3种草皮缓冲带对农田径流污染物的净化效果及其最佳宽度研究

通过对照试验,研究了百慕大、白花三叶草和高羊茅3种草皮缓冲带对农田径流污染物的净化效果.结果表明,空白对照带对径流水SS几乎没有去除效果,百慕大草皮缓冲带对径流水SS的去除率最高,达84%.其次为白花三叶草和高羊茅草皮缓冲带,对径流水SS的去除率分别为81%、73%;进水TN质量浓度在10 mg/L以内时,3种草皮缓冲带出水TN质量浓度都低于2mg/L,均达到<地表水环境质量标准>(GB 3838-2002)V类标准;进水TP质量浓度为0.54～1.50 mg/L时,3种草皮缓冲带出水TP质量浓度均为0.08～0.34 mg/L,也均低于GB 3838-2002V类标准规定的限值;3种草皮缓冲带径流水SS去除率和沿程距离具有显著的相关性,在径流水SS去除率为80%时.通过计算可知3种草皮缓冲带的最佳宽度为16.1～20.4 m.其中百慕大草皮缓冲带最低,为16.1 m.     

不同草皮构建的湖泊缓冲带对污染物的净化效果研究

选择宜兴地区常见的3种草皮百慕大(Cynodon dactylon)、白花三叶草(Trifolium repens)、高羊茅(Festuca arundinacea),利用自行设计的实验装置模拟构建草皮缓冲带,并模拟宜兴地区降雨时产生的汇流过程和雨量进行太湖缓冲带对陆域面源污染物的净化效果研究.结果表明,草皮缓冲带能有效地截留径流中的SS,3种草皮缓冲带的径流对SS的去除率为百慕大缓冲带＞三叶草缓冲带＞高羊茅缓冲带＞空白对照(不种植草皮的空白土壤),且沿程去除效果增强;草皮缓冲带的渗流对TN、NH3-N、TP净化效果均显著(p＜0.05)高于径流;3种草皮缓冲带在试验槽前0.9m处的污染物去除效果最为明显,湖泊缓冲带的宽度与其污染物截留效果呈正比;总体来说,草皮生物量与其构建的湖泊缓冲带的污染物去除率呈正相关,三叶草和百慕大有较大的地上生物量,其构建的缓冲带表现出较高的污染物去除率,而高羊茅的地上生物量相对较小,其构建的缓冲带污染物去除率也相对较低.     

污染负荷及植被生物量变化对缓冲带污染物净化效果的影响

模拟上海地区农业面源污染和降雨特征,进行缓冲带污染物净化效果和植被生物量监测试验研究。结果表明：植被缓冲带对径流污染物质的净化效果明显高于空白对照,百慕大缓冲带SS截留率最高,达到74％;白花三叶草对TN、TP的净化效果最好,去除率分别为28％和25％;百慕大和白花三叶草生物量最大,栽种当年9月份,两者地上部分的生物量鲜重分别达到了6.14和6.49 kg/m²,百慕大生长速度最快,当年9月份生物量几乎达到5月份的6倍;植被生物量增长明显提高了缓冲带截留径流污染物的效果,缓冲带SS截留率与生物量成显著线性相关,而污染负荷变化对缓冲带污染物净化效果的影响很小,明显弱于植被种类和生物量的变化。     

高效旋流分离-生态砾间接触氧化联合装置处理初期雨水径流应用研究

设计高效旋流分离—生态砾间接触氧化联合装置处理初期雨水径流。确定高效旋流分离器的最优进水压力为0.03MPa,生态砾间接触氧化装置的最优水力停留时间(HRT)为8h,模拟初期雨水SS、COD、TN、氨氮和TP的去除率分别达到93.00%、91.00%、74.00%、95.00%和83.00%。该联合装置主要通过离心力作用,填料层吸附和过滤作用,微生物的同化和异化作用,植物根系的吸收、截留和降解作用将污染物去除。构建中试系统应用至实际初期雨水径流的处理,中试系统运行稳定,出水SS、COD、TN、氨氮和TP平均分别为89.00、42.00、3.97、1.84、0.42mg/L,有效削减初期雨水径流污染物的排放量,从而缓解天津市滨海新区的面源污染。     

集水花坛对农村区域初期地表径流的净化效果

针对农村集中居住区地表硬化,高氮磷浓度的初期地表径流直排进而污染附近河道的问题,设计了"集水花坛-拦截沟"组合工艺,研究了4个不同水力停留时间(HRT)下处理初期地表径流的净化效果。结果表明:"集水花坛-拦截沟"组合工艺利用植物吸收、微生物降解及基质层吸附拦截的综合作用,有效降低了农村初期地表径流中的污染物浓度;在4种HRT条件下,该组合工艺均可快速去除径流水体中的悬浮物SS,去除率达96%以上;当HRT为3 d时,该组合工艺能够显著降低径流水体中的TN、TP及COD值,去除率分别达到90%、90%和75%以上,且出水TN和COD达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类水标准,TP浓度达到V类水标准。以上结果可为农村初期地表径流的处理提供技术参考和数据支撑。     

2种改良土壤渗滤系统对降雨径流中氮的去除

为研究改良土壤渗滤系统对降雨径流中不同形态氮(NH+4-N,NO-3-N,NO-2-N,TN)的去除效果及径流中氮负荷对氮去除率的影响,实验分别以聚氨酯泡沫和人工草皮为改良材料,以降雨径流中的氮为处理对象进行室内模拟研究。结果表明,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统及草皮土壤渗滤系统对TN,NH+4-N均具有较好的净化效果,并表现出良好的耐冲击负荷能力。TN平均去除率分别为72.65%和71.07%,NH+4-N平均去除率分别为98.10%和99.09%。2种渗滤系统对NO-3-N去除效果均较差,表现为-420.07%和-171.66%的负去除率。聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对NO-2-N的平均去除率为87.29%,高于草皮土壤渗滤系统53.77%的平均去除率。总体上,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对径流中氮的去除效果优于草皮土壤渗滤系统,具有较好的应用前景。     

生物滞留池对屋面径流基本污染物的控制

快速的城市化导致不透水性下垫面急剧增加,进而加剧了径流污染,尤其是屋面径流污染。生物滞留池作为低影响开发理念的核心措施之一,对径流的净化效果显著。以屋面径流为控制对象,设计了3个生物滞留池用于探究不同土壤层厚度和不同进水方式对生物滞留池出水的影响。结果表明,实验收集的屋面径流污染严重,COD和TN为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)劣Ⅴ类。经生物滞留池处理后发现,3个生物滞留池对悬浮物(SS)的去除效果较好,去除率为92.2%～98.7%,装填20cm土壤的表层进水生物滞留池较装填15cm土壤的生物滞留池出水污染物浓度低。装填20cm土壤的表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD、TN和TP的去除能力总体相当,表层进水和侧向进水的生物滞留池对COD的去除率分别为91.7%、90.4%,对TN的去除率分别为93.8%、86.5%,对TP的去除率分别为70.1%和72.7%。     

四种植物潜流人工湿地脱氮除磷的研究

分别以薏苡、风车草、茭白和美人蕉为植被构建潜流人工湿地(植物床),研究其对生活污水氮磷的净化功能及其去除率与水力停留时间(HRT)的变化规律.研究结果表明,各种植物床对TN、TP的去除率随HRT的延长而增加,不同植物床的脱氮除磷效果是不同的.美人蕉植物床对TN的去除效果最好,HRT为3 d时,TN去除率为56%;HRT为6 d时,TN去除率达76%.茭白植物床对TP的去除效果最好,HRT为3 d时,TP去除率达76%;HRT为6 d时,TP去除率达93%.其他植物床也有较好的脱氮除磷效果.各种植物床处理后出水TN、TP均较低, HRT为2 d时,出水TN均低于<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)一级标准A标准;HRT为5 d时,出水TP均低于二级标准,其中茭白、美人蕉植物床处理后出水TP低于一级标准B标准.4种植物构建的潜流人工湿地对TN、TP的去除均满足一级反应动力学方程,且相关性显著.     

渗排植被浅沟应用于处置路面径流案例分析

针对非点源径流污染问题,在对渗排植被浅沟的构造、场地布置原则、设计流量、水力计算及主要参数等分析的基础上,以廊坊市大皮营渠沿线雨洪控制利用工程中新型植被浅沟处理路面径流为例,从水质净化及径流削减两方面考察了浅沟的运行效果。结果表明,渗排浅沟对小降雨事件能发挥较好的径流削减效果,其径流削减百分比随进水流量的增加减小。相比于传统传输型植被浅沟,径流中SS、TP得到了有效去除,COD、NH+4-N则由于其溶解性较强而去除率提升幅度不高。     

透水路面结构对雨水持蓄及污染控制的影响

透水路面作为低冲击开发(LID)的一种重要应用措施,被认为是解决现代城市洪涝灾害、水质恶化的重要措施之一。不同透水路面结构对雨水径流的水量水质有不同的作用和影响。为此,依据天津的降雨及下垫面的具体情况建立了草皮砖,透水花砖及透水沥青3种路面结构的小试装置,采用5种降雨模式对其进行实验。结果表明,3种透水路面结构对雨水径流都有较好的削减作用,其中草皮砖结构对雨水的持蓄能力最强,各透水路面结构的总磷(TP)和化学需氧量(COD)去除率分别在90%和50%左右,草皮砖和透水沥青的总氮(TN)去除率在60%以上。