不同生物滞留填料组合对城市雨洪径流污染净化试验结果对比分析

2019-05-08王亚杰

水利规划与设计 2019年4期

王亚杰

(辽宁省铁岭水文局，辽宁铁岭 112000)

生物滞留措施可以对水质产生明显的净化效果，近些年来，这项技术措施在生态湿地、水库水质净化中得到应用[1- 5]，应用效果表明生物滞留措施对区域水质具有很好的净化效果。当前，水质净化是流域生态保护的大趋势[6]，但是当前生物滞留措施的水质净化大都集中在湿地以及河道，对于城市雨洪径流的污染水质净化的研究成果还较少，特别是在北方地区，还未进行相关研究，此外，对于生物滞留净化试验研究大都还是进行单料试验分析[7- 10]，对于不同生物滞留填料组合的水体净化试验研究还较少，而不同生物滞留填料组合效果明显好于单料，但是组合比例十分关键，为此本文以辽宁铁岭地区为研究实例，分析不同生物滞留填料组合比例对该城市雨洪径流污染的水质净化影响，探讨最优的组合比例。

1 试验分析方法

图1 试验布置图

对于不同生物滞留填料组合下的水污染吸附量主要采用以下方程进行计算：

Q=(ρ-ρt)V/m

(1)

式中，Q—水污染吸附量，mg/g；ρ—试验水体的初始浓度，mg/L；ρt—试验水体在t时刻的浓度，mg/L；V—试验水体的体积，L；m—生物滞留填料组合的质量，mg。

在水质分析时，结合等温吸附模型分析生物滞留组合对水污染的吸附性能，常用的两个模型方程分别为：

(2)

(3)

式中，Qe—等温吸附量，mg/g；ρe—饱和浓度，mg/L；b—生物滞留填料组合最大的吸附量，mg/g；C—生物滞留填料组合的吸附强度；d—弗雷德利希常数。

此外本试验还采用两个指标来具体反映其吸附性能，计算方程为:

(4)

(5)

式中，RC—城市雨洪径流净化率，%；RQ—城市雨洪径流污染削减率，%；ρin—初始进入试验装置的雨洪径流污染物浓度，mg/L；ρout—流出试验装置的雨洪径流污染物浓度，mg/L；Vin—流入水量，m3；Vout—流出水量，m3。

2 试验结果

2.1 生物滞留填料组合比例设置

各生物滞留填料的主要特性见表1，对不同生物滞留填料组合进行渗透系数的试验分析，分析结果见表2。

表1 生物滞留填料的主要特性

表2 生物滞留填料组合比例分析

从各生物滞留填料的主要特性可以看出，蛭石的粒径范围最大，珍珠岩的粒径范围最小，活性炭的比表面积范围最大，陶粒的比表面积范围最小。从各生物滞留填料组合比例可以看出，土壤、活性炭、沸石、珍珠岩的组合比例为4∶3∶2∶1时，其渗透系数最大，而组合比例为1.5∶2∶2.5∶4时，其渗透系数最小，选择4种生物滞留填料组合比例作为城市雨洪径流净化试验的组合比例进行分析。

2.2 不同生物滞留填料组合下各污染指标等温吸附试验

图2 不同生物滞留填料组合对的等温吸附曲线结果

图3 不同生物滞留填料组合对TP、COD的等温吸附曲线结果

2.3 不同生物滞留填料组合下各污染指标等温吸附方程及参数试验结果

在不同生物填料组合下各污染指标等温吸附曲线的基础上，对各曲线方程进行分析，并对方程参数进行试验分析，各污染指标分析结果见表3—表6。

2.4 不同生物滞留填料组合下各污染指标净化试验结果

对不同生物滞留填料组合下的各污染指标进行了净化试验效果的对比，对比结果见表7。

从表7的试验结果可看出，在5年一遇暴雨径流下，生物滞留填料组合下的污染物削减率在61.48%～78.15%之间，而在10年一遇暴雨径流下，生物填料组合下的污染物削减率有所降低，在42.15%～71.23%之间。可见，在生物滞留填料组合下城市暴雨污水径流的削减率可以达到最佳，其次可以看出，暴雨强度对其削减率影响效果较为明显，随着暴雨强度的增加，其削减率有所下降。