果表明,植草输送沟(设施Ⅰ)与干植草沟(设施Ⅱ)均能有效去除径流中的TSS、COD、Pb、Cu、Cd、Zn等污染物,设施Ⅰ对TSS及COD的去除率中值分别为67.1%、46.7%,设施Ⅱ对TSS及COD的去除率中值分别为78.6%、58.6%,设施Ⅱ出水中Pb、Cu、Zn这3种重金属离子浓度均可达到地表水Ⅴ类水的要求;2种植草沟在部分降雨事件出水中均存在氮、磷物质的释放现象;2种植草沟对TP的去除受进水浓度的影响,去除效果随进水浓度的增加而逐渐提高,设施Ⅰ和设施Ⅱ对TP的平均去除率分别为14.7%和45.4%;设施Ⅱ对TSS、COD、TP、TN、NH+4-N、NO-3-N的负荷控制效果优于设施Ⅰ;在土壤渗透性能差、地面坡度小的地区,使用干植草沟可以取得较好的水质控制及污染负荷削减效果.     

塘-湿地组合系统对城市旅游区降雨径流污染的在线截控作用研究

以武汉动物园猩猩馆为例,进行了塘-湿地组合系统对城市旅游区降雨径流污染的在线截控作用研究.22场的降雨径流监测结果表明,由沉淀池、塘、一阶湿地和二阶湿地组成的系统对污染物表现出良好的持留能力.在2005年6月26日的暴雨连续流事件中,径流流速由系统入口处的65.5 cm·s-1降至系统出口处的17.7 cm·s-1,径流总量由213.4m3降至31.9 m3,TSS、CODCr、TN、TP的浓度分别由161mg·L-1、226.9mg·L-1、17.0 mg·L-1、0.99mg·L-1降至98.8 mg·L-1、52.8 mg·L-1、4.16mg·L-1、0.41 mg·L-1,颗粒物的体积平均粒径由312μm降低至23.9μm,系统对TSS、CODCr、TN和TP的持留率分别达到92.9%、96.0%、85.7%和80.9%.在2005年7月10日的间断流事件中,整个系统出口无地表径流输出,污染径流全部为塘-湿地组合系统截留.塘-湿地组合系统通过在线截留、缓冲和存储作用,对不同源区降雨径流的产流时间、流速和流量具有多重调控作用,延长了污染物在流域内部的滞留时间,使径流中的污染物浓度以及颗粒物的粒径逐级得到降低,减少了污染负荷的输出.     

调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的工程应用及评价

为评价调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的运行效果和经济效益,采用现场调研长期跟踪监测调蓄经济植物湿地进、出水水质和水量变化,深入探索其营养盐质量浓度分布特征及其去除效能.结果表明:①调蓄经济植物湿地能够有效截留营养盐,稳定出水水质,2015年7月-2017年4月出水ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Cr）平均值分别为1.2、0.07和17.0 mg/L,TN、TP和COD_Cr去除率分别为65.8%、75.5%和41.3%.②不同调蓄量下TN和TP去除率随着进水水量的增大而减小,表现为枯水期>平水期>丰水期;COD_Cr去除率与调蓄量之间呈负相关,表现为丰水期>平水期>枯水期;在调蓄经济植物湿地中单位面积TN、TP和COD_Cr去除负荷量表现为丰水期>平水期>枯水期.③调蓄经济植物湿地中莲藕、海菜花和螺蛳产量分别为26.25、22.50和2.46 t/（hm2·a）,氮、磷去除总量分别为275和30 kg/（hm2·a）.研究显示,调蓄经济植物湿地能够有效截留氮、磷,在不同水文期均有良好的净化效果,不仅具备景观效益,且具有良好的经济价值.      

多级串联表面流库塘-湿地净化农田径流效果评价

农田径流已成为湖泊流域非点源污染治理的主要制约因素.为研究多级串联表面流库塘-湿地中各级表面流湿地对洱海流域农田径流水体的净化效果,以大理市喜洲镇美坝村新建的多级串联表面流库塘-湿地为研究对象,跟踪监测其各级表面流湿地进、出水中ρ（TN）、ρ（NO₃--N）和ρ（TP）,分析水质净化效果及营养盐质量浓度沿程变化规律.结果表明:①多级串联表面流库塘-湿地出水ρ（TN）、ρ（NO₃--N）和ρ（TP）平均值分别为1.77、1.18和0.05 mg/L,低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅴ类标准限值,TN、NO₃--N和TP去除率分别为57.75%、65.54%和67.43%.②农田径流在经过沉淀池、一级和二级表面流湿地后,对TN、NO₃--N和TP的去除率已分别达45.35%、52.21%和50.59%,且二级表面流湿地中出水ρ（TN）、ρ（NO₃--N）和ρ（TP）分别为2.36、1.69和0.06 mg/L,已达到较好的出水水质.③氮、磷营养盐质量浓度沿程削减模型拟合结果表明,指数削减模型较适宜表征TN、NO₃--N在多级串联表面流库塘-湿地中的沿程削减过程,而TP的最佳削减模型为线性削减模型.研究显示,多级串联表面流库塘-湿地对农田径流具有较好的净化效果,其对营养盐净化作用主要体现在前两级表面流湿地.      

表流型和渗滤型植草沟净化城市地表径流试验研究

设计了表流型和渗滤型两类黑麦草植草沟,考察了不同水力负荷下(4、6、8 m~3/(m~2·d)),2类植草沟对城市地表径流的净化能力。研究结果表明:表流型植草沟对TSS、COD、TN、TDN、TPN、NH3-N、TP、TDP、TPP平均去除率分别为(77.44±4.4)%、(28.03±6.51)%、(27.07±9.88)%、(24.01±10.95)%、(52.47±10.15)%、(27.53±4.06)%、(39.25±4.97)%、(31.67±5.46)%、(71.96±5.57)%。渗滤型植草沟去除率则依次为(91±3.93)%、(43.72±12.71)%、(35.53±10.89)%、(31.59±11.26)%、(66.49±6.36)%、(47.91±8.30)%、(61.71±11.16)%、(56.45±12.84)%、(80.79±12.07)%。增设渗滤管后的渗滤型植草沟,整体去除效率高于表流型植草沟,提高了植草沟对径流的净化效果。较高水力负荷下,两类植草沟对污染物的净化均受到水力负荷的明显影响,其去除效率都随水力负荷的增大而减小。     

植草沟技术在面源污染控制中的研究进展

文章介绍了面源污染,尤其是城市面源污染的现状及其控制技术研究进展,并论述了植草沟技术的国内外研究进展及应用现状,讨论了其在工程中需解决的问题及应用前景,提出了植草沟技术与其他面源污染控制单项技术有机耦合是城市面源污染控制的一个发展方向.     

洱海流域生态沟-库塘湿地系统对农田排水的净化效应

为探讨洱海流域生态沟-库塘湿地系统对农田排水氮、磷去除效应及其应用前景,在流域原位构建生态沟-库塘湿地系统对农田尾水进行了拦截净化,在分析流域雨季、旱季及全年3个时间段内系统进出水水质中化学需氧量(Chemical oxygen demand, COD)、总氮(Total nitrogen, TN)、总磷(Total phosphorus, TP)及铵态氮(Ammonium nitrogen, NH₄⁺-N)浓度变化特征基础上,引入改进灰色模式识别模型和综合平均污染指数对系统水质净化效果进行综合评价。结果表明,生态沟-库塘湿地系统对农田排水中TN、NH₄⁺-N、TP和COD起到有效净化作用,全年对TN和COD去除率分别为15.20%～69.59%和4.46%～61.90%,出水最低浓度均可达地表水环境质量Ⅱ类标准;系统出水NH₄⁺-N和TP全年平均分别达到地表水环境质量Ⅱ类和Ⅲ类标准。系统在雨季和旱季2个时间段平均出水分别为地表水环境质量Ⅲ类和Ⅳ类标准,全...     

植草沟在城市面源污染控制系统的应用

暴雨径流造成的城市面源污染已引起广泛重视，为控制和削减进入受纳水体的径流污染负荷，各种技术措施得到发展，植草沟便是其中之一。植草沟是景观型地表沟渠排水系统，从植草沟定义、类型、设计计算、参数确定、运行维护及应用实例方面作了较详细介绍。植草沟在条件合适时可代替传统的雨水管道，具有很好的推广应用前景。     

滇池水源地农田径流污染控制工程的研究

本文研究滇池湖区农田径流中污染物氮，磷和泥沙等的控制工程净化规律及去除效果，并以ＴＮ，ＴＰ，ＴＤＮ，ＴＤＰ，ＳＳ和ＣＯＤｃｒ六项监测指标为对比研究依据，进行了一个水文年的连续试验工作，结果表明：（１）工程系统的水质处理效果右达到或超过常规二级处理水平，系统对ＴＮ，ＴＰ，ＴＤＮ，ＴＤＰ都有较好的去除效果：（２）工程系统对农田径流中各种污染物的去除率高低有别，按顺序排列为：ＴＰ〉ＴＤＰ〉ＴＤＮ〉ＴＮ〈     

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...     

2种生态植草沟对路面径流净化效果的对比

将铝污泥生物填料与台阶型植草沟相结合,构建台阶型生态植草沟系统,现场比较台阶型生态植草沟和常规生态植草沟对路面径流的净化效果。结果表明:在2次降雨(大雨、中雨)事件中,台阶型生态植草沟径流量削减效果优于常规植草沟,径流总量削减率分别为63.04%和55.21%,峰值流量显著降低,峰值时间至少延迟24~30 min;台阶型生态植草沟具有较好的水质控制及污染负荷削减效果,对径流中SS、COD_Cr、NH₃-N、TN和TP浓度削减率分别可达79.54%、67.08%、34.75%、63.61%和78.36%,对总量削减率分别可达92.44%、87.83%、74.29%、84.45%和90.31%,出流水质均优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准。台阶型生态植草沟对路面径流可取得较好的水质控制及污染负荷削减效果,具有较好的推广应用价值。     

塘-人工湿地生态系统处理城市地表径流的初期运行

以武汉市桃花岛塘和人工湿地组合生态处理系统为研究对象,探讨了该系统处理城市地表径流的初期运行,结果表明:塘和人工湿地组合生态系统可以有效的处理城市地表径流,复合潜流人工湿地系统具有独特的除氮效果。     

强化浅基质层干植草沟对道路径流的脱氮效果

搭建6个不同结构和介质组成的浅基质层干植草沟模拟柱,在基质层添加较多发酵木屑,利用进水期的脱氮作用,并设置饱水层提高设施落干期脱氮能力,从而强化设施全周期脱氮效果.以半人工道路径流作为进水,考察各模拟柱运行效果,并结合分层取样水质检测结果和模拟柱内体积含水率、ORP的变化过程,分析氮素在不同模拟柱内的去除机制.结果表明:在运行参数相对实际应用环境更为不利的条件下,设置饱水层的模拟柱的TN去除率在67%～78%; TN去除过程主要发生在进水期,且在含较多发酵木屑的基质层即被大量去除;设置饱水层不仅可提高落干期设施脱氮能力,还可保证较浅的基质层在进水期快速达到适宜反硝化的缺氧条件,从而保证进水期设施的脱氮效果;设置持水性过渡层并在其中放置有机质可以有效平衡饱水层碳源补给并控制有机质淋失的问题.     

多塘湿地对降雨径流的截留特点

为考察降雨过程对径流发生的影响及其对多塘湿地进出水水质、水量的影响,基于2017年8月25日和9月6日两次降雨过程中湿地进出水水质水量长时间的变化特征,探究降雨过程中湿地水质水量变化及污染物净化特征. 结果表明:①多塘湿地进水量峰值出现的时间滞后于降雨雨强峰值及累计雨量峰值. 降雨雨强对湿地进水量影响不显著,而累计雨量影响径流的产生量,进而影响湿地进水量,造成湿地水力负荷急剧上升,最高达2.45 m3/(m2·d). 降雨过程中多塘湿地水位上升,水深加深,有效容积增大,水力停留时间延长. ②进水水质变化随降雨过程无显著规律,但进水污染物负荷量始终大于非降雨期,说明降雨期间径流污染仅采用污染物浓度洪峰控制是不充分的,特别是雨季降雨频繁的地区,应重视污染负荷对多塘湿地净化效能的影响. ③降雨期间多塘湿地对径流污染有良好的截留作用,TN、TP去除率分别为33.6%~88.7%和25.2%~78.0%. 研究显示,进水水力负荷的增加增强了湿地的扰动,导致部分单元污染物出口浓度高于进水,但由于调蓄塘-表流湿地-塘-生态浮床-稳定塘耦合工艺的梯级单元有助于湿地系统对污染物消纳截留,增强了湿地对降雨径流的截留稳定性.      

塘-湿地复合生态系统处理石油化工废水的效能

应用多级塘(厌氧塘,兼性塘,好氧塘和冬季储留塘)-湿地复合生态系统对石油化工废水进行强化处理和利用,处理能力10万m3/d.结果表明,多级塘-湿地复合生态系统在寒冷地区对石油化工废水处理效果良好,最终处理单元芦苇湿地出水的COD、BOD5、TN、NH4+-N、TP和石油类物质的平均值分别可达到75.08,7.51,10.63,5.12,0.5,4.63mg/L.植物生长季节(5～10月),系统对各污染物的去除效果均优于非植物生长季节.系统中的储留塘可实现污水在冬季(11月～翌年5月)的零排放,保证全年处理效果.     

氧化塘-浮石床湿地系统处理城市污染河水

以氧化塘-浮石床湿地复合系统为研究对象,探讨了该系统在旱期与雨期工况下分别处理城市旱期低污染河水与雨期重污染河水的运行状况,结果表明:该复合系统可有效处理旱期低污染河水和雨期重污染河水。系统在旱期工况(塘与湿地的水力负荷分别为0.22,0.37 m/d)与雨期工况下分别处理低污染河水和重污染河水的出水中SS、COD、TP、TN与NH4+-N均达GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。     

强化塘-人工湿地复合生态塘系统中氮和磷的去除规律

在大量分组试验(中试)数据的基础上,剖析了强化厌氧塘、兼性人工湿地、强化好氧塘和水生植物根系塘的最佳工艺参数以及整体系统的组合性能,探讨了氮和磷元素在各单元塘以及系统中的迁移、降解规律。实验表明,在该组合形式的系统中,各级单元塘之间具有较强的互助和互补性,前面单元为后续单元提供了较好的前处理,使得后续单元能够较充分地发挥处理功效,同时由于结合了在厌氧、兼氧以及好氧状态下微生物、高等绿色植物根系、土壤(砂层)的同化、分解、截流、吸收、吸附和过滤等处理机制,使得该系统较传统稳定塘工艺具有更高的氮和磷的去除效率。      

农田非点源污染研究中的降雨径流关系——SCS法的修正

SCS法是当前被广泛应用于非点源污染研究中降雨径流关系的一种方法，但是由于地理环境的差异，直接将该方法应用在上海郊区时误差较大，因此，笔者根据实测资料对模式的2个系数（前期损失量和径流曲线数）予以修正，并提出相应的模型。     

植草沟曼宁粗糙系数变化特征及影响因素

随着海绵城市的快速发展,植草沟得到了广泛应用。目前关于植草沟沿程流量的计算一般采用谢才公式,但其适用条件与植草沟存在显著差异,导致计算结果存在一定误差,其中曼宁粗糙系数变化是引起误差的原因之一。在假定谢才公式适用的前提下,通过足尺试验,系统研究了恒定流量、变流量进水条件下植草沟曼宁粗糙系数的变化特征,并进一步分析了植被高度对曼宁粗糙系数的影响。结果表明：植草沟沿程流量以及曼宁粗糙系数均随流动距离增加而降低;不同进水流量条件下,曼宁粗糙系数与进水流量密切相关,随进水流量增加而增加,试验条件下其最大值为0.22;另外,在植草沟不同植被高度以及不同变流量进水条件下,曼宁粗糙系数在峰值流量时刻的变化范围为0.19~0.22,试验条件下植被高度对曼宁粗糙系数影响较小。因此,植草沟的曼宁粗糙系数受沿程流量的影响较大,研究成果可以为植草沟沿程流量计算时曼宁粗糙系数的精确取值提供参考。

     

氮磷在塘-湿地组合生态系统中的去除机制研究

采用多种形式的塘和湿地组合生态工艺完善传统的生态塘和湿地系统,能实现系统处理环境的多样化,提升对氮、磷的去除效能。对山东某组合生态处理系统的研究表明,组合生态处理系统能够有效提升对氮、磷营养物的去除效果。各生态单元水环境的差异影响着氮和磷的主导去除机制,使氮、磷表现出不同的季节去除规律。其中氮的去除主要依靠生物的硝化反硝化作用。底泥中的磷按照Fe-P>OPalk>Al-P>Ca-P>OPres逐渐变为Ca-P>Fe-P>Al-P>OPalk>OPres,与磷共沉降逐渐成为的主导去除机制。