基于“海绵城市”理念下生物滞留设施的进展教案分析.doc

基于“海绵城市”理念下的研究进展 图1 雨水花园 图2 生物滞留设施典型结构 2 生物滞留对水质净化效果 2.1对氮的去除效果 LucasW C,GreenwayM[10]研究得出生物滞留技术对NH+4 - N的去除效果最好, 去除率大多在70%以上; 分析认为生物滞留系统中硝化反应的发生以及土壤颗粒的吸附作用对氨氮的去除起到了重要作用。对TN的去除率大多在30%—60%; 对NO-3 - N 的去除效果最不稳定, 去除率为54%-90%。 2.2对SS的去除效果 通常情况下, 在沉淀和过滤的作用下, 运行稳定、成熟的生物滞留系统对SS的去除非常有效。针对SS的去除率较低或出水负荷高于进水的情况, 在[10-11]中提到可能是填料填充时间较短, 在没有完全稳定的情况下细骨料被冲出造成的。 2.3对磷的去除效果 系统中的磷主要通过植物吸收、微生物同化及填料吸附过滤去除, 其中填料起到主要作用。粘粒含量较高的粘土对磷的吸附效果较好,但粘土含量过高会影响系统的渗透性能。为了提高生物滞留系统对TP的去除能力,Fletcher[11-12]等发现填料未添加腐殖土时( TP含量为150mg /kg) , 对P的去除率高达86% ~88%, 而添加腐殖土后( TP含量达380 mg /kg )出现了严重的淋洗现象, 这表明添加有机质造成填料中磷本底值过高, 反而使出水水质恶化, 因此应严格控制有机质的添加量。此外, 粘粒含量较高的粘土对磷的吸附效果较好 , 但粘土含量过高会影响系统的渗透性能。 所以要根据当地的降雨量、雨水水质、地势等情况选择合适的填料以及合适的填料比例。不同地区这些参数不一样。但是可以通过实验给出情况相似地区的参数值范围。 2.4重金属和其他污染物去除 对重金属的去除效果：有关资料提到生物滞留系统对Cu、Pb、Zn、Cd等4种金属的去除率都很高, 平均去除率在60% 以上, 绝大部分重金属在填料表层20—25 cm 内被去除, 颗粒态金属被过滤截留吸附, 溶解态金属则被吸附或被植物吸收。有关资料证明提到，在装置底部设置淹没厌氧区及添加碳源的方法对于持续干旱条件下重金属的去除同样有效, 对Cu 的去除率提高了12%, 取得最佳去除效果的淹没厌氧区深度是450 mm 或600 mm。长期运行的生物滞留系统, 由于表层重金属的富集, 可能会对植物生长构成威胁, 应定期更换表层填料进行维护[13] 。 重金属和P一样，除了植物吸收利用，其余的均富集在土壤里面，这样指标不治本，所以植物的选择至关重要，从环境的角度看，植物的选择、种植对N、P、重金属等等污染物的去除是最重要的。对油脂类与致病菌的去除效果，相关研究[13]表明径流中油脂类污染物主要来自汽油燃烧及润滑油的泄漏，生物滞留系统对油脂类的去除率 90%, 并指出覆盖层的截留吸附起到了主要作用。油脂类与SS 较好的相关性是其去除的主要原因。 3 生物滞留系统去除污染物改善措施 对TN、NO-3 -去除建议设置淹没厌氧区，由于该系统不具备反硝化发生的条件, 因此对硝态氮的去除效果较差。Hunt通过在设施底部设置淹没厌氧区, 使生物滞留系统对NO-3 - N的去除率提高至75% (无这种设置时对硝态氮的去除率仅为13% )[14]。 对TP污染物去除效果改善措施：更换填料 ①Erickson在研究中掺加石英砂、石灰石、钢丝绒等介质以增大吸附面积, 并得出添加2% 的钢丝绒可使系统对TP的去除率保持在80%。 ②现在设计中较为推荐使用渗透性能良好、以土壤为基底、含一定有机质的填料混合物。在美国设计手册中几乎都提到添加20% ~ 30% 的腐殖质(通常为硬木屑、草杆、落叶堆肥等)来调理土壤 。但这会使填料中的有机物含量高达35% ~ 65%, 致使营养物本底值过高而出现强烈的淋洗作用。 目前这个问题已逐渐得到重视, 如阿拉巴马州、康涅狄格州的必威体育精装版设计手册都规定填料土壤中有机质含量为1.5% -3%, FAWB[15]规定最多不超过5%。此此外, 对填料中营养物含量也提出了要求, 如FAWB 规定氮含量 1 000 mg /kg, 磷含量 80 mg /kg, 如种植了对磷敏感的植物,则磷含量应小于20mg /kg。③植物作用：植物的作用非常巨大, 尤其是较为发达的根系可以促进污染物的吸收、吸附, 而且根系可以提供微生物生长附着的载体, 旺盛的微生物活动也可以大大提高对污染物的降解去除。对于氮和磷, 根系发达与否会产生20% ~ 37% 的去除率差异。有研究表明, 在长期的高负荷进水后, 未种植植物的系统其去除能力会逐渐衰减甚至完全消失, 而种有植物的系统即使有部分吸附饱和现象发生, 也可以维持较好的除