论文部分内容阅读
水资源日益缺乏的今天，雨水资源越来越受到关注，雨水利用得到迅速发展。在这个大背景下，对屋面雨水颗粒污染物特征及其高速在线过滤技术进行了研究。对国内外学者关于雨水颗粒污染物的研究，以及雨水过滤技术进行了综述。以过滤效果显著、技术经济可行、简单实用等为目标，创新设计出模拟降雨器、环形过滤装置和竖直过滤装置，并进行模拟降雨和天然降雨试验。通过监测常规指标(浊度、TN、TP等)和颗粒污染物粒度分布，得出屋面雨水径流颗粒污染物特征规律及其它污染物关系，并且得到了两种过滤装置的过滤性能，对进一步的装置优化改进打好基础。通过模拟降雨和天然降雨的对比研究得出两者的不同之处，为深入的模拟降雨试验提供数据支持。通过数据分析和实验观察，首次初步建立了雨水高速在线过滤理论，并且还对高速在线过滤技术的计算方法进行了优化，并编制了其实际应用时的计算步骤。
得出主要结论如下：
(1)屋面径流雨水颗粒粒径范围在0.1～330μm之间。降雨初期屋面径流传输的主要颗粒污染物粒径<60μm，起主导作用的颗粒粒径为20～25μm；降雨后期径流传输的主要颗粒污染物粒径在100～250μm之间，其中起主导作用的颗粒粒径为160～195μm。
(2)单场天然降雨与模拟降雨径流颗粒粒度分布相似，当降雨强度变化不大时，屋面径流过程中D10、D50、D90随着时间的变化呈增长、波动、稳定三阶段变化规律。
(3)单场降雨屋面后期径流稳定阶段，颗粒污染物基本呈正态性分布，各场雨之间正态分布的特征趋于一致；在雨强和降雨历时足够大时，趋于稳态的正态分布主要与屋面性质有关；暴雨强度是影响颗粒分布正态性的关键因素，一般降雨强度越大颗粒正态性越明显。
(4)屋面径流雨水CODCr、TN、TP浓度与颗粒吸附性之间的相关性不同，所吸附的颗粒粒径范围分别为0.1～85μm、0.1～310μm、0.1～130μm。过滤后颗粒污染物CODCr和含N污染物主要附着在100～300μm粒径的颗粒上，过滤后颗粒态P污染物主要在粒径145～300μm之间。
(5)在设计雨水系统时，汇水面为水泥屋面，重现期≤0.5a时，径流系数取0.75左右，而不是常用的0.85～0.9。环形过滤器设计过滤流速在30～90m/h，竖直过滤器流速在20～60m/h。过滤器直径宜在200～1000mm之间。
(6)过滤器过滤性能。pH值、CODMn、TDS、TN、TP、BOD5、色度、总硬度均能达到相关评价标准；CODCr、浊度不能稳定达到标准值30mg/L(建筑小区与雨水利用技术规范)和10NTU(城市杂用水标准)，CODCr稳定在20～40 mg/L，浊度稳定在10NTU左右。
(7)间歇式迁移转化机理包括间歇式迁移机理和颗粒转化机理。间歇式迁移可分为三个阶段(针对人部分颗粒而言)：低速截留阶段，高速迁移阶段，低速截留或迁移阶段；颗粒转化机理主要有：颗粒吸附絮集，颗粒分解，颗粒脱落迁移等过程。