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。     

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.     

复合流人工湿地对生活污水深度处理的应用研究

采用复合流人工湿地对经二级处理后的生活污水进行深度处理,结果表明,复合流人工湿地对生活污水具有良好的深度净化作用,对NH3-N、TP、COD、BOD5的去除率分别达到72%、60%、80%和76%,出水水质基本达到了国家地表水Ⅲ类标准.     

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。     

利用淡水微藻对畜禽养殖废水的实验研究

以不同浓度的畜禽养殖废水为对象,研究藻菌体系对废水中的NH4+-N、TP和COD的去除效果。结果表明:藻菌体系对不同浓度的畜禽养殖废水的处理效果不同,当废水中NH4+-N、TP和COD浓度分别小于44.4 mg/L、6.4 mg/L和500 mg/L时,藻菌微生物的生长速度快、生物量大,对废水处理效果好;当处理时间为6 d时,NH4+-N、TP和COD的去除率分别大于90%、84%和80%,该实验结果为构建高效藻类塘提供理论依据。     

引黄水库水人工湿地预处理效能研究

采用上下回流式人工湿地系统处理引黄水库水,同时考察了水力负荷、水力停留时间、温度以及植物的生长状况等对人工湿地系统处理效果的影响.结果表明,上下回流式人工湿地系统对引黄水库水有较好的处理效果,COD、TP 、TN、NH4+-N 、NO3--N 、NO2--N的平均去除率分别为56.61%, 51.35%, 59.84%, 56.39%, 61.17% 和69.14%.按照国家地表水环境质量标准(GB3838-2002),经过该湿地系统处理后,出水COD平均值达到Ⅰ类水质标准;出水TP平均值达到Ⅱ类水质标准;出水TN平均值达到Ⅳ类水质标准;出水NH4+-N平均值达到Ⅱ类水质标准.另外,研究表明, 本系统在水力停留时间为3 d时,水力负荷为0.2 m/d处理效果最好,温度的变化与污染物的去除率呈正相关关系,植物生长旺盛程度直接影响着整个系统的处理效果.     

木屑强化生物滞留池对径流中营养物质的长期有效去除

生物滞留设施出水通常含有较多淋出的营养物质,降低了其用作景观水体补充水的价值.采用硬木屑作为生物滞留设施基质的有机成分,以降低基质中的营养物质含量,同时强化设施除氮能力.通过连续2年的现场实验,考察设施出水中污染物的含量及其变化,分析影响设施出水水质的因素,并考察营养物质减少可能造成的对植物生长的影响.结果表明,设施出水中氮(N)和磷(P)均得到有效控制,质量浓度远低于污水再生利用能够达到的出水平均质量浓度.在连续2年的运行过程中,基质中木屑降解淋出量减少,设施出水化学需氧量(COD)和总磷(TP)平均质量浓度下降至10.88和0.08 mg·L~(-1),出水总氮(TN)质量浓度没有明显变化,平均质量浓度为2.72 mg·L~(-1).使用发酵木屑作为基质有机组分可在减少生物滞留设施出水中有机物与营养物质淋出的同时,稳定提供设施脱氮需要的碳源,设施出水可为城市河道提供优质的补充水源.     

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。     

水泵强制排水系统合流制溢流的污染源解析

在对上海市某截流式合流制系统服务范围内的地表径流、生活污水、雨天截流、溢流的水质与水量进行同步监测的基础上,根据排水管网水力模型确定系统储存的生活污水量,采用输入输出质量平衡法初步分析了该系统雨天总出流（溢流加截流）与溢流过程的SS、NH4+-N来源,结合降雨特性比较分析了雨天总出流、溢流的污染源解析结果的差异：与雨天总出流的污染负荷构成相比,2012年6场降雨溢流事件的溢流SS、 NH4+-N负荷中,地表径流的贡献率分别下降了10.2%～25.1%、4.5%～11.0%,生活污水贡献率分别降低了0.3%～1.5%、6.0%～30.7%,管道沉积物贡献率则分别增长了11.2%～25.4%、6.8%～37.2%。研究成果直接确定了对水体造成危害的溢流污染的来源,为CSO污染控制、城市水环境保护策略的制定提供了依据。     

分段进水生物接触氧化工艺净化河道水质的旁路示范工程研究

针对滇池流域污染最严重的大清河,采用分段进水生物接触氧化工艺(SBCOP)开展河道水体的旁路处理示范工程研究.SBCOP示范工程的设计规模为1000m3/d,水力停留时间(HRT)为4.75h.2007年11月至2008年3月冬旱季期间,根据气候和进水水质条件调节分段进水比和气水比,示范工程共计运行了3种工况.研究结果表明: SBCOP示范工程对COD和NH+4-N具有较好的去除效果,平均去除率为37.7%和32.9%,1∶1∶1的分段进水比利于去除COD和NH+4-N,NH+4-N去除率随进水NH+4-N浓度升高而降低; 受到低温、低碳源、高进水DO浓度和生物膜生长不佳等因素影响,TN去除效果较差,平均去除率为10.5%; TP的平均去除率为13.7%,由于示范工程未设排泥设施,TP的去除主要依靠底泥吸附和水绵吸收来实现,及时清除底泥和死亡的水绵利于去除TP.进水为滇池湖水时,气水比为2∶1可以维持一定的去除效果.     

海绵城市雨洪控制中雨水径流水质变化规律分析

在充分利用水资源的理念下,对海绵城市某公司不同取样点的雨水水质进行检测。介绍了研究区域的详细情况,给出雨水采集方法、实验方法和水质指标检测方法。选择研究区域4个不同下垫面的屋面和路面作为雨水取样点,分析了雨水径流水质随降水时间的变化规律、雨水径流水质随降水强度的变化规律和不同下垫面影响下雨水径流水质变化规律。结果表明,降雨初期雨水污染程度较高,雨洪控制中衡量雨水径流水质指标含量相对较高;随着降雨时间的增加,水质逐渐好转并最终趋于稳定;短时暴雨和强度消耗时长降雨相比,径流污染负荷明显更高;舍弃前10 min的初期径流雨水后,水质明显更好,说明海绵城市雨水利用潜力很高,可作为第二水源。     

Pollutants in stormwater runoff in Shanghai （China）： Implications for management of urban runoff pollution

Runoff samples were collected from four functional areas (traffic, residential, commercial and industrial) and four roof types (old concrete,new concrete, old clay and new clay) in central Shanghai, China, during rain events. The event mean concentrations (EMCs) of three forms of nitrogen (NH4+―N,NO3-―N,NO2-―N) and the temporal variations of total phosphorus (TP) were then measured to evaluate the effects of runoff from different areas on water quality management. The results revealed that the TP levels varied significantly in the samples collected from different functional areas and roof types during rain events. In addition, although the NO3-―N and NO2-―N concentrations in runoff remained well below the fifth class values of the national surface water quality standards, the NH4+―N levels were 1.36, 1.17, 1.10 and 0.85 times higher than the standard value in samples collected from commercial, traffic, industrial,and residential areas, respectively. Similarly, the concentrations of NH4+―N in samples collected from old concrete, new concrete,old clay and new clay roofs exceeded the fifth class standard by 6.66, 5.72, 4.32 and 3.32 times, respectively. And the NO3-―N levels were 1.86 and 1.53 times higher than the standard values in runoff samples collected from new and old concrete roofs, respectively.     

北方高校校园雨水径流控制与景观设计

以高校校园雨水管控和景观融入为目标,利用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)模拟北方校园夏季雨水径流过程,对比分析不同低影响开发(low impact development,LID)设施布设前后对高校径流、洪峰流量削减控制效果,并探讨校园雨水生态景观构建的策略.以东北农业大学为研究对象,设计包含下凹绿地、绿色屋顶及透水铺装所组成的4种LID情景方案,模拟不同降雨重现期下雨水径流过程.结果表明:3种LID设施均对径流、洪峰流量具有调控削减效果,且在低降雨重现期时取得控制效果最佳;单项设施中透水铺装径流量控制效果最优,下凹绿地洪峰流量削减效果最佳;LID组合布设优于单项设施的控制效果.依据结果分析,选择LID组合布设方案,对校园景观进行改造设计.研究结果既可为北方校园LID设施的布设选择应用提供依据,也可为海绵校园雨水生态景观构建提供参考.     

绿色屋顶技术控制城市面源污染应用研究进展

应用绿色屋顶技术控制城市面源污染在欧美国家已得到广泛认同和应用,但在国内尚处于起步阶段.根据国内外最近几年的研究情况,从绿色屋顶消减暴雨径流、绿色屋顶径流水质、绿色屋顶构建方法等方面详细介绍了绿色屋顶技术在控制城市面源污染中的应用研究情况.研究结果表明,建立绿色屋顶暴雨径流消减量与影响因子的映射关系仍需要大量的、长期的研究;植物生长介质的理化性质是影响绿色屋顶径流水质的关键.在国内构建绿色屋顶,应遵循构建目的多元化的原则,逐步建立起适合国内国情的新的绿色屋顶构建导则,其中,植物生长基质搭配方式和植物选取是需要重点明确的问题.     

绿色屋顶技术控制城市面源污染应用研究进展

应用绿色屋顶技术控制城市面源污染在欧美国家已得到广泛认同和应用,但在国内尚处于起步阶段.根据国内外最近几年的研究情况,从绿色屋顶消减暴雨径流、绿色屋顶径流水质、绿色屋顶构建方法等方面详细介绍了绿色屋顶技术在控制城市面源污染中的应用研究情况.研究结果表明,建立绿色屋顶暴雨径流消减量与影响因子的映射关系仍需要大量的、长期的...     

既有工业建筑屋面雨水低影响开发典型技术及效果

既有工业建筑屋面与普通屋面相比,单体屋面面积普遍较大,造成雨水径流总量大,洪峰流量高,且由于屋面材料及生产类型的不同产生了不同的雨水水质污染。基于此,研究分析了适用于工业建筑屋面雨水的低影响开发典型技术,包括绿色屋顶、雨水花园和屋面雨水收集等。总结了典型技术对径流总量、洪峰延迟及雨水水质净化等方面的控制效果,并进行了适用性评价,为既有工业建筑进行低影响开发提供了技术支撑。     

不同屋面雨水径流中PAHs污染特性对比分析

对南京市典型沥青屋面、瓦屋面径流中PAHs含量进行了9场降雨事件的现场取样监测,对比分析了2种不同屋面径流中PAHs的EMC值及其各组分的浓度,并对其初期效应及影响因素进行了分析和探讨.结果表明,沥青屋面径流PAHs污染较严重,其平均浓度为4 261.7 ng/L,而瓦屋面径流PAHs平均浓度仅为351.2 ng/L.沥青屋面、瓦屋面径流中PAHs均以4环组分为主,沥青屋面径流中3环组分占较大含量,而瓦屋面径流中5环和6环PAHs浓度仅次于4环PAHs.大多数降雨事件中总PAHs及各组分均存在较显著的初期效应;前期晴天数对PAHs在屋面的累积影响最大,瓦屋面径流PAHs含量受降雨强度影响较大,而沥青屋面径流PAHs含量受降雨量影响较大.     

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。     

深圳河湾流域溢流污染规律及其对海湾水质的影响

以深圳河湾流域为研究对象, 基于流域降雨径流污染?沿河截排系统溢流?海湾水动力水质联合模型, 分析研究区溢流污染输出的时空变化规律及其对海湾水质的影响。结果表明, 全年流域主要污染源为污水处理厂尾水污染和溢流污染; 溢流污染占入河湾总污染负荷的30%左右, 雨季升至50%左右, 成为深圳河湾流域雨季最主要的污染源; 溢流污染负荷季节差异性显著, 雨季占全年总负荷的85%以上; 溢流污染负荷随降雨量增加而增加, 当降雨强度相差不大的时候, 雨前干旱时间越长, 溢流污染负荷越大; 深圳湾内湾水质比外湾差且波动更明显, 雨季内湾及湾中水质比旱季差且波动更大; 在场次降雨情况下, 内湾水质波动受溢流污染冲击影响最严重, 湾中及外湾水质波动主要受潮汐作用影响; 在降雨重现期为0.25~0.5 年(2小时降雨约45~60 mm)时, 深圳湾水质超标最明显, 水质受溢流污染冲击影响的持续时间为12~20天。