基于“海绵城市”理念下生物滞留设施的研究进展.
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第11卷,第1期2021年1月VoUll , No. 1Jan. , 2021环境工程技术学报Journal of Environmental Engineering Technology 冉阳,付峥V,马满英,等•改良型生物滞留池在海绵城市雨水处理中的研究与应用& J ] •环境工程技术学报,2021,11(1):173-180.RAN Y , FU Z R , MA M Y , et af Research and application of amended bioretention tank in rainwater treatment of sponge city [ J ' • Journal of EnvionmenhlEngineering Technology ,2021 ,11 (1) : 173-180.改良型生物滞留池在海绵城市雨水处理中的研究与应用冉阳S 付峥噱**,马满英s 于东盛2膽令美3,廖辉1,韦程宸1收稿日期:2O2OP4贝1基金项目:株洲市科技计划基金资助项目(2019贝022) ;2019年度湖南省大学生创新创业训练计划项目(S201911535050) ;2018年湖南省株洲市科技局海绵城市低影响开发工程技术研究中心项目(2018020119)作者简介:冉阳(1997—),男,硕士研究生,主要研究方向为海绵城市生物滞留技术,******************责任作者:付峥V (1974—),男,副教授,博士,主要研究方向为绿色建筑与海绵城市技术,441680332@ qq. com1.湖南工业大学土木工程学院2.重庆三峡环保(集团)有限公司3.重庆侨恩创源建筑设计有限公司摘要生物滞留池是城市雨水低影响开发技术下的一种处理设施,由于其对污染物去除效果较好,运行条件不复杂,投资成 本不高,在国内外得到广泛应用。
基于国内外改良型生物滞留池研究动态的分析,提出生物滞留池经填料基质、厌氧环境、结构优化、有效蓄水深度、入渗率和水力流动方向等方面改良后,可在保持传统生物滞留池对悬浮颗粒物、重金属/类金属、病原 体和油脂类等去除效果的同时,提升对氮、磷污染物的去除效果。
海绵城市建设中生物滞留设施应用的若干问题分析摘要:近些年来,由于科技与城市的迅速发展,水资源的使用也不断的增加。
虽然我国提倡节约水资源,并在社会中呼吁水资源的节约,但是水资源在某些地区仍十分匮乏。
由此,海绵城市,这一新兴概念在我国近几年被提了出来。
其中生物滞留设施的应用对于海绵城市建设起着非常重要的作用。
文中对于海绵城市与生物滞留设施的概念进行了阐述,分析在海绵城市建设当中生物滞留设施应用中遇到的问题,再对于问题的解决办法进行进一步的分析。
关键词:海绵城市;生物滞留设施;应用问题;解决办法引言我国城市水资源存在极其匮乏且涉及面广的问题,还有着城市用水需求持续增长,而城市水资源的量是有限的现象,多数城市的当地水资源已接近或达到开发利用的极限,部分城市的地下水已处于超采状态。
随着城市规模的不断扩大,伴随着的是排出的污水数量也不断增多,水质发生恶化,水体遭受污染,从而影响水资源的可持续利用。
在诸多情况的综合之下,我国在2017年提出了海绵城市的概念,并配套开发了生物滞留设施。
一、海绵城市与生物滞留设施1.海绵城市海绵城市是新一代都市雨水管理概念。
这意味着该城市在适应环境变化和应对雨水引发的自然灾害方面具有良好的“弹性”。
它也可以被称为“水弹性城市”。
国际术语是“低冲击雨水系统的建设”。
下雨时,它吸水,储水,渗水,净化水。
如有必要,它“释放”储存的水供给人们使用。
2.生物滞留设施生物滞留设施是指通过地形低的地区的植物,土壤和微生物收集和渗透雨水的设施。
生物滞留设施分为简单的生物滞留设施和复杂的生物滞留设施。
根据施工地点的不同,它们也被称为雨水花园,生物保留区,高级花坛、生态树池等等。
二、海绵城市建设当中生物滞留设施应用中遇到的问题1.认知不足,工程设计应用盲目生物滞留设施根据当地城市具体情况的不同分为多种类型。
但是,然而,在实际工程应用中,“生物滞留”的概念往往不明确,意识不清,导致随意规划和盲目应用。
基于“海绵城市”理念下生物滞留设施的研究进展.基于“海绵城市”理念下生物滞留设施的研究进展摘要:随着我国城市化进程的加快,由城市下垫面改变和降水径流引发的环境问题日益严重,作为低影响开发措施之一,生物滞留技术对于消纳、净化降水径流具有重要作用[1-2]。
通过对生物滞留系统去除污染物存在的问题和国内外现在研究的解决方案综合分析。
为进一步深入研究生物滞留系统提供参考性建议。
关键词:生物滞留设施;雨水污染;雨洪管理随着城市化进程加快,由雨水引发的城市水质恶化、洪涝灾害等问题日益凸显。
一方面,由于城市开发不合理,可渗透地表面积越来越少,由暴雨径流产生的面源污染已成为城市水环境恶化的重要原因。
降雨径流中含有悬浮物、耗氧物质、营养物质、有毒物质、油脂类物质等多种污染物,这些污染物随径流流进江河湖泊,造成了水污染[4]。
美国国家环保署把城市降雨径流列为导致全美河流、湖泊污染第三大污染源,城市雨水径流对河流污染的贡献占9%,129种重点污染物中约有50%在城市径流中出现,在一些州,城市径流和其他非农业的面源被列为主导污染源,城市水体BOD年负荷40%-80%来自雨水径流[5]。
我国90%以上城市水体污染严重,很多城市水体有黑臭或水华现象发生,严重影响社会经济可持续发展。
针对城市径流污染及相应的雨洪管理,传统的末端治理设施占地面积大、建设集中、却无法改善城市环境。
受全球气候变化影响,强降雨引发的城市地表径流强烈波动,使城市洪涝问题面临不断加剧的风险。
目前,城市发展迫切需要可持续性的雨洪管理新策略,低影响开发就是目前国际上城市水环境保护和可持续发展的于洪管理新策略[6]。
低影响开发(low impact development,简称LID)就是目前国际上城市水环境保护和可持续发展的雨洪管理新策略。
LID措施于20世纪90年代发源于美国马里兰州,主要采用分散[7]。
多样。
小型、本地化的技术从源头上储存、渗滤、蒸发以及截留雨水,最大程度地保护开发改造地区水文机制,减少负面环境影响,其主要包括生物滞留、绿色屋顶、可渗透路面铺装等措施,均是通过减少不透水面积、增加雨水渗滤,利用雨水资源实现可持续雨洪管理。
海绵城市视角下生物滞留池在居发布时间:2022-09-16T09:12:46.572Z 来源:《中国科技信息》2022年第10期作者:吴文霞[导读] 生物滞留池是一种全新的分散式水处理设施吴文霞身份证号:33020419920531****摘要:生物滞留池是一种全新的分散式水处理设施,不仅可以改善雨水水质,还可以对城市道路表面的洪峰和径流进行有效的控制。
本文重点针对海绵城市视角下,生物滞留池在居住区景观中的应用进行了详细的分析,以供参考。
关键词:海绵城市,生物滞留池,居住区景观引言:随着我国城市化建设进程的不断加快,城市中的生态环境也遭到了严重的污染。
2015年,宿迁市被国家三部委确定为首批海绵城市建设试点城市。
在大力发展海绵城市的过程中,宿迁市明确提出要在2030年之前,发生降雨时,城市雨水管网标准设计内,路面不应存在明显积水现象;城市内涝防治标准内,不能出现内涝灾害,城市能够正常运转。
为了更好的完成这一目标,必须要加强海绵城市的建设,并将生物滞留池科学合理的应用到居住区景观当中。
一、海绵城市理念在宿迁市应用的原则(一)前期规划海绵城市理念在宿迁市的应用,应当遵循前期规划原则。
即应当将海绵城市的建设要求落实到宿迁市中心城区的各层级规划、各专业规划以及具体建设活动当中。
只有做好前期规划,才能够为后期的建设予以积极的指导和控制。
(二)安全实用海绵城市理念在宿迁市的应用,应当遵循安全实用原则。
即在利用工程手段或者非工程手段进行海绵城市建设的过程中,应当始终将保护宿迁市人民群众的生命财产安全放在第一位,将社会经济的安全稳定发展作为出发点。
任何海绵城市建设措施的实施,都要以消除宿迁市的安全隐患,提高宿迁市的防灾减灾能力,实现宿迁市水安全为目的。
(三)因地制宜海绵城市理念在宿迁市的应用,应当遵循因地制宜原则。
宿迁市有着独特的自然地理条件和水文地质特点。
再加上与其他城市在降雨规律方面的差异,使得其在水环境保护与内涝防治方面也提出了不同的要求。
【海绵城市与园林景观】渗透技术:下沉式绿地与生物滞留设施1.下沉式绿地的概念下沉式绿地是一种高程低于周围路面的公共绿地,也称低势绿地,其理念是利用开放空间承接和贮存雨水,达到减少径流外排的作用。
与植被浅沟的“线状”相比,下沉式绿地主要是“面”,能够承接更多的雨水,而且其内部植物多以本土草本为主。
2.下沉式绿地的适用性下沉式绿地可广泛应用于城市建筑与小区、道路、绿地和广场内。
对于径流污染严重、设施底部渗透面距离季节性最高地下水位或岩石层小于1米及距离建筑物基础小于3米的区域,应采取必要措施避免次生灾害的发生。
3.下沉式绿地的优缺点A.优点减少城市的洪涝灾害,增加土壤水资源量和地下水资源量,减少绿地的浇灌用水;净化污水,避免雨水堆积;减少路面积水,更有效地收集尘土,避免二次扬尘,提高城市空气质量;减少雨水井盖,增加市民安全感。
B.缺点需要派专人定期清理维护并检查设施状况,增加了费用;大雨过后,下沉式公共绿地不能迅速启动为市民服务的功能;对于地下水位高的地区,下沉式绿地会减少一些不耐水植物的生存空间,不利于生物多样性的发展。
4.下沉式绿地设计与注意事项A.下沉式绿地的实现需要与场地规划设计结合,首先根据城市的地形和排洪标准确定流域控制区域,并提供相应地域的土壤地质资料。
为确保雨水能够进入下沉式绿地内,并保证行人和行车的安全,需合理设计下沉式绿地与周围铺装以及雨水口的竖向衔接方式。
B.在设计过程中,首先,确保地表的坡度坡向下沉式绿地。
其次,路缘石设计高度如果与地表平齐,雨水径流可分散式进入下沉式绿地;如果路缘石高于周围地表,可在路缘石上设置20~60cm宽度的缺口,但在集中入水口需铺设卵石等消能设施。
最后,雨水溢流口可设置在绿地中,也可设置在地表与硬化地表的交界处,雨水口高程应高于下沉式绿地高程且低于地面高程,超过下沉式绿地蓄渗能力的雨水通过溢流口排入雨水管道。
C.为了防止雨水径流对土壤的侵蚀,一般常用的稳固方法包括:放置隔离纺织物料,栽种临时或永久性的植被,以及在裸露的地方添加覆盖物。
海绵城市建设理念在化工园区的创新与实践1. 引言1.1 海绵城市建设理念的提出海绵城市建设理念的提出始于2008年,由中国学者沈国峰提出。
海绵城市建设理念的核心思想是通过模仿自然的生态系统,将城市打造成为一个能够自主调节、自我修复并可持续发展的城市。
海绵城市以海绵为概念,让城市在实现自身功能的也能够像海绵一样吸收并储存雨水,避免城市内涝和水资源浪费的问题。
海绵城市建设理念同时强调节约资源、保护环境、提升城市生活质量和可持续发展能力。
在化工园区的特点方面,化工园区通常是高度集约化和复杂化的生产环境,园区内存在大量的化工生产设施和生产废水、废气等污染物。
化工园区的发展往往会导致土地资源过度开发、生态环境恶化等问题,因此如何在化工园区中实施海绵城市建设理念,成为当下亟待解决的重要问题。
【2000字】1.2 化工园区的特点化工园区是专门为化学工业企业集聚而建立的工业园区。
其特点主要包括规模大、设备齐全、生产成本低、资源集约、污染物排放量大等。
化工园区的规模通常较大,拥有大量的生产设备和生产线,生产规模经济效益显著。
化工园区往往拥有完善的基础设施,如供水、供电、供气等,能够满足企业生产需求。
化工园区的生产成本相对较低,吸引了众多化工企业的入驻。
化工园区在资源利用方面也相对集约,企业之间可以进行资源共享,提高资源利用效率。
由于化工生产过程中产生的大量污染物,化工园区的环境风险也较高,需要采取有效措施进行治理和管理。
在建设海绵城市的过程中,化工园区的特点必须得到充分考虑,寻求适合化工园区的解决方案,实现可持续发展。
2. 正文2.1 海绵城市理念在化工园区的应用海绵城市理念在化工园区的应用可以从多个方面展开。
在化工园区内部,可以通过改善雨水管理系统,采用透水铺装和雨水收集设施来实现雨水的有效利用和排放控制。
这样可以有效降低城市内涝风险,提高雨水的再利用率,减少对城市下水道系统的压力。
化工园区可以结合地形和植被等自然因素,设计建筑绿地和绿化系统,增加植被覆盖率,提高雨水的渗透能力,净化雨水,改善园区环境质量。
城市雨水生物滞留池优化设计研究随着城镇化进程的加速,城市范围迅速扩张,地表径流性质改变,加之全球极端气候的频现,造成城市内涝灾害和面源污染的加重,使得我国城市排水系统建设面临着前所未有的挑战。
“海绵城市”理念的提出和实施是解决内涝灾害、面源污染和生态系统破环等问题的关键方案,它是基于低影响开发技术的基础上发展的适合我国国情的新兴技术。
在我国实施的海绵城市建设技术中,生物滞留池是广泛采用的一种技术方案。
通过理论分析和现场实地考察发现,传统的生物滞留池由于地表径流携带的泥沙和腐殖质进入生物滞留池而产生堵塞,将导致贮水和净化功能的部分丧失,另一方面,因季节的变化,生物滞留池中的植物的生长也是设计和管养中应该考虑的重点。
本文首先通过文献的查阅和实地考察,对传统生物滞留池存在的问题进行了分析总结,阐述了常见的海绵城市建设技术原理与结构形式,在此基础上着重阐述分析了生物滞留池的研究现状、设计原理、结构形式、植物选择和维护管理等方面的关键问题。
从理论上充分分析了传统生物滞留池工艺设计原理及其优缺点及存在的问题,如维护管理存在缺陷,内部结构堵塞失去原有功能;种植植被选择不合理等问题。
在此基础上,分析设计出优化结构方案和优化植被选择方案,并根据水生植物的特性,初步分析了我国不同区域城市生物滞留池植物设计选择的依据和分布区划。
本文通过试验研究,证明了传统生物滞留池经多次雨水径流后因内部结构形式存在的缺陷而发生的堵塞情况;同时发现优化结构后的新型生物滞留池经多次雨水径流其堵塞现象明显减轻,仍能保持其原有功能。
当雨水杂质浓度相同时,新型生物滞留池的净化效果优于传统生物滞留池,下渗速度快,说明了改进后的新型生物滞留池在多次雨水径流后仍能保持其原有的滞水和净水的功能,且更加优化。
而有植被种植后的生物滞留池,其净化效果和下渗时间均快于没有种植植被的相同结构的生物滞留池,且植物的根茎越发达,越耐涝耐旱,就越能提升生物滞留池净水滞水的功能。
生物滞留设施净化城市面源污染研究进展姜登岭;张丹荣;何连生;胡春明;王宫廷;霍川;孟睿【摘要】生物滞留设施是城市面源污染控制的有效措施之一.综合分析了生物滞留设施的结构、水文效应、污染物的去除机理及其影响因素.生物滞留设施能有效控制雨水径流量,削减径流峰值,降低径流中总悬浮固体(TSS)、颗粒物、重金属、有机污染物和致病菌等浓度,但对硝酸盐氮(NO3--N)和溶解态磷(DP)的去除不稳定.生物滞留设施主要通过沉淀、过滤、吸附、离子交换、植物吸收和生物降解等作用去除污染物.影响污染物去除及径流量削减的因素包括植物种类、填料组成、深度与渗透系数、碳源.较长的雨前干燥期会导致NO3--N浓度增加,厌氧区的设置可以降低NO3--N浓度.生物滞留设施结构设计和运行维护还有待进一步研究和优化.【期刊名称】《环境工程技术学报》【年(卷),期】2019(009)001【总页数】7页(P96-102)【关键词】城市面源;生物滞留设施;水文效应;影响因素【作者】姜登岭;张丹荣;何连生;胡春明;王宫廷;霍川;孟睿【作者单位】华北理工大学建筑工程学院,河北唐山 063210;华北理工大学建筑工程学院,河北唐山 063210;中国环境科学研究院,北京 100012;中国环境科学研究院,北京 100012;中国环境科学研究院,北京 100012;华北理工大学建筑工程学院,河北唐山 063210;中国环境科学研究院,北京 100012;华北理工大学建筑工程学院,河北唐山 063210;中国环境科学研究院,北京 100012;中国环境科学研究院,北京100012【正文语种】中文【中图分类】X703.1随着点源污染控制取得显著成效,面源污染愈发引起人们的关注。
美国国家环境保护局(US EPA)的报告将城市径流确定为地表水水质损害的主要来源之一,列出的11个污染源类别中,城市径流暴雨下水道被列为河流第四大、湖泊第三大、河口第二大污染来源[1]。
生物滞留设施径流氮素污染控制研究进展发布时间:2021-10-25T06:32:38.541Z 来源:《建筑实践》2021年16期作者:张逸1,2[导读] 生物滞留设施在控制雨水径流污染,特别是脱氮方面具有良好性能张逸1,21. 河北工程大学能源与环境工程学院,河北邯郸 056038;2. 河北省水污染控制与水生态修复技术创新中心,河北邯郸 056038摘要:生物滞留设施在控制雨水径流污染,特别是脱氮方面具有良好性能。
总结了生物滞留设施对氮素的处理效果,梳理了影响生物滞留设施控制氮素污染物的因素,旨在为城市雨水径流中氮污染物的控制及生物滞留设施的研究提供借鉴。
关键词:生物滞留设施;氮污染;雨水径流中图分类号:X52;TU992 文献标志码:A0 引言随着城市化进程的迅速发展,人类活动越发频繁,雨水降落在地面后未经过处理直接排放,由降水引发的城市水污染问题愈发严峻。
过去只是聚焦于处置点源污染问题,但是仅仅控制点源污染,水污染问题是无法得到根本解决的。
为了控制城市雨水非点源污染,美国提出了低影响开发技术(LID),实现雨水就地分散化管理[1]。
海绵城市则是我国学者提出可持续管理理念,海绵城市的建设主要通过LID设施对雨水实行源头上的控制,其中,最为成熟的便是生物滞留设施的应用及研究。
生物滞留设施是一种具有自然观赏性质的处理设施,它能在控制径流污染的同时吗,保持自然水循环[2]。
本文从生物滞留设施对氮污染的控制为切入点,梳理生物滞留设施对氮污染的控制效果及影响因素,以期对生物滞留设施的研究起到推动作用。
1 生物滞留设施对径流氮素污染的控制初期雨水径流中的氮素污染物主要是以氨氮、硝态氮的形式存在,生物滞留设施主要通过植物吸收、过滤、填料吸附和微生物转化等作用,去除雨水径流中形态各异的氮素污染物。
大量学者通过试验,研究了生物滞留系统去除污染物的有效性,其中,对氨氮和总氮的去除效果稳定,去除率均达到70%,对硝态氮的去除效果并不稳定,去除率最低达到-254%,最高达到75%。
基于“海绵城市”理念下生物滞留设施的研究进展摘要:随着我国城市化进程的加快,由城市下垫面改变和降水径流引发的环境问题日益严重,作为低影响开发措施之一,生物滞留技术对于消纳、净化降水径流具有重要作用[1-2]。
通过对生物滞留系统去除污染物存在的问题和国内外现在研究的解决方案综合分析。
为进一步深入研究生物滞留系统提供参考性建议。
关键词:生物滞留设施;雨水污染;雨洪管理随着城市化进程加快,由雨水引发的城市水质恶化、洪涝灾害等问题日益凸显。
一方面,由于城市开发不合理,可渗透地表面积越来越少,由暴雨径流产生的面源污染已成为城市水环境恶化的重要原因。
降雨径流中含有悬浮物、耗氧物质、营养物质、有毒物质、油脂类物质等多种污染物,这些污染物随径流流进江河湖泊,造成了水污染[4]。
美国国家环保署把城市降雨径流列为导致全美河流、湖泊污染第三大污染源,城市雨水径流对河流污染的贡献占9%,129种重点污染物中约有50%在城市径流中出现,在一些州,城市径流和其他非农业的面源被列为主导污染源,城市水体BOD年负荷40%-80%来自雨水径流[5]。
我国90%以上城市水体污染严重,很多城市水体有黑臭或水华现象发生,严重影响社会经济可持续发展。
针对城市径流污染及相应的雨洪管理,传统的末端治理设施占地面积大、建设集中、却无法改善城市环境。
受全球气候变化影响,强降雨引发的城市地表径流强烈波动,使城市洪涝问题面临不断加剧的风险。
目前,城市发展迫切需要可持续性的雨洪管理新策略,低影响开发就是目前国际上城市水环境保护和可持续发展的于洪管理新策略[6]。
低影响开发(low impact development,简称LID)就是目前国际上城市水环境保护和可持续发展的雨洪管理新策略。
LID措施于20世纪90年代发源于美国马里兰州,主要采用分散[7]。
多样。
小型、本地化的技术从源头上储存、渗滤、蒸发以及截留雨水,最大程度地保护开发改造地区水文机制,减少负面环境影响,其主要包括生物滞留、绿色屋顶、可渗透路面铺装等措施,均是通过减少不透水面积、增加雨水渗滤,利用雨水资源实现可持续雨洪管理。
其中,生物滞留技术目前较流行,其净化水质效果在美国及其他发达国家得到广泛认同和应用,但在国内尚属于新兴领域。
1 生物滞留设施内涵生物滞留技术指在地势较低的区域,通过植物、土壤和微生物系统蓄渗、净化径流雨水的技术。
生物滞留设施分为简易型生物滞留设施和复杂型生物滞留设施,按应用位置不同又称作雨水花园如图1、生物滞留带、高位花坛、生态树池等。
生物滞留系统如图2所示,由表面雨水滞留层、种植土壤覆盖层、植被及种植土层、砂率层和雨水收集等部分组成[8]:(1)表面雨水滞留层在系统表面留有一定低于周边地表标高的空间,用以收集径流雨水以及当径流量大时暂时储存雨水。
(2)种植土壤覆盖层在种植土表层铺树叶、树皮等覆盖物,防止雨水径流对表面土层的直接冲刷,减少水土流失。
还可以使植物根部保持潮湿,为生物生长和分解有机物提供媒介,并过滤污染物。
(3)砂率层在砂率层和种植土层间添加土工布防治土层被侵蚀进入砂率层堵塞渗管。
渗管开孔率不小于2%,砂率层采用黄豆大小的滤料。
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、康涅狄格州的最新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污能力。
通常植物根系需要占有一定的空间后才能发挥效果, 而这也是系统成熟、稳定的标志,FAWB 的研究者认为至少需要7个月的时间。
如果有成熟的植被, 有维护较好的植物根区, 可以大大提高生物滞留系统的除污效能, 因此设计时要选择耐旱、耐涝、根系发达的植物类型, 注意对植物的养护等。
千屈菜是适宜的植物物种:多年生草本,根茎横卧于地下,粗壮;茎直立,多分枝,高30-100厘米,生于河岸、湖畔、溪沟边和潮湿草地。
喜强光,耐寒性强,喜水湿,对土壤要求不严,在深厚、富含腐殖质的土壤上生长更好。
适合潮湿、雨水多的南方地区。
复杂型生物滞留设施典型构造示意图4 生物滞留设施设计计算生物滞留设计内容:生物滞留池面积、生物滞留池容积、生物滞留池组成构造的设计(植物选择、蓄水深度、填料层设计、排水层设计)。
(1)生物滞留池面积的确定早期有两种方法,一种是采用可以处理汇水面上1.25cm径流量所需的面积,另一种是用汇水面积与径流系数乘积的5%-7%作为设施面积,这两种方法较为简单。
生物滞留池合理容积的确定在实际操作中一般是确定达到某一可以接受的污染物控制率。
发达国家提出了“水质控制体积”(WQV)[14]式(1)所示的概念,WQV指为了达到控制径流污染、保证水质目标所需处理的雨水的体积。
10=(1)WQVψHFWQV—水质控制体积,m3;H—设计降雨量,mm;ψ—径流系数;F—汇水面积,hm2;显然,WQV的确定即转化为设计降雨量H的合理确定,而H是一个具有统计学意义且主要取决于当地的降雨条件。
(2)蓄水深度的确定蓄水层深度是影响设施储水能力的主要因素,蓄水层越深,储水能力越强。
早期的设计手册要求设施蓄水深度为150 mm,马里兰州、特拉华州最新设计手册允许300 mm、450 mm 的最大蓄水深度。
蓄水层积水深,积水时间长对植物的选择提出了更高要求,同时易造成蚊蝇滋生。
一般要求积水在24 h 内排干,如蓄水层深度增加则要求更高渗透能力;同时蓄水深度增加,不利于植物生长和景观质量。
建议设计时选择最大蓄水深度为150~300 mm,具体深度可根据当地降雨特性、原状土壤渗透性能选定。
在土壤粘粒含量较高、渗透性能较差的地区,建议选取150 mm 作为最大蓄水深度。
(3)填料层设计填料层是雨水花园的主体部分,设施通过填料的物理、化学和其中微生物综合作用削减径流污染。
早期的设计手册推荐用渗透速率较高的砂质土壤作为填料,马里兰州、卡罗莱纳州相继提出50%砂、30%土壤、20%有机质;85%~88%砂、8%~12%粘土和粉砂、3%~5%有机质作为改良填料。
对粘粒含量高的土壤,需要添加大量砂以改善其渗透速率。
土壤掺砂会降低土壤的保水能力,不利于植物生长。
因此,除了向土壤添加砂以外,还应添加锯末、木屑等有机质,提高保水性能,提供适宜植物生长的条件[15]。