透水混凝土铺装基层3种骨料对典型径流污染物吸附效果比较

为提高透水混凝土铺装基层对雨水径流污染物的削减作用,通过优选骨料的方法对透水混凝土铺装基层进行功能强化研究,采用静态吸附等温试验对3种骨料开展了试验。研究表明,采用沸石骨料对雨水径流污染物削减效果最好,沸石对径流主要污染物COD、TP、TN、Cu的理论饱和吸附量分别为8.612、1.848、3.932、7.032 mg/g。沸石和陶粒相较于砾石对径流污染物COD、TP、Cu的吸附能力分别提高了51%和14%、61%和34%、87%和58%,沸石对于TN的吸附远高于陶粒和砾石,所以,对骨料进行优选后可以提高基层的除污能力,为透水混凝土铺装的扩大应用提供创新方法,同时为海绵城市的建设提供技术支持。     

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。     

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。     

基于弱渗水土质含渗透管的透水铺装水量控制

对于土壤渗透能力较弱地区,常规透水铺装的应用效果有待提高。通过试验研究了适用于弱渗水土质的含渗透管的新型透水铺装对雨水径流水量的控制作用。实验表明:含渗透管的透水铺装比普通路面及常规透水路面的产流时间均有延长,增加百分比介于50.0%~200.0%之间;含渗透管的透水铺装比常规透水路面在洪峰流量削减方面效果显著,洪峰流量削减率提高了9.4%~43.7%;相比常规透水路面,含渗透管的透水铺装路面雨水径流深度减少了20.83%~66.67%。研究表明:在弱渗水土质地区,利用含渗透管的透水铺装对雨水径流的水量控制效果明显,优于常规透水路面,开拓了弱渗水土质地区透水铺装研发的思路。     

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。     

基于弱渗水土质含渗透管的透水铺装的水量控制研究

对于土壤渗透能力较弱地区,常规透水铺装的应用效果有待提高。通过试验研究了适用于弱渗水土质的含渗透管的新型透水铺装对雨水径流水量的控制作用。实验表明:含渗透管的透水铺装比普通路面及常规透水路面的产流时间均有延长,增加百分比介于50.0%~200.0%之间;含渗透管的透水铺装比常规透水路面在洪峰流量削减方面效果显著,洪峰流量削减率提高了9.4%~43.7%;相比常规透水路面,含渗透管的透水铺装路面雨水径流深度减少了20.83%~66.67%。研究表明:在弱渗水土质地区,利用含渗透管的透水铺装对雨水径流的水量控制效果明显,优于常规透水路面,开拓了弱渗水土质地区透水铺装研发的思路。     

下沉式绿地对雨水径流污染物的削减效果及影响因素分析

为探究下沉式绿地对雨水径流污染物的削减效果及影响因素,采用室外种植箱的方式进行模拟试验,研究不同植物配置、不同下垫面雨水径流、不同土壤层厚度以及不同污染物浓度对下沉式绿地削减污染物的影响。结果表明,不同植物配置的下沉式绿地对削减NH+4-N的影响差值为9.6%,即依次:高羊茅(57.3%)三种混合植物(55.0%)鸢尾(50.4%)鼠尾草(47.7%);对削减TP的影响差值为5.3%,即依次:高羊茅(56.4%)三种混合植物(54.4%)鼠尾草(53.8%)鸢尾(51.1%);对削减COD的影响差值为8.9%,即依次:三种混合植物(39.4%)高羊茅(37.8%)鸢尾(33.1%)鼠尾草(30.5%)。不同植物配置的下沉式绿地对重金属(Cu、Zn、Pb)的削减效果很好,达95%以上。下沉式绿地对三种下垫面雨水径流污染物的削减效果依次:硬质屋顶沥青路面绿地;不同土壤层厚度和污染物浓度对下沉式绿地削减常规污染物的影响呈正相关,对下沉式绿地削减重金属的影响不大。因此,本研究可为下沉式绿地在控制雨水径流污染问题提供一种优化途径的新思路。     

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.     

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。     

基质组配、填充方式及水力负荷对生态滤坝净化效果的影响

为提升生态滤坝净化能力，选取砾石、沸石、陶粒、蛭石4种基质，进行基质组配、填充方式及水力负荷等多情景下的污染物(COD、氨氮、总磷)去除效果试验。试验结果表明：砾石+陶粒组配方式去除COD效果最好，而去除氨氮和总磷效果最好的组配方式是砾石+沸石；砾石和沸石均匀混合有利于COD的去除，而砾石在前沸石在后的填充方式是去除氨氮和总磷最高效的填充方式；随着水力负荷的增大，3种填充方式下COD和总磷的去除率均呈现递减趋势，均匀混合填充方式下氨氮的去除率呈现递减趋势而分层填充方式下氨氮的去除率呈现先增大后减小趋势。     

常州市不同下垫面污染物冲刷特征

为研究城市硬化下垫面降雨径流对污染物的冲刷特征, 选取常州市5类典型硬化下垫面, 采样监测2015年3-8月期间6场降雨径流及污染物浓度变化过程, 得到以下结果。1) 地面径流污染物EMC均值高于屋面径流; 地面径流SS和COD浓度超过水质标准Ⅴ类1.34倍和2.59倍; 屋面径流COD和TN浓度超过水质标准Ⅴ类1.8倍和 2.6倍。屋面径流中溶解态COD和TN分别占全量的72.78%和57.99%; 地面径流溶解态TN占全量的61.59%。2) 径流初期污染严重, 随着降雨过程逐渐降低, 最终趋于稳定。各下垫面污染物初期浓度从大到小依次为水泥地面、沥青地面、铺装地面、平屋面、斜屋面。冲刷过程中, 随雨强增大, 各下垫面污染物浓度升高, 呈波动式变化。各下垫面污染物均有冲刷初期效应, 下垫面初期冲刷强度从强到弱依次为平屋面、斜屋面、水泥地面和沥青地面。前期降雨强度越大, 污染物初期浓度越大, 初期效应越显著。降雨强度为大雨时, SS 浓度呈指数型衰减。降雨强度为小雨时, SS浓度先稳定, 随着降雨变密集开始逐渐减小。降雨强度为暴雨, 但降雨过程集中在中后期时, SS浓度呈先增大随后减小的趋势变化。3) 指数冲刷模型对屋面和水泥地面污染物径流冲刷模拟效果较好, 斜屋面、平屋面、水泥地面全量污染物冲刷系数分别为0.871, 0.765和0.025 mm⁻¹, 屋面冲刷强度远大于地面。斜屋面溶解态COD与颗粒态COD冲刷系数相近, 冲刷强度大。平屋面、水泥地面的颗粒态COD冲刷系数均大于溶解态COD, 颗粒态COD冲刷强度更大。     

再生骨料混凝土配制透水路面砖

通过理论计算和试验分析,揭示骨灰比、砂率和水灰比对再生骨料透水混凝土力学性能和透水系数的影响规律.采用功效系数法得出再生骨料透水混凝土配合比控制参数,即骨灰比为3.5,砂率为15%,水灰比为0.34.通过优选配合比参数,得到具有良好透水性能的再生骨料透水混凝土路面砖,其抗压强度可达到20MPa以上;降低透水能力的要求,则其强度可以满足JC/T 466-2000混凝土路面砖标准的要求.     

改性沸石粉去除污水中低浓度氨氮的研究

对天然沸石粉及其改性后对水体中低浓度氨氮的吸附去除进行实验研究,发现当吸附时间是90min,废水pH值为5左右时,天然沸石粉的氨氮去除率达54.77%,吸附氨氮的效果最好;天然沸石粉在100℃下,经0.3 mol/L的氯化钠溶液改性效果最好,改性沸石粉在吸附时间60 min,pH为5时,氨氮去除率达98.85%,吸附氨氮的效果最好。综合比较在各自最优工艺条件下,最佳改性后的改性沸石粉是天然沸石粉吸附氨氮的1.81倍。     

城市绿地对雨水径流污染物的削减作用

采用模拟城市绿地和降雨系统装置研究城市绿地对径流雨水污染物的削减作用,通过对降雨过程及降雨后装置内土壤微生物数量、生化作用强度及土壤性质的分析,初步研究了城市绿地对雨水径流污染物的削减作用机理.结果表明：在2 h的降雨过程中模拟绿地对雨水中COD_Cr、氨氮、硝态氮、总氮和总磷的平均削减率分别为41.3％,44.1％,38.5％,38.2%和39.0％.随着降雨时间的延长,削减率逐渐降低.绿地系统对径流污染物的去除是生物与非生物共同作用的结果.在降雨过程中污染物的去除主要依靠土壤及植物根系的吸附、过滤和截流作用,降雨后的5～8 d内土壤微生物的生化作用最强,并且土壤有机质、总氮和总磷含量逐渐降低,主要进行的是微生物对吸附于土壤颗粒表面的污染物的分解作用.两周后总氮和有机质在土壤中还有一定的累积,总磷含量基本达到降雨前的水平.     

糠醛吸附干燥过程中的吸附剂选择

室温下在实验装置上用工业吸附剂（活性炭、硅胶、氧化铝、沸石）对工业糠醛进行吸附干燥,测定出各种吸附剂的吸附容量及动态附量。在此条件下,糠醛的最大干燥程度在９３．５％～９８．２％之间。最有效的吸附剂是ＮａＡ型沸石,它以较高的动态吸附、较低的结焦性、较高的稳定性（２０个周期）优于其它工业吸附剂。     

水泥路面板再生集料基层沥青路面性能预测

通过室内试验分析了旧水泥路面板再生集料的技术指标,获取再生集料半刚性基层相关性能。研究结果表明旧水泥路面板再生集料具有良好的路用性能。在此基础上,笔者运用路面设计软件AASHTO 2002 M-E PDG对再生集料半刚性基层沥青路面进行性能预测,讨论新建沥青路面结构组合的可行性,从而为实际工程应用提供理论依据。     

骨料对透水混凝土性能的影响

试验研究了骨料品种、骨料粒径对透水混凝土主要性能的影响。试验结果表明：在相同骨料粒径的情况下,由碎石骨料配置的透水混凝土总孔隙率和透水系数明显大于卵石骨料配置的透水混凝土,碎石的强度变化幅度比卵石的变化幅度明显;随着骨料粒径的增大两种骨料配置的透水混凝土的孔隙率、透水系数均有所增大,在同一配合比情况下,随着骨料粒径的增大透水混凝土的强度呈非线性变化,且存在最佳粒径尺寸。