不同类型透水铺装系统对径流雨水控污效能及其机制研究

发布时间：2020-09-09 11:30

　　本文选取了国内常见的六种透水铺装系统(水泥透水砖、砂基透水砖、页岩透水砖、陶瓷透水砖、透水沥青和透水混凝土),结合我国径流雨水污染物的特性,以静态实验-柱实验-实际铺装为技术路线,研究了不同类型透水铺装系统(PPS)对径流常规污染物(pH值、TSS、COD、NH_4~+-N、NO_3-N、TN和TP)的去除效能,深入探讨其去除污染物的机理和影响因素。在此基础上,进一步研究不同降雨条件和因素(如重现期、落干期)对PPS净化径流雨水中常规污染物的效能和机制,以其作为城市PPS的构建、运行和维护提供有效的建议和参考。主要得到以下结论:(1)静态实验中,研究了不同PPS面层材料对径流常规污染物的去除效能和机制,结果表明多种透水铺装面层材料(除页岩砖外)存在着释放COD的现象;全部面层材料均会出现不同程度的NH_4~+-N释放现象,说明材料本身的特性也是影响径流雨水水质的重要因素;对于NO_3-N污染物,页岩砖、砂基砖和水泥砖都具有一定的去除效果,其中效果最好的是页岩砖;而所有面层材料都能去除一定量的TP污染物,其主要是依靠材料本身的吸附作用。(2)柱实验中,研究了6种面层材料对径流雨水污染物的控污效能,结果表明虽然在静态实验中面层材料有一定污染物的释放,但6种材料在柱实验中均能有效地截留去除径流雨水中TSS污染物;页岩砖对COD和NO_3-N的去除效果最好;6种面层材料对于NH_4~+-N的净化趋势均为先下降后上升,其中透水沥青的净化效果最好;六种透水铺装面层材料对于径流中TP的去除效能较好,且不同材料之间净化效能差异较小。面层材料对径流污染物的去除主要是依靠材料本身的吸附截留作用;不同粒径的6种透水铺装面层材料对于径流雨水中不同种污染物的影响规律较为相似,粒径较小的材料对于径流中常规污染物影响更大。(3)对于实际铺装系统,6种PPS中,透水沥青对于径流雨水中COD和NH_4~+-N的净化效能最佳,出水浓度分别低至109.6 mg/L和0.6 mg/L。且6种PPS对于径流雨水中NO_3-N污染物浓度变化影响有较大差别,其中页岩砖系统效果最好,出水中NO_3-N浓度可达2.9 mg/L;但不同铺装系统对于径流雨水中TP污染物浓度变化影响差别相对较小,其出水浓度均可保持在0.04 mg/L-0.12 mg/L之间。PPS主要的净化床层大都是垫层和底基层等下层环境。(4)不同降雨重现期对6种PPS控污影响规律较为类似,PPS在降雨重现期0.5 a下的净化效果明显好于降雨重现期2 a。这主要是因为0.5 a的降雨量较小,其进入PPS的污染物总量较少,导致PPS对于污染物的净化效能更高。不同降雨落干期对于PPS对于径流雨水控污效能的影响,主要分为两种情况:1.随着降雨落干期的增大,PPS对于径流雨水中常规污染物的净化效果逐渐变差。这可能是因为PPS在较大降雨落干期下,内部环境逐渐变干,湿度降低,导致材料表面吸附的污染物稳定性变差,在下次降雨事件中容易被径流雨水冲刷脱落。2.随着降雨落干期的增大,PPS对于径流雨水中常规污染物的净化效果逐渐变好。这可能和针对某种污染物处理效果较好的微生物生长特性有较大关系。
【学位单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X52
【部分图文】：

透水沥青,透水砖,透水混凝土,实景

景城市化的飞速发展，传统水域、农田、草地、林地等透水性路水泥、混凝土等不透水路面所替代，在阻断降雨与土壤之间水一步增加了径流污染的风险，从而影响了城市地表水体及地下排水系统主要表现为将过多的雨水尽快通过市政管道排入水体资源的利用价值。此外，大量未经处理的径流雨水直接排入水进而引发更为严重的环境问题。城市中的建筑材料、汽车尾气、沥青混凝土路面及生活垃圾等的主要因素[1]。研究表明，城市径流雨水污染物主要包括：营养（如 Cu、Zn、Pb、Cd 等）、有机物（如 PAHs、石油类碳氢化和盐类等[2]。若不及时对径流雨水中的污染物加以控制，其可渗等迁移活动，直接污染城市地表水体、城市地下水体及土壤流雨水进行控污截留是目前治理城市水体的重点及难题。水基础设施，如透水性路面系统（PPS）等，目前已经被广泛城市道路建设[3-5]，实际工程中常见的 PPS 如图 1-1 所示。a b

示意图,路面结构,示意图,铺装

图 1-2 典型透水型路面结构示意图Fig. 1 Typical permeable pavement structure多，大致分类方式分为以下三种：为：a. 机动车道 PPS；b. 非机动车道 PPS；c. 人行道 PPS；d. 可分为：a. 全透水 PPS；b. 基层半透水 PPS；c. 基层不透水 P分类可分为：a. 透水砖类铺装系统；b. 透水沥青铺装系统；c. 类。较高表面渗透率，天然降雨和径流雨水通过表面铺装材料逐渐下此储存、渗入地下水、底部暗管排放等多种方式进入城市水环境中可通过在铺装系统内部渗透、截留、过滤等机制得到去除[6]。学峰流量、改善径流渗透性能及对径流雨水控污效能等已有部分研峰及渗透性能研究进展

技术路线图

【参考文献】