雨水徑流污染物在生物滯留池中運移規(guī)律研究

1、雨水徑流污染物在生物滯留池中運移規(guī)律研究城市雨水徑流通常攜帶一定量的污染物,直接排放至受納水體會造成水環(huán)境的污染。實踐證明,設計合理的生物滯留池能夠有效的控制雨水徑流污染量。本論文通過生物滯留池的柱狀滲透實驗和靜態(tài)吸附實驗,結(jié)合建立的數(shù)學模型,研究雨水徑流主要污染物（COD氨氮、硝態(tài)氮、磷）在生物滯留池中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。并以硝態(tài)氮為主要污染物研究對象,通過Hydrus-1D軟件建立降雨條件下徑流污染物在生物滯留池中的運移模型,模擬不同場景下的生物滯留池的運行情況。最后對水力參數(shù)和溶質(zhì)運移參數(shù)進行了敏感性分析。本次研究的雨水徑流主要污染物包括COD氨氮、硝態(tài)氮、總磷。實驗中生物滯留池填料層沙土比

2、例為4:6,通過靜態(tài)吸附實驗和污染物穿透實驗研究徑流污染物在生物滯留池中的運移規(guī)律。結(jié)果顯示:通過靜態(tài)吸附實驗獲得COD氨氮、硝態(tài)氮、總磷的線性等溫方程的吸附系數(shù)K_d分別為3.11L/kg、2.11L/kg、0.04L/kg、1.64L/kg,反映出生物滯留池填料對于COD氨氮、磷的吸附性能較強,對于硝態(tài)氮幾乎不發(fā)生吸附。CO穿透曲線前20h符合穿透曲線的一般規(guī)律,20h后由于微生物作用出水濃度一直保持在150mg/L左右,微生物對于COD勺削減率為65%反映出生物滯留池COEffl減過程中微生物的降解作用占主導地位。氨氮、硝態(tài)氮、磷在生物滯留池中的穿透時長分別為8d、1d和7d,主要是因為

3、土壤顆粒對氨氮、磷的吸附能力較強，延長了其在生物滯留池中的穿透時間;而硝態(tài)氮穿透時間較短的原因是硝態(tài)氮自身帶有負電荷與土壤顆粒相互排斥,土壤無法有效的對其吸附、截留,但反硝化作用強度隨著時間延長而增強為了進一步研究污染物在生物滯留池的運移規(guī)律,通過RETC和CXTFIT軟件擬合出雨水徑流污染物在生物滯留池中的運移模型參數(shù),并建立Hydrus-1D滲透實驗模型驗證參數(shù)的可靠性。結(jié)果顯示除COD之外,模擬結(jié)果與實測結(jié)果具有較好的一致性，擬合度R2均大于0.8,說明該模型參數(shù)可信程度較高。COD模型擬合程度低是因為微生物活動造成了模擬結(jié)果與實測結(jié)果的誤差較大。通過Hydrus-1D軟件建立生物滯留池

4、在降雨過程中徑流污染物的運移模型,以硝態(tài)氮作為主要污染物研究對象,研究含水率、降雨強度、填料層厚度對于生物滯留池對雨水徑流水量和水質(zhì)控制效果的影響。結(jié)果表明:當生物滯留池初始含水率從15%提高到30%時,雨水徑流水量和污染負荷的削減率分別從33.78%和60.52%變?yōu)?7.97%和71.57%,隨著初始含水率變高污染負荷削減率也變高,但是雨水徑流的削減率反而降低;當填料層厚度從50cm增加到90cm時,雨水徑流水量和污染負荷的削減率分別從30.51%和58.90%變?yōu)?2.76%和92.13%,生物滯留池對雨水徑流水量削減效果和污染物負荷削減效果都得到了提高；當降雨強度從2.19cm/h增加到2.79cm/h,雨水徑流水量和污染負荷的削減率分別從32.30%和62.78%變?yōu)?8.50%和53.41%。通過建立Hydrus-1D模型研究污染物在土壤中運移的規(guī)律，可以分析預測不同工況條件下生物滯留池對徑流水質(zhì)水量的處理效果。通過對土壤水力特征參數(shù)、溶質(zhì)擴散系數(shù)、縱向彌散度、溶質(zhì)分配系數(shù)進行敏感性分析，結(jié)果表明：K_s、a、n、9、9_s這5個土壤水力特征參數(shù)與水分累積流量的變化量建立的回歸方程的斜率分別是1.108、-1.6216、-6.4017、0.5765、-4.4189。溶質(zhì)擴散系數(shù)、縱向彌散度、溶質(zhì)分配系數(shù)與污染負荷去除率建立回歸方程的斜率分別