基于CFD的雨水调蓄池颗粒物沉淀特性研究

雨水调蓄池在峰值流量和合流制溢流污染控制中发挥着重要作用,但对于雨水径流中颗粒物在调蓄池的沉淀特性尚缺乏系统研究。运用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模拟技术,系统研究了雨水调蓄池不同构造和不同工况条件下颗粒物的沉淀特性。模拟结果表明:进水流速由0.276 m/s增加到0.553 m/s时,普通(Ⅰ型)、增加挡板(Ⅱ型)、增加消能孔(Ⅲ型)构造调蓄池颗粒物去除率分别降低14.90%、13.89%和15.32%。当进水中颗粒物粒径由0.075 mm增加到0.15 mm时,Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型构造调蓄池颗粒物去除率分别增加9.10%、62.48%和36.65%;进水浓度由1000 mg/L增加到2000 mg/L时,Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型构造调蓄池颗粒物去除率分别增加3.60%、2.84%和13.30%。各影响因素对Ⅰ型调蓄池水质控制效果影响的重要程度顺序为进水流速>颗粒物粒径>进水浓度,其对Ⅱ型、Ⅲ型调蓄池水质控制效果影响的重要程度顺序为颗粒物粒径>进水流速>进水浓度。     

排水管道中雨污水颗粒物沉降速率特征分析

排水管道可接纳雨水径流和旱流污水,雨天形成雨污混合水,水流中部分颗粒沉降至管底形成沉积物。对比分析上述各环节中颗粒物的沉降速率特征,有助于提高对雨污混合水的管控效率。研究选取某合流管段,采集雨污混合水、雨水径流、管道沉积物及旱流污水,并采用淘析分离方法,开展颗粒物沉降速率(SV)特征分析,基于此建立颗粒物沉降速率与质量占比的拟合关系。结果显示,雨污混合水中颗粒物SV≥0.265 mm/s的比例与管道沉积物相近,且与雨水径流及旱流污水存在一定差异,说明在雨天水流运行过程中,部分管道沉积物被冲起,使雨污混合水中颗粒物SV得到显著提升。进一步分析显示,在每个SV下,降雨量越高,低于该SV的颗粒占比更少,且不易沉降的颗粒态污染物占比将会更高。该结果一方面说明,在较高雨量下SV较高的颗粒物更多被冲刷进入雨污混合水中;另一方面也说明,当雨天管网水量增加时,将会有更多不易沉降的颗粒态污染物进入管网下游,重力沉降设施的拦截效率将会显著下降。不同污染物的富集情况显示,PAHs、Cd、Cr和Pb在SV≥0.265 mm/s的颗粒物中占比较高,因此当设定SV=0.265 mm/s对雨污混合水进行重力沉降处理...     

雨水的混凝处理实验研究

通过烧杯混凝实验,考察了聚合氯化铝(PAC)对模拟雨水及实际的天然降雨、屋面径流雨水和道路径流雨水中各污染物的去除效果,确定了最优的药剂投加量;同时对实际雨水进行三维荧光光谱分析.实验结果表明,雨水中主要荧光物质为类蛋白质类.对于模拟雨水,PAC对TP去除效果较好,但对于COD的去除效果并不理想.对于实际雨水,PAC对于各污染物去除效果均较好,天然降雨、屋面径流雨水和道路径流雨水的PAC最佳投加量分别为:3～5 mg/L、10～20 mg/L和25～25 mg/L.这样不仅能节省药剂、降低工程费用,而且还能在很大程度上提高水的混凝沉淀处理效果.     

高速公路路面径流沉降过程中重金属去除特性

在对南京机场高速公路令桥段2008年2月~2009年2月15场降雨事件初期路面径流进行自由沉降试验的基础上,考察了自由沉降过程中Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属的去除率随时间的变化特征.同时,重点分析了重金属去除与截留沉速和悬浮固体(SS)去除的关系,并探讨了降雨特征和径流pH值对重金属去除特性的影响.结果表明,沉降开始30min内Cu、Zn、Cd、Pb去除率增长迅速,30min去除率均占2h总去除率的60%以上.Pb的2h平均去除率最高,可达25.62％,Cu、Cd和Zn的2h平均去除率分别为21.20%、19.97%和19.10%.同一重金属的沉降去除率每提高10%,截留沉速范围及上限值减少5倍左右.截留沉速相同时,Pb的去除效果最好,Cd、Cu、Zn的去除效果相差不大.SS与Cu、Zn、Cd、Pb沉降去除率之间的相关性存在差异,Pb多数以颗粒态形式存在,因而SS与Pb沉降去除率相关系数最大,其相关系数为0.8126(p=0.0002）;SS与Cd、Cu、Zn沉降去除率的相关系数分别为0.6871、0.6804、0.7653.路面径流pH值对重金属去除特性的影响显著,与4种重金属沉降去除率均呈正相关,且与Zn、Cd、Pb的相关系数均大于0.5;Zn主要以溶解态形式存在,因而Zn沉降去除率受pH值影响最明显,两者在0.05水平上显著相关(p=0.029).     

多层渗滤介质系统对城市雨水径流氮磷污染物的净化作用

根据北京市雨水地表径流污染的特点,设计了用于去除屋顶和机动车路面雨水径流污染物的多层渗滤介质系统,进行污染雨水净化效果的试验研究.结果表明,系统对屋顶和机动车路面雨水径流中的氮磷污染物有明显的去除效果,NH+4-N、TN、TP的去除率分别达80%、90%、50%以上,出水浓度达到地表水Ⅱ类水质标准;"砂砾料"垫层对TP的去除效果稍好于"无砂混凝土"垫层;雨水径流中氮磷浓度愈高则对氮磷的去除率愈高.雨水径流氮磷浓度变化对氮磷去除效果的影响较小.多层渗滤介质系统通过微生物的硝化和反硝化作用实现生物脱氮是系统去除氮的主要途径;土壤的吸附与沉淀作用是多层渗滤介质系统去除磷的主要途径.系统对城市雨水径流氮磷污染物的净化能力主要发生在垫层及地基土层0.3m以内.     

公路桥面径流颗粒物污染特性及污染控制探讨

选择跨越敏感水体的新疆伊犁河大桥作为研究路段,考察了桥面沉积颗粒物粒径分布及其溶于水后的污染特性,在此基础上探讨了污染控制措施。结果表明:粒径<500μm的颗粒物占桥面沉积颗粒物总质量的50%,小粒径颗粒物在径流沉淀过程中不易去除;沉淀上清液中,小粒径颗粒物导致不溶性COD较高,其对水体的有机污染作用更强,以完全溶于水的离子型状态存在的重金属很少。沉淀上清液经简单过滤处理,SS、COD、重金属均有很好的去除效果,说明过滤可以作为桥面径流沉淀后出水进一步污染控制的有效手段。     

复合填料生物渗滤系统处理城市雨水径流的研究

为有效控制无锡市道路雨水径流面源污染,根据当地径流污染的特点,设计了能去除多种道路径流污染物的复合填料生物渗滤系统,进行污染雨水净化效果的试验研究.结果表明,系统对道路雨水中的悬浮性颗粒物(SS)、耗氧有机污染物(COD)和氮磷污染物均具有明显的去除效果;所有类型的复合填料生物渗滤系统对于SS均具有较高的去除率,能够达到90%以上;以活性炭填料为主的渗滤系统(GAC)对于COD和磷类污染物的去除效果相对较优,以沸石填料为主的渗滤系统(ZFM)对氮类污染物的去除效果相对较优.木屑在系统中的添加能够有效提高系统对氮类污染物的去除率;在系统中混合分散放置木屑的装填方式相较于集中分层的装置方式能够减少木屑溶出物的释放,可使系统达到更高的COD和氮磷污染物的去除效率.     

典型生活污水颗粒物粒径分布及沉降性能研究

为明确生活污水颗粒物粒径分布及沉降性能,采用颗粒分析仪测试了三个典型生活污水处理厂进水颗粒物粒径分布,通过静沉试验比较颗粒物分布变化及沉降性能,分析了沉砂作用对颗粒物的去除效果,获得了典型生活污水颗粒物分布的基本特性和静水沉降的一般规律.结果表明:进水颗粒物中位径为8～14μm,静沉后的中位径降至4～8μm,颗粒物总数...     

滇池流域富磷地区暴雨径流中磷素的沉降及输移规律

滇池流域的磷矿分布及其开采是导致滇池湖泊富营养化的重要原因.因此,本文对滇池流域富磷地区暴雨径流中磷素输出、输移过程中总磷含量与颗粒粒径的关系进行了研究.结果发现,不同土地利用类型的污染源在暴雨中的磷流失量差异性显著,呈现磷矿开采区>林地>台地的特征;暴雨径流水样沉淀8h后,TP浓度显著下降;两场暴雨径流水样中,平均63.3%的磷素随粒径<0.02mm的颗粒流失,其中,平均43.8%的磷素随粒径<0.008mm的颗粒流失;两场暴雨径流中,仅有1.5%的总磷从污染源经沟渠最终进入了河道.研究表明,径流中所含总磷以小于0.02mm的颗粒物形式流失,通过延长水力停留时间可以达到良好的沉淀去除效果,而沟渠系统在面源总磷污染的控制过程中起着重要作用.     

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。