【摘要】：城市化進(jìn)程的迅猛發(fā)展,一方面改變了原有的水文平衡,另一方面面源污染對城市的水環(huán)境污染問題日益突出。生物滯留系統(tǒng)作為一種典型的低影響開發(fā)(Low Impact Development,LID)技術(shù),在調(diào)控水質(zhì)水量、地下水補(bǔ)給方面效果尤為顯著,其被廣泛運用于消納和凈化降雨徑流。通過水力水質(zhì)設(shè)計和填料的不同混合,從源頭上控制降雨徑流中各污染物的污染問題。本研究查閱大量文獻(xiàn)及借鑒課題組現(xiàn)有研究成果,優(yōu)選出粉煤灰、給水廠污泥(Water Treatment Residue,WTR)、草炭土、椰糠4種改良劑,以生物滯留填料(Bioretention Soil Media,BSM)為基礎(chǔ)介質(zhì)與4種單一改良劑進(jìn)行混合,搭建6根生物濾柱小試裝置(1#為純土,2#為BSM,3#為BSM+粉煤灰,4#為BSM+WTR,5#為BSM+草炭土,6#為BSM+椰糠)。通過9場配水試驗,探究生物濾柱的水量削減率、各污染物負(fù)荷削減率,并對試驗結(jié)果進(jìn)行正交試驗方差分析和相關(guān)性分析。研究取得的主要結(jié)論如下:(1)當(dāng)試驗過程中雨峰來臨時,3#(BSM+粉煤灰)、4#(BSM+WTR)生物濾柱分別存有10cm左右的積水,其余生物濾柱無明顯積水現(xiàn)象,在9場次模擬降雨徑流試驗中飽和入滲的情況下可發(fā)揮出最大的水量滯蓄效果。其中4#(BSM+WTR)平均水量削減率較高但波動稍大,波動范圍21.34%～52.36%,且在高中濃低三種不同濃度下水量削減率最優(yōu)。(2)2#～6#的5根生物濾柱對COD負(fù)荷削減率范圍均在40%左右,范圍波動較大且效果不佳,主要原因是POPs的加入;對TN污染物負(fù)荷削減率均表現(xiàn)良好,負(fù)荷削減率在54%以上;對TP負(fù)荷削減率非常穩(wěn)定,均在99%以上。3#(BSM+粉煤灰)、4#(BSM+WTR)生物濾柱對一般污染物的負(fù)荷削減率表現(xiàn)最優(yōu)。(3)2#～6#生物濾柱對Cu、Zn、Cd均有極強(qiáng)的吸附能力,對Cu、Zn、Cd污染物平均負(fù)荷削減率分別在95%、90%、85%以上,負(fù)荷削減率從小到大依次為:CdCuZn。其中,3#(BSM+粉煤灰)和4#(BSM+WTR)對Cu、Zn、Cd去除效果最優(yōu),6#(BSM+椰糠)對Cu(95.52%)、Zn(91.94%)、Cd(87.10%)整體去除率波動較大,在各個濾柱中的去除效果相對較差。(4)正交試驗方差分析表明2#柱中,水量及COD、TN、TP、Cu、Zn與污染物配水濃度因素呈顯著性關(guān)系,Cd與三因素均為非顯著性關(guān)系;3#柱中,水量、TN與三因素均為非顯著性因素,COD、TP、重金屬與配水濃度因素呈顯著性關(guān)系;4#和5#柱中,除水量與三因素均無關(guān)系之外,COD、TN、TP、重金屬均與污染物配水濃度因素呈顯著性關(guān)系;6#柱中,水量、Cd與三因素均為非顯著性因素,COD、TN、TP、Cu、Zn與配水濃度因素呈顯著性關(guān)系。(5)對9場正交試驗結(jié)果中的水量、COD、TN、TP、重金屬的累積輸入量和累積削減量進(jìn)行模型建立與分析,得知其累積輸入量與累積削減量之間存在較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。隨后利用前7場次水質(zhì)水量試驗結(jié)果進(jìn)行建模,利用剩余2場次水質(zhì)水量試驗結(jié)果進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果發(fā)現(xiàn),可通過水量、COD、TN、TP、重金屬的累積輸入量有效預(yù)測其累積削減量,總體預(yù)測結(jié)果良好,相對誤差在0%～12%之間。但由負(fù)荷削減量估算模型對負(fù)荷削減量的預(yù)測結(jié)果得知,隨著試驗次數(shù)的增加,其模型可信度在逐步降低。
【圖文】：

包括 小海綿 、 中海綿 和 大海綿 ， 小海綿 指的是 小區(qū)源頭控制 ，“中海綿”指的是大小設(shè)施排水系統(tǒng)， 大海綿 則指的是城市周邊的農(nóng)田、鄉(xiāng)村和河湖濕地等。海綿城市建設(shè)主要內(nèi)容如圖1.1所示。圖1.1 海綿城市建設(shè)主要內(nèi)容Figure1.1 The main contents of the construction of the sponge City海綿城市建設(shè)理念的理論基礎(chǔ)是最佳管理措施（Best Management Practices，BMPs）、綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施（Green Stromwater Infrastructure，GSI）和低影響開發(fā)（Low ImpactDevelopment，LID）[11]。其中，BMP 是指為預(yù)防和減少土地開發(fā)利用對環(huán)境造成的負(fù)面影響而采取的一系列措施和方法，LID 又是在其基礎(chǔ)上提出的新概念[12-13]。近年來，LID 作為目前國際上城市水環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的雨洪管理新策略，愈來愈被學(xué)者廣泛使用。低影響開發(fā)（LID）于20 世紀(jì)90 年代發(fā)源于美國馬里蘭州

（a）雨水花園 （b）生物滯留帶（c）綠色屋頂 （d）可滲透/漏路面鋪裝圖1.2 典型低影響開發(fā)（LID）設(shè)施Figure 1.2 Typical Low impact development facilities隨著國內(nèi)海綿城市試點的興起，建設(shè)過程中的一些問題也隨之出現(xiàn) 由于生物滯留系統(tǒng)長期運行效果的監(jiān)測數(shù)據(jù)不足，導(dǎo)致其設(shè)計和運行過程中的不確定性增強(qiáng)[18-19]，這些都將會對整個生物滯留系統(tǒng)中的運行產(chǎn)生負(fù)面影響，，進(jìn)而縮短系統(tǒng)使用壽命，甚至形成污染源由內(nèi)而外向外擴(kuò)散，引起周邊土壤、地表地下水環(huán)境的污染。盡管現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示生物滯留系統(tǒng)對污染物的去除效果表現(xiàn)良好，但去除機(jī)制仍以吸附為主，先前截留于系統(tǒng)中的污染物或許難以降解或并未完全降解，一旦系統(tǒng)中的殘留污染物不斷累積及富集到一定程度
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2621333