生物滞留池对雨水及融雪径流污染物去除效能的研究

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

摘要

在城市化进程的高速发展过程中，不透水下垫面面积不断增加，污染源亦不断增多。在暴雨或其他形式降水过程中，附着在屋顶、道路等地方的油脂、氮、磷、重金属等污染物随雨水径流的冲刷，从而进入城市排水管网，最终未经处理或不充分处理而直接进入江河、湖泊等受纳水体，对城市水体造成大量污染。我国近年来大力发展海绵城市建设，生物滞留池作为海绵城市-低影响开发体系中的典型技术之一，具有重要作用。因此研究生物滞留池处理径流污染物效能，对于生物滞留池的设计、开发及工程应用具有重要意义。

本课题利用传统砂石填料、砂壤土及植物构建了小型的生物滞留池模拟系统。首先探究设置不同淹没区高度（30 cm、45 cm、60 cm）的生物滞留池对雨水径流污染物的去除规律，发现淹没区高度对各污染物去除有很大影响，但为了保证各污染物质都能达到一定的去除水平，最终确定45 cm为较为合适的淹没高度，同时在后期实验中均采用该淹没高度。当降雨类型为大雨、中雨、小雨时，COD的平均去除率分别为66.48%、78.91%、84.85%；氨氮的去除率都达到80%左右；随着降雨强度增大，硝态氮的去除率从-6.2%增大到54.19%；TN的处理效果与降雨强度呈正相关趋势；随着降雨强度增大，TP去除率逐渐降低。

接着在生物滞留池长期干湿交替运行中发现，干旱期长度（2 d、5 d、10 d）对于生物滞留池去除COD的效能并没有很显著的影响，去除率为84%~91%；生物滞留池TP出水浓度随干旱期的增加而增加；氨氮去除效率范围在83.9%~91.8%之间；适宜长度的干旱期可以促进生物滞留池对硝态氮及TN的去除。不同干旱条件下，生物滞留池内各污染物迁移转化规律不同，说明干旱期是影响生物滞留池性能的主要因素。

最后，研究得到生物滞留池对重金属Cd、Zn、Cu、Pb的平均去除率分别为100%、99.5%、98.6%、94.4%，且主要在生物滞留池上部被去除。随着试验次数增加，生物滞留池表层土壤中的重金属含量均呈现不断增长的趋势。为了考查生物滞留池实际运行效果，进行了实际融雪径流净化试验。首先对比了哈尔滨某校园内花园和道路两种下垫面融雪径流污染，发现花园融雪径流污染比道路融雪径流轻。生物滞留池对道路融雪径流中Zn、Cu、Pb、Cd平均去除率分别为87.3%、76.9%、85.7%、100%；对TSS、COD、TN、氨氮平均去除率分别为98.1%、60.8%、11.2%、90.1%；对硝态氮去除效果极不稳定；TP的出流

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浓度大于入流浓度，这说明在生物滞留池内存在磷的淋洗现象。总体上，生物滞留池可以成功地用于处理城市道路上的融雪径流。

关键词：生物滞留池；雨水径流；融雪径流；淹没区；雨前干旱期