湿陷性黄土地区改良型生物滞留系统雨水净化效果研究

发布时间：2020-05-21 22:37

【摘要】：城市内涝防治以及雨洪控制与利用已成为当前城市建设面临的热点问题,其中生物滞留设施(Bioretention)就是一种很好的径流雨水控制措施。我国东北、西北、华中和华东部分处于干旱、半干旱和半湿润地区广泛分布着湿陷性黄土,湿陷性黄土遇水产生湿陷沉降,造成生物滞留设施的堵塞、降低污染物的去除效率,影响设施的使用周期和寿命。为解决生物滞留设施内部黄土填料湿陷而产生的堵塞问题,在不更换场地土壤的情况下,低成本对现状湿陷性黄土进行促渗改良,构建5组生物滞留设施,考察了黄土和建筑废料的吸附效果、以改良黄土作为填料的各生物滞留设施对污染物的净化效果、生物滞留设施堵塞现象产生原因,以期为湿陷性黄土地区生物滞留技术的推广应用提供参考。主要结论如下:(1)化学改良、物理改良方法可以提高黄土的渗透系数,其中选用建筑废料、河沙、木屑作为改良黄土材料的物理改良方式可以使设施满足渗透系数要求,渗透系数达2cm/h以上,同时土层沉降量较小;(2)PO_4~(3-)-P浓度2mg/L时,黄土对PO_4~(3-)-P最大吸附量比建筑废料小,但是吸附速率比建筑废料快;NH_4~+-N浓度8mg/L时,黄土对NH_4~+-N的最大吸附量比建筑废料大,吸附速率比建筑废料快。两种填料对径流雨水中的PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N的吸附过程是生物滞留设施净化径流雨水的一个重要过程;(3)水力负荷变化对各设施NO_3~--N、COD净化作用有显著影响,设施HT对NO_3~--N、COD的去除率最高,出水COD浓度在45mg/L以下;水力负荷并不是影响设施NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P去除效果的主要因素,各设施对NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P净化效果较好;(4)进水NO_3~--N、PO_4~(3-)-P负荷是影响生物滞留设施NO_3~--N、PO_4~(3-)-P净化作用的重要因素,设施HT对NO_3~--N、PO_4~(3-)-P去除效果最好;进水NH_4~+-N负荷变化对各设施NH_4~+-N净化效果影响不大;COD负荷变化对各生物滞留设施COD的净化效果有影响,设施HT、HMT对COD净化效果较好;(5)增设淹没区可以提高各设施对NO_3~--N、NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P的去除效果,出水浓度达到1mg/L、0.3mg/L、0.15mg/L以下;淹没高度变化能显著影响各滞留设施COD的去除效果,淹没高度为300mm时对COD的去除效果最好,其中设施HMT在设置淹没区下对COD的净化作用始终最好;(6)干湿交替对各设施NO_3~--N的净化效果有显著影响,出水NO_3~--N可达0.5mg/L以下;干湿交替并不是影响各设施对NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P净化效果的主要因素;干湿交替对各设施对COD的净化效果有影响,出水浓度最低可达40mg/L以下;(7)生物滞留设施内部生物垫层中微生物产生的胞外聚合物是造成系统发生堵塞的重要因素,胞外聚合物增加引起的堵塞导致设施对COD的净化效果下降,但可以采取干湿交替恢复基质渗透性,缓解生物滞留设施堵塞现象,同时恢复设施对COD的净化效果。
【图文】：

示意图,系统构造,示意图,砾石

西安建筑科技大学硕士学位论文层一般选用具有较大渗透系数的壤质砂土，其厚度可以根据上部的植物类型确，一般可以设置 300mm（灌木）。填料层高度一般为 700~1000mm，内部可以装土壤、砂子等，可以防止土壤层的小颗粒物质对砾石排水层造成排水不畅。砾石水层厚度一般为 250~300mm 左右，，在内部填充直径 10~30mm 左右的砾石、鹅石等，在底部埋设管径为 100~150mm 左右的穿孔排水管，主要为雨水渗透提供时存储空间。为了防止系统堵塞，也可以在砾石排水层与填料层之间设置透水土布隔离层，也可以采用厚度不小于 100mm 的砂层（细砂或者粗砂）作为过渡层替。目前典型的生物滞留设施分为无淹没区的生物滞留设施和带有淹没区的生滞留设施，具体构造示意图如图 2.1、图 2.2。

示意图,系统构造,示意图,设施

为了防止系统堵塞，也可以在砾石排水层与填料层之间设置透水隔离层，也可以采用厚度不小于 100mm 的砂层（细砂或者粗砂）作为过渡。目前典型的生物滞留设施分为无淹没区的生物滞留设施和带有淹没区的留设施，具体构造示意图如图 2.1、图 2.2。图 2.1 无淹没区设置的生物滞留系统构造示意图
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU992;X52

【参考文献】