城市雨水径流生态土地处理系统的实验研究

论文摘要

本研究采用土地处理系统和湿地生态系统对雨水径流内污染物的去除进行对比研究,在此基础上提出雨水径流收集、处理、利用的生态系统设计方案。深圳市西丽雨水径流的收集和分析表明,污染主要来自降雨初期的路面径流,占污染负荷总量80%左右,其中SS和COD浓度分别在1g/L和0.8g/L以上;西丽北路某场降雨径流所冲刷携带的SS和COD分别可达160.9kg和182.1kg。实地收集路面沉积颗粒物进行了配水实验。结果显示,颗粒物与水混合后,释放的污染物的量与投加的颗粒物量有很好的正相关关系,说明路面沉积颗粒物的累积会增大雨水径流的污染,是径流中污染物的来源之一。路面颗粒物进入水体后导致感官指标的下降是对水体的主要负面作用。雨水处理工艺由以填料为主要污染去除介质的土地处理装置和以填料、植物、无纺布料等综合作用的湿地生态装置并联组成,采用模拟雨水径流进行实验。结果表明土地处理系统可在进水2~3d内发挥较好的处理功效,对浊度、SS可达70~80%的处理效率,对COD、TN、TP分别有92.1%、3.2%、46.0%的去除率;湿地生态系统内由于植物根系的导氧作用、填料的吸附作用及无纺布料的导水作用,可以在较长时间(4~6d)维持较好的处理效率,对浊度、SS去除率在80%以上,对COD处理效率可达89.8%,对TN和TP去除率分别为土地组的3倍和1.3倍左右。土地系统内部孔隙度为湿地组1.75倍,因此可发挥水量调节的作用。花盆模拟实验的结果表明,菖蒲对污染物的去除率为芦苇的4~8倍;单独使用石灰粉较无烟煤与石灰粉同时使用效果为好,且石灰粉是TP去除的主要因素,可去除36.5%的TP,而无烟煤的TP去除率接近为0;无纺布料垂直水流方向的布置可达到更高的污染去除效率,垂直水流布置的去除率是与水流平行布置的2~12倍,两种布置方式的组合可发挥更好的去污功效。综合结论表明,土地系统适于蓄滞径流并对其进行初步处理,湿地系统宜设置于土地系统后,以使水量减缓,在较长停留时间下发挥其去污效能。在工程设计中,可将土地处理系统与湿地生态系统串联,以达更佳的处理效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 城市雨水径流问题及雨水的集蓄利用
• 1.1.1 城市雨水径流问题
• 1.1.2 雨水径流造成的洪涝危害
• 1.1.3 雨水径流造成的面源污染
• 1.1.4 雨水集蓄利用的发展
• 1.1.5 深圳市雨水集蓄利用规划
• 1.2 人工湿地及雨水湿地的研究进展
• 1.2.1 人工湿地的概念与特点
• 1.2.2 人工湿地的分类与应用
• 1.2.3 人工湿地对污染物的净化机制
• 1.2.4 雨水湿地的概念与类型
• 1.2.5 雨水湿地的特点与应用
• 1.3 研究目的及内容
• 1.3.1 研究目的与意义
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 深圳市西丽雨水径流污染情况研究
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 取样点及取样方法
• 2.1.2 分析方法
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 路面雨水径流中多环芳烃定性实验
• 2.2.2 雨水径流污染分析实验
• 2.2.3 雨水径流污染负荷变化规律及面源污染总量估算
• 2.3 雨水径流对周边水体的环境作用
• 2.4 本章小结
• 第3章 路面沉积颗粒物与污染物浓度关系研究
• 3.1 实验方法
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 颗粒物投加量及污染物浓度相关关系
• 3.2.2 路面沉积颗粒物对雨水径流面源污染的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 人工生态雨水处理装置实验
• 4.1 实验装置设置
• 4.1.1 实验装置基本情况
• 4.1.2 填料基本性质及其设置
• 4.1.3 植物基本性质及其设置
• 4.1.4 无纺布料的性质和设置
• 4.1.5 人工模拟路面雨水径流配制方法
• 4.1.6 实验及分析方法
• 4.2 序批进水静态实验
• 4.2.1 序批进水静态实验及结果
• 4.2.2 序批进水实验结果分析
• 4.3 连续进水动态实验
• 4.3.1 5d 连续进水实验反应器内部参数结果分析
• 4.3.2 10d 连续进水实验反应器内部参数结果分析
• 4.3.3 两次连续进水实验去除率效果分析
• 4.3.4 DO 与氮离子相关性分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 生态实验系统各因素作用分析
• 5.1 系统孔隙度测定实验
• 5.1.1 实验目的及原理
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.3 实验结果与讨论
• 5.2 花盆模型因素比较实验
• 5.2.1 实验装置及方法
• 5.2.2 实验结果及讨论
• 5.3 本章小结
• 第6章 雨水径流收集处理生态系统设计
• 6.1 深圳市205 国道路面雨水收集灌溉绿化带试验段工程
• 6.1.1 项目立意
• 6.1.2 设计思路
• 6.1.3 工程地点周边情况
• 6.2 205 国道灌溉绿化带试验段工程设计方案
• 6.2.1 生态耦合型污染滞留装置方案
• 6.2.2 生态景观水塘方案
• 6.3 205 国道灌溉绿化带试验段工程参数计算
• 6.3.1 雨水设计流量计算
• 6.3.2 生态耦合型污染滞留装置工程参数计算
• 6.3.3 生态景观水塘工程参数计算
• 6.4 工程进展及预期目标
• 第7章 结论及建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果