生物滞留系统对地表径流病原微生物的去除效果及机理研究

发布时间：2020-06-23 12:11

【摘要】：快速开发和无序扩张等导致城市不透水面积增加,一方面改变了原有的生态系统水文循环过程和水文本底特征,使地表径流总量增加,引发城市内涝问题;另一方面,地表在大气沉降和人类活动等作用下积累了大量污染物,使得经地表冲刷后的径流雨水中含有大量重金属、氮、磷、有机物和病原微生物等污染物。特别是地表径流中的病原微生物,因具有产生普遍、类型多样等特点,对公共卫生及人类健康存在潜在风险。因此,寻求经济、有效和便捷的地表径流病原微生物污染控制技术是今后重点关注的课题之一。低影响开发(Low Impact Development,LID)是通过分散、小规模的源头控制措施来削减径流洪峰和净化径流水质,达到控制地表径流污染物的目的。生物滞留系统作为低影响开发技术中典型的源头控制措施,可通过截留、吸附、降解和过滤作用来净化地表径流污染物。生物滞留系统可有效去除地表径流中的COD、氮和磷等常规污染物,但目前对于地表径流中病原微生物去除特性的研究较少,相关机理尚不明确。基于上述问题,本论文以模拟地表径流为研究对象,通过模拟实验,考察了不同介质类型的生物滞留系统对地表径流总量的控制和地表径流COD、氮、磷和以大肠杆菌为代表的病原微生物的去除效果,研究设计条件和工艺参数对污染物去除的影响,分析生物滞留介质内部病原微生物的去除机理。主要研究内容和结论如下:(1)研究了生物滞留系统对径流水量、水质控制效果。生物滞留系统可有效削减径流总量,延迟峰值到来时间。生物滞留系统对总磷和氨氮去除率较高,而对COD和总氮去除率有一定波动。复合介质类型、重现期、降雨历时和进水污染物浓度对各污染物的去除效果均有一定影响。其中重现期、降雨历时对COD、总磷和氨氮的去除效果影响较大,而对总氮去除效果影响较小。进水总氮、氨氮浓度对其去除效果影响较大,而进水总磷浓度对其去除效果影响较小。(2)考察了生物滞留系统对病原微生物的去除效果及影响因素。生物滞留系统对大肠杆菌的去除效果较好,平均去除率在55%以上。进水污染物浓度、重现期、降雨历时、干燥期、介质类型、介质高度和淹没区的设置对大肠杆菌的去除效果均有一定影响。其中,生物炭复合介质对大肠杆菌去除效果最好;介质高度为70cm时,大肠杆菌去除效果最好;大肠杆菌的出水浓度和进水浓度具有线性相关性;重现期为0.5a时,大肠杆菌去除效果最稳定;大肠杆菌的去除率随降雨时间的推移逐渐增大,在出流35min后,去除率逐渐稳定;干燥条件下,大肠杆菌的去除率降低;设置淹没区可以有效缓解系统的干燥环境,以提高系统对大肠杆菌的去除效果。(3)研究了病原微生物在生物滞留系统介质内的去除机理。生物滞留系统对大肠杆菌的去除主要基于过滤和截留作用。大肠杆菌主要滞留于复合介质的表层,浓度随介质深度的增加而降低。大肠杆菌在复合介质中的穿透曲线的/值为0.003-0.004,大部分大肠杆菌滞留于介质中,少部分在进水水流推动作用下发生迁移。大肠杆菌在生物滞留系统中没有发生明显积累现象,在生物滞留系统中的去除可保持长期稳定。
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52
【图文】：

第 2 章实验方法与材料第 2 章 实验方法与材料2.1 实验设计2.1.1 实验装置本实验所用实验装置如图 2-1 所示，每个圆柱形生物滞留柱均由内径 15cm、高 80cm的 PVC 板材制作而成，生物滞留柱设有不同高度出水口，柱体侧部提高出水口位置，使生物滞留柱内部产生不同高度的淹没区，各出水口均设有阀门。集水管与取水口相连，由土工布包裹，以防止填料流出，堵塞出水口。生物滞留柱自下而上分别为砾石层 10cm、填料层 45cm、种植层 15cm、植被层 10cm。

图 3-1 生物滞留系统对 COD 的去除效果Fig.3-1 The removal efficiency of COD四种复合介质生物滞留系统对 COD 的去除效果不同，对煤复合介质＞沸石复合介质＞生物炭复合介质＞石英砂9%，23%，18%和 15%。其中，无烟煤复合介质对 COD 的去除效果最不稳定，最高去除率为 89%，最低去除率D 的去除效果最稳定，最高去除率为 62%，最低去除率复合介质生物滞留系统对 COD 的去除效果出现了负值发生了淋洗作用，装置内部滞留 COD 被冲洗带出，导 去除率为负值。郭聘婷[72]采用沸石、细沙、砂土和石英COD进水浓度为150mg/L时系统对COD的去除情况，为 43.04mg/L、14.63mg/L、38.73mg/L 和 57.84mg/L，.19%、77.03%和 69.99%，去除效果较好。本研究所用OD 去除的主要因素之一，另外本研究 COD 进水浓度较远高于高聘婷研究中的进水浓度，这可能是导致结果不

【参考文献】

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本文编号：2727312