多層改性濾料對城市雨水的凈化與節(jié)流作用研究.pdf

1、目前我國大部分城市地區(qū)存在綠化面積小、建筑物及道路占地面積比例巨大的現(xiàn)象。一方面，城市化的加快使可滲水面積減少，當(dāng)短時間內(nèi)降雨量較大時極易導(dǎo)致城市內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生;另一方面大量受污染的雨水徑流進(jìn)入城市周圍水體后使水源水質(zhì)受到?jīng)_擊，造成水資源的污染。我國較多城市因雨水問題影響城市發(fā)展，且目前我國處于水資源匱乏現(xiàn)狀，對徑流雨水進(jìn)行滲、蓄、治、排的處理，具有重大意義。采用將濾料過濾與天然基質(zhì)土壤滲濾結(jié)合的方式處理城市雨水可有效截留、吸附雨水徑流中

2、的污染物，同時濾料層會延緩地表徑流的產(chǎn)生時間、減小徑流水量，從而起到“滲、蓄、治、排”的作用，減輕雨水對水源的污染及城市洪澇災(zāi)害情況。因此，研究以不同組合濾料與天然基質(zhì)土壤滲濾結(jié)合的系統(tǒng)處理城市雨水具有重要的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保意義。
　　實驗用水為模擬實際城市雨水徑流的人工配水，根據(jù)對三次實際徑流雨水的收集、測定、分析，最終確定人工配水中COD、氨氮、總氮、總磷、濁度等指標(biāo)的取值范圍。通過三場降雨的水質(zhì)分析及參考相關(guān)文獻(xiàn)表明:實際雨水徑流

3、中有機(jī)物、氨氮、總氮、濁度等含量較高，在降雨初期的20～30 min內(nèi)路面與屋面徑流中污染物濃度普遍偏高，隨著降雨歷時的增加在降雨中、后期污染物濃度快速降低，說明產(chǎn)生了沖刷效應(yīng)。降雨前干早期越長，初期徑流中污染物濃度越大，且隨降雨歷時的變化幅度較大。
　　為考察不同種類濾料對徑流中COD及氨氮的去除能力，選取0.5～1 mm石英砂、1～2mm石英砂、0.5～1 mm沸石、1～2 mm沸石、1～2 mm陶粒、2～4 mm陶粒、0.5

4、～1 mm碎磚塊為備選濾料，進(jìn)行靜態(tài)吸附實驗，選出三種最優(yōu)濾料進(jìn)行后續(xù)改性及動態(tài)實驗。靜態(tài)吸附結(jié)果表明:1～2 mm陶粒對COD的吸附效果最好，吸附量為0.369 mg· g-1，0.5～1mm沸石對氨氮的吸附效果最好，吸附量為0.066 mg· g-1。從實用性、經(jīng)濟(jì)性、來源情況及自身性能等方面綜合考慮，選取沸石、陶粒及石英砂作為本研究滲濾系統(tǒng)的濾料，進(jìn)行后續(xù)的改性及動態(tài)試驗。
　　將靜態(tài)吸附實驗中選出的三種濾料分別進(jìn)行氧化鐵涂

5、層及氯化鈉改性并用于動態(tài)實驗。通過電鏡掃描圖片發(fā)現(xiàn)，改性后石英砂從原來的光滑表面變成了附著氧化鐵晶體顆粒的粗糙表面。陶粒表面孔隙變大，且同樣有晶體堆積。沸石外表更加蓬松，孔隙略有增大。通過X射線衍射發(fā)現(xiàn)改性后石英砂增加了赤鐵礦(Fe2O3)及磁鐵礦(Fe3O4)成分，陶粒增加了磁赤鐵礦(γ-Fe2O3)和針鐵礦(α-FeO(OH》)兩種成分。沸石增加了蘇打石(NaHCO3)、泡堿(Na2CO3·10H2O)及冰鹽(NaCl·2H2O)三

6、種成分。靜態(tài)實驗結(jié)果表明改性陶粒對COD吸附效果最好，平衡吸附量為0.37 mg·g-1，比未改性前提高了7.15％，改性沸石對氨氮吸附效果最好，吸附量為0.074 mg·g-1，比未改性前提高了12.12％。
　　將改性后的濾料與基質(zhì)土壤結(jié)合，進(jìn)行單一種類改性濾料與基質(zhì)土壤結(jié)合的人工降雨動態(tài)實驗。研究表明單一濾料與基質(zhì)土壤結(jié)合時，濾料組的最終出水中污染物濃度均低于純土壤對照組。但對污染物的去除存在選擇性，改性陶粒對COD的去除效

7、果最好，平均出水濃度為15.12 mg·L-1。改性沸石對氨氮的去除效果最好，平均出水濃度為0.48mg·L-1。
　　組合濾料與基質(zhì)土壤結(jié)合時，進(jìn)行了四種不同種類、粒徑及濾層厚度組合方案的對比，動態(tài)實驗結(jié)果表明:方案Ⅱ-2（15 cm改性陶粒+10 cm改性石英砂+5 cm改性沸石）的出水COD平均濃度為12.24 mg· L-1，氨氮平均濃度為0.71 mg·L-1，且在大雨及暴雨條件下分別能將產(chǎn)流時間推遲325、190 mi