填料对多孔沥青混合料非生化污染物水净化性能的影响

为了实现固废填料的再利用,同时提升多孔沥青混合料的水净化性能和可持续性,本文将矿粉、粉煤灰、硅藻土和赤泥四种填料引入路面材料,对多孔沥青混合料的水净化性能进行了研究。以上海地区地表径流污染物特性作为参考依据,通过室内配置污染物水样,进行人工降雨径流及污染模拟,探明了填料种类对多孔沥青混合料水净化性能的影响规律并揭示了其影响机理。结果表明,由于填料的孔隙物理吸附、滤网增强效应、碱浸出沉淀重金属(Fe3+、Pb2+),随着模拟降雨历时的延长,多孔沥青混合料对非生化类污染物的净化率均先增加然后逐渐趋于稳定;相对于矿粉而言,采用硅藻土和赤泥作为填料,显著的提升了多孔沥青混合料对非生化类污染物的净化率。     

重庆市城镇污水处理厂氧化沟工艺综合评价研究

选取化学需氧量(COD)、氨氮(NH_3-N)、五日生化需氧量(BOD5)、总氮(TN)、总磷(TP)、悬浮物(SS)为统计指标,对采用氧化沟工艺的重庆市城镇污水处理厂2015—2017年的出水水质进行了分析,结果表明:6项指标的达标率均在97. 8%以上,平均去除效率较高的是NH_3-N和BOD5,较低的是TN和TP;NH_3-N和BOD5去除效率比较集中,TN和TP去除效率则比较分散;由于受季节和进口浓度的影响,各项指标出水浓度离散程度较大,TP和TN出水浓度近似服从正态分布,出水水质95%的置信区间符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级标准,BOD5和COD出水浓度取决于出口水质中的还原性有机污染物的总量,除NH_3-N与TP之间呈负相关外,其余两两指标间均呈正相关。     

路面雨水水质特性及弃流试验

对10场典型降雨的路面雨水取样并检测,分析城市区域雨水径流的污染状况和水质变化规律.结果表明:降雨初期径流污染严重,路面初期雨水径流SS,COD,NH_3-N和TP最高质量浓度可分别达到410.00,282.40,11.18和1.20 mg·L~(-1);随着降雨的进行,污染物质量浓度逐渐下降,最后趋于稳定.在实地检测和理论分析的基础上,对路面初期雨水进行弃流工程模拟试验,初期雨水弃流量为3 mm时,路面雨水的COD,TP,SS和NH_3-N的削减率分别可达到48.15%,51.77%,56.91%和33.45%,可将初期雨水弃流作为路面雨水回用系统的一级处理,以改善不同降雨模式下的水质.     

基于减少路表径流污染的多孔沥青混合料设计

在明确路表径流污染主要评价指标的基础上,确定了可减少路表径流量的沥青混合料的目标空隙率,继而从多孔沥青混合料组成设计出发,研究不同空隙结构沥青混合料控制径流污染的效能和力学性能,从而提出多孔沥青混合料材料设计要点,为今后设计生态环保型透水路面提供参考。     

透水性沥青混合料目标空隙率的确定方法

为了有效减少路面地表径流,发挥透水性沥青路面的透水功能,明确空隙率、有效空隙率及渗透系数三者之间的关系,以便确定符合地域降雨特点的透水性沥青混合料目标空隙率,依据水量平衡原理和水力学理论,建立了基于有效控制路面地表径流的透水性沥青路面的渗透-蓄水简化模型。通过试验分析,明确了透水性沥青混合料的空隙率、有效空隙率及渗透系数有很好的线性相关关系。通过设计降雨量、透水性沥青路面计算面积和路面综合坡度等为计算参数,得到了透水性沥青混合料的目标空隙率计算方法。该方法能够针对不同地区的降雨特点,计算出满足透水功能的透水性沥青混合料的目标空隙率。     

人工地质体反滤层模型在人工湿地系统污水处理中的应用

通过开展人工地质体的长管试验和基质级配试验,检验人工地质体处理污水可行性和达到最优净化效果所需粒径组合与合理填料厚度。长管试验模仿反滤层结构,以石英砂和大理石砂等为填料组合多孔介质人工地质体,采用多阶梯设计,结果显示对COD、TP、TN、NH_4~+-N的有效去除率分别可以达到24.11%、61.23%、46.99%和81.79%。级配试验采用3级处理单元串联方式构建人工湿地试验平台系统,以石英砂、石灰岩颗粒和砾石为填料,按照不同基质配比和组合形成6组对照试验组进行试验,结果表明2号试验组对TP和COD的去除率最高,分别达到92.86%和64.59%;3号试验组对TN、NH_4~+-N的去除率最高,分别达到49.51%和11.08%;试验结果表明填料为5~10 mm粒径厚层砾石和单一粒径石灰石层颗粒条件下污染物去除效果更好。两期试验结果表明人工地质体反滤层设计对污水净化效果理想,具有广泛的推广意义。     

透水铺装改性基层对典型径流污染物动态除污实验研究

为提高透水铺装对雨水径流的净化作用,通过优选骨料和掺入添加剂的方法对透水铺装基层进行改性,制备了沸石基层、陶粒基层、掺粉煤灰砾石基层和掺膨润土砾石基层;同时制备一组传统砾石基层作为参照对比基层;并将改性后的基层和参照基层对雨水径流典型污染物COD、TP、TN、Cu~(2+)的削减作用进行了过滤吸附实验。实验结果表明,4种改性基层对污染物去除能力整体上较传统砾石基层均有一定程度的提高;但不同改性方法对污染物的去除效果差异较大。整体来看,掺膨润土砾石基层对污染物COD、TP、Cu~(2+)的去除效果最好;但在去除TN的实验中,除沸石基层外,其他基层对TN的去除效果皆不理想。研究结果表明,过滤除污实验中,掺入添加剂方面改性,掺膨润改性基层对于污染物削减效果最好;而掺入骨料方面,沸石改性基层去除效果最佳。建议将沸石作为骨料,膨润土作为添加剂制成改性基层,以最大化实现去除污染物的作用。     

北京市中心城区某沥青屋面和金属屋面径流污染特征

为评价不同类型屋面径流污染特征,通过2016～2018年雨季期间对北京中心城区某沥青屋面和金属屋面径流进行监测,分析其径流污染特征,并评价初期雨水弃流对径流污染的控制效果。研究结果表明,沥青屋面径流和金属屋面径流中化学需氧量(COD)、总磷(TP)和氨氮(NH+4-N)的事件平均浓度(EMC)均远高于《地表水环境标准》中Ⅴ类水的水质标准,总体略高于同类型屋面径流的相关研究报道;研究监测的6场降雨事件,沥青屋面径流中悬浮固体(SS)、COD、TP和NH+4-N的初期冲刷强度均高于金属屋面,在前期晴天数较高或降雨强度和降雨量较大时更为显著;通过提出的径流厚度和污染物排放率关系曲线方法,可定量评价不同初期弃流量对径流污染控制效果,金属屋面和沥青屋面径流弃流3 mm径流厚度后,可以有效控制(72. 75±20. 96)%和(80. 55±15. 94)%的SS污染负荷,以及(66. 91±21. 68)%和(85. 25±11. 28)%的COD污染负荷,弃流后径流污染控制效果较好;但按照3 mm径流厚度弃流后,仍不能一定保证弃流后径流中SS和COD浓度在国家相关规范要求的初期弃流后雨水径流污染物浓度范围内。     

河砂对径流污染物吸附效果试验研究

河砂是透水铺装、生物滞留池及树池等海绵城市建设用设施的主要原材料之一,对其吸附去除径流污染物的效果进行了试验研究。结果表明,随着污染物初始浓度的增加,河砂对COD、TN、TP、Cu的吸附量均呈现先增加后趋于平稳的趋势。当初始溶液浓度达到160 mg/L以上时,河砂对COD、TN、Cu的最大吸附量分别保持在1.83、1.19、1.22 mg/g左右,当初始溶液浓度达到80 mg/L以上时,河砂对TP的最大吸附量维持在0.50 mg/g左右。同时在去除率方面,河砂对小于20 mg/L的低浓度TN、TP的去除效果较好;当初始溶液浓度为100 mg/L时,河砂对COD的最高去除率为74%;不同初始溶液浓度下河砂对铜的去除率在77%~98%之间。结果表明,河砂对径流污染物均具有一定的吸附效果,尤其对重金属Cu的吸附去除效果最佳。这为进一步推广应用涉及以砂为原材料的海绵城市相关技术及设施提供了技术支持。     

不同尺度人工湿地对污染物及病原菌的去除效果研究

在上海市某区人工湿地中,选取了4个不同尺度的人工湿地工程进行水质监测,研究人工湿地全年对污染物及病原菌的去除效果.在稳定运行状态下,季节变化对于TP、细菌总数和粪大肠杆菌群的去除效果影响不大,但是对于CODCr和NH_3-N的影响作用比较大.4个人工湿地系统对于CODCr、NH_3-N、TP、细菌总数和粪大肠杆菌群均有较为稳定的去除效果,出水均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级B排放标准.     

人工地质体反滤层模型在人工湿地系统污水处理中的应用研究

本文通过开展人工地质体的长管试验和基质级配试验,检验人工地质体处理污水可行性和达到最优净化效果所需粒径组合与合理填料厚度。长管试验模仿反滤层结构,以石英砂和大理石砂等为填料组合多孔介质人工地质体,采用多阶梯设计,结果显示对COD、TP、TN、NH4+-N的有效去除率分别可以达到24.11%、61.23%、46.99%和81.79%。级配试验采用3级处理单元串联方式构建人工湿地试验平台系统,以石英砂、石灰岩颗粒和砾石为填料,按照不同基质配比和组合形成6组对照试验组进行试验,结果表明2号试验组对TP和COD的去除率最高,分别达到92.86%和64.59%;3号试验组对TN、NH4+-N的去除率最高,分别达到49.51%和11.08%;试验结果表明填料为5~10mm粒径厚层砾石和单一粒径石灰石层颗粒条件下污染物去除效果更好。两期试验结果表明人工地质体反滤层设计对污水净化效果理想,具有广泛的推广意义。     

公路沥青路面径流的水质特性

公路路面结构是影响路面径流污染的重要因素之一。为探讨公路沥青路面径流污染物的特性,对沪宁高速南京段沥青路面径流排水进行连续取样监测,采用单因子指数法进行评价。结果表明,高速公路沥青路面径流污物SS、COD、BOD5及重金属Cr、Ni、Pb、Cd都具有很强的污染性,且生物可降解性很差。     

不同介质组成的粗放型绿色屋面降雨出流水质

构建5个绿色屋面中试设施,考察不同介质组成的设施在实际降雨条件下出水水质状况并与降雨、沥青屋面径流、空白对照设施出水水质进行对比.结果表明,常用屋顶绿化复合介质设施的出流中,TP,NH4+-N和COD的平均质量浓度分别达到0.95,1.66,115mg·L-1,高于沥青屋面径流和空白对照设施的出水水质,使用无机复合介质和废弃物利用介质的设施出水水质优于对照屋面;从出水污染物质量负荷角度分析,使用上述3种类型介质的绿色屋面设施都不是TN,TP,TSS和COD的污染源,并能够减少雨水带来的NH4+-N负荷;绿色屋面设施植被层生长状况和出水中营养物质浓度呈现相关性,长势较好的设施出流中营养物质浓度较高;介质中添加给水厂污泥能够有效控制介质层P的淋失且不影响植物生长.     

人工湿地净化尾水效果的研究

采用种有美人蕉(Canna indica)的水平流和垂直流人工湿地对污水处理厂尾水进行处理,通过检测COD、TN、NO_(3-)-N、NH_(4+)-N、TP等指标分析探讨温度、pH和进水指标等因素对湿地系统净化能力的影响。COD、NH_(4+)-N、NO_(3-)-N、和TN去除率可分别高达66%、98%、62%和79%,其中NH_(4+)-N经湿地系统处理后可达到《地表水环境质量标准》(GB 18918-2002) I类标准。TN、NH_(4+)-N、TP在垂直流湿地系统中的去除率均高于水平流湿地系统,COD在水平流湿地系统中的平均去除率(53. 5%)却高于垂直流湿地系统(47. 3%)。通过对水平流和垂直流湿地净化尾水效果的分析比较,表明垂直流湿地系统比水平流湿地系统在净化尾水方面更具优势。此外,Pearson相关性分析表明人工湿地系统中进水NH_(4+)-N浓度和气温对TN、NO_(3-)-N和NH_(4+)-N的去除有显著影响。上述研究结果能为高效运用人工湿地处理污水处理厂尾水提供科学依据和技术指导。     

石家庄市区道路径流雨水污染特征调查

为保护地下水和城市生态环境,中国已经开始大规模建设海绵城市。海绵道路是海绵城市建设的重要组成部分。近些年,石家庄市政设计研究院提出了种植土碎石绿化带新型海绵道路结构,并已在石家庄市推广使用。入渗雨水水质是否符合标准,是否会污染地下水是这种道路结构设计中亟待解决的关键问题。为此,弄清石家庄市道路雨水径流污染情况对于石家庄市海绵道路结构设计及海绵城市建设都极为必要。为获得石家庄市道路雨水径流污染特征,在石家庄市南二环与裕翔街口、河北科技大学东门口、西二环与中山路口高架桥下和路边雨水井设置了4个采样点。这些采样点位于石家庄市区主干路上,涵盖了石家庄市区的东部和西部,基本代表了石家庄市区道路雨水径流的污染状况。从2017年3月到6月一共收集了6场雨水,选取典型、可代表石家庄市中小雨道路雨水径流污染物平均状况特征的5月3日的调查结果进行分析。用重铬酸钾法测试了道路径流雨水COD浓度;用钼酸铵分光光度法测试了TP浓度;用过硫酸钾消解-紫外分光光度法测试了TN浓度;用纳氏试剂分光光度法测试了NH3-N浓度;用滤纸过滤法测试了SS浓度;用电感耦合等离子体法测试了Zn离子和Pb离子浓度。根据测试结果,研究了降雨过程中道路径流雨水COD,TP,TN,NH3-N,SS,Zn离子和Pb离子浓度的演化规律。结果表明:石家庄市道路雨水径流污染物大致随降雨历时而衰减,降雨90min后渐趋稳定;污染物浓度与降雨历时之间近似呈负指数函数关系。基于调查结果,分别利用时间加权平均和雨量加权平均方法提出了石家庄市道路初期雨水径流和长历时道路雨水径流的污染物浓度特征值。石家庄市初期雨水径流设计质量浓度的时间加权平均法建议值:TN为14.49mg/L,NH3-N为10.93mg/L,TP为0.45mg/L,SS为651.00mg/L,COD为437.73mg/L;长历时道路雨水径流的污染物质量浓度值建议值:90min以内,TN为8.05 mg/L,NH3-N为5.60 mg/L,TP为0.59 mg/L,SS为559.22 mg/L,COD为237.96mg/L;90 min以后,TN为5.13 mg/L,NH3-N为4.11 mg/L,TP为0.58 mg/L,SS为422.67mg/L,COD为97.35mg/L。石家庄市初期雨水径流设计质量浓度的雨量加权平均法建议值:TN为14.40 mg/L,NH3-N为10.86 mg/L,TP为0.50 mg/L,SS为684.10 mg/L,COD为440.08mg/L;长历时道路雨水径流的污染物质量浓度值建议值:90min以内,TN为12.46mg/L,NH3-N为9.19mg/L,TP为0.52mg/L,SS为642.80mg/L,COD为363.92mg/L;90min以后,TN为5.13 mg/L,NH3-N为4.11 mg/L,TP为0.58 mg/L,SS为423.30 mg/L,COD为97.35mg/L。总体来看,雨量加权平均法获得的设计浓度值比时间加权平均法获得的结果略大。Zn离子和Pb离子在土壤中极难降解,且危害大,建议取30min时间加权质量浓度值作为初期径流雨水和长历时降雨道路径流雨水的设计浓度,Zn离子设计质量浓度建议值为0.67mg/L,Pb离子设计浓度建议值为0.11mg/L。     

生态透水混凝土对路面径流污染阻滞效果

作为典型的大孔隙铺装材料,生态透水混凝土不仅能够快速渗透路表雨水,防止积水产生,还能有效阻滞路表径流中携带的大量污染物。以目标孔隙率为20%、加入陶粒和硅藻土两种净化材料的生态透水混凝土为研究对象,以性能测试结果为评价指标,分析净化材料掺量对生态透水混凝土孔隙率、渗透系数的影响;以污染物去除率为检测指标,分析不同净化材料掺量对径流污染阻滞效果的影响并从微观层面加以解释;以污染物总量为控制指标,采用室内加速试验,模拟生态透水混凝土在8 a服役期内孔隙率、渗透系数及污染物去除率的变化规律,研究其在长期服役过程中结构孔隙的阻塞过程。研究结论表明,生态透水混凝土中陶粒的最佳掺量为10%,硅藻土的最佳掺量为20%;从物理电子显微镜和化学元素分布两个层面确认了生态透水混凝土对道路径流污染物良好的阻滞作用;随着生态透水混凝土模拟服役年限增长,其孔隙率和渗透系数均衰减,对各污染物的阻滞效果也有着对应的变化趋势。     

基于生物滞留的城市道路雨水滞蓄净化效果试验研究

生物滞留是一种有效的低影响开发雨洪管理措施,但国内缺乏系统试验研究和应用案例.通过持续4年的小试及中试试验,分析了系统对道路雨水的长期渗透性能、调控排放与净化效果.得出其渗透性能随处理雨水负荷时间的增加而下降;密集发达的植物根系和合理的填料颗粒级配对维持渗透性能具有重要作用;传统砂土填料的系统对径流持留、洪峰滞后及削减效果较好,积水时间可接受;对径流中氨氮、TN、TP、COD、BOD5、SS的平均浓度去除率在40％以上,COD、BOD5需要控制出水水质.基于试验结果的径流量和污染负荷削减能力估算表明生物滞留系统是一种有效的源头控制措施.     

透水混凝土阻滞路面径流污染物的效应

随密实型铺装的增长,道路径流污染日趋严重,而透水混凝土铺面是处治路面径流污染的有效措施。为针对路面径流污染特性,通过透水混凝土的制备与渗滤试验,研究了透水混凝土空隙率以及水力参数对其阻滞路面径流污染效果的影响;通过粒度分析解释其净化作用机理,研究了其阻滞路面径流污染的长效机制。结果表明,透水混凝土合理空隙率为20 %,对粒径范围在417~800 μm的悬浮颗粒物截留效果最佳;渗透系数与污染物净化率基本呈现负相关关系;提出了一种确定渗滤结构最佳清理时间点的方法。     

基于地下水回灌系统工程的原水预处理试验研究

针对采用FeCl_3絮凝沉降预处理河水原水后,注入功能性人工湿地系统,由经功能性湿地系统二次净化处理后,再由池塘入渗补给地下水的地下水回灌系统工程,利用单因素试验考察FeCl_3对绵远河水原水浊度、COD、TP、TN、NH_4~+-N污染指标的去除效率,分析三氯化铁投加量与沉淀时间对污染指标去除效果的影响。结果表明,FeCl_3试剂对浊度、TP的去除效果显著,浊度的最终去除率为94.507%~98.399%,TP的最终去除率为55.519%~95.130%;对COD、TN的去除效果较为明显,COD的最终去除率为29.869%~50.955%,TN的最终去除率为14.970%~65.945%;对NH_4~+-N的去除效果不明显,NH_4~+-N的最终去除率为5.714%~9.909%。污染去除率受污染的初始浓度、FeCl_3用量、静置沉降时间共同影响。总体而言,污染的初始浓度越大,其去除效率越高;污染浓度随时间增加而降低,去除率随时间增加而增大。相同时间内,FeCl_3浓度越大,去除率越高,污染降低越快;不同FeCl_3浓度达到相同污染去除率时,FeCl_3浓度越低,所需时间越长;FeCl_3浓度越高,所需时间越短。     

曝气与进水分流强化地下渗滤系统污水净化效果

地下渗滤处理系统(subsurface infiltration system, SIS)是以生态学原理为基础形成的好氧与厌氧相协同的污水生态处理技术。分别研究了曝气与进水分流对3种SIS中基质溶解氧(DO)和污水净化效果的影响,即:SIS A(无间歇曝气和进水分流系统)、SIS B(进水分流系统)、SIS C(有间歇曝气和进水分流系统)。研究结果表明:间歇曝气创造了基质50 cm深度的好氧环境,并没有改变基质80 cm和110 cm深度的缺氧或厌氧环境;在适当的分流比下,进水分流提高了反硝化作用,对化学需氧量(COD)、总磷(TP)和氨氮(NH_3-N)的去除效果没有显著影响;最佳分流比为1∶2时,SIS C对COD、TP、NH_3-N和TN去除率分别为:90.06%、93.17%、88.20%和85.79%;SIS C的去除率高于SIS A(COD:82.56%,TP:92.76%,NH_3-N:71.08%,TN:49.24%)和最佳分流比为1∶3时的SIS B(COD:81.12%,TP:92.58%,NH_3-N:69.14%,TN:58.73%)。