屋面径流处理装置净化效果及储存雨水水质变化特性研究

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近年来随着经济的发展和城市化进程的不断加快,城市不透水面积和人口也在不断增长,导致城市水污染、城市内涝及水资源短缺等一系列水环境问题的发生。屋面作为城市不透水下垫面的主要部分,在城市水环境问题中发挥着重要作用。对屋面雨水进行收集利用,能够有效缓解城市水环境问题。基于此,本研究在典型地区设置屋面径流采样点以及构建屋面径流处理装置,研究了屋面径流中污染物变化规律,分析了处理装置对径流污染物的净化效果,分析了储存雨水水质的变化规律。本文的主要研究结论如下:(1)屋面径流水质变化规律研究结果表明:(1)相同下垫面,径流污染物浓度随降雨历时具有相似的变化规律,随着降雨历时逐渐降低,最终趋于稳定;(2)降雨强度对屋面径流污染物浓度具有较大的影响,即降雨强度越大,径流污染浓度越高;(3)屋面径流中溶解性固体(TDS)与浊度、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)和溶解性有机物(DOM)有较好的相关性;(4)部分降雨场次屋面径流中的COD、浊度和TN未能达到城市生活杂用水标准,需要处理后才能利用。(2)处理装置对屋面径流污染物的净化效果研究结果表明:(1)装置对径流污染物去除效果较好,其中经活性炭柱处理后的水质要优于石英砂柱和无烟煤柱,其对TDS、浊度、NH4+-N、TN、COD和DOM的平均去除效率分别为62.2%、60.8%、56.5%、43.0%、55.6%和53.4%,监测指标出水水质满足城市生活杂用水标准;(2)装置各处理单元对径流污染物的去除贡献不同,主要是通过快速滤池的过滤吸附作用实现;(3)快速滤池对污染物去除效率的差异是由滤料本身性质不同引起地;微生物的多样性指数和生物群落相对丰度在各快速滤池之间差异较小。(3)储存雨水水质变化特性研究结果表明:(1)储存期间,p H受微生物活动、碱性物质的释放和大气二氧化碳溶解三方面的影响,呈现出先上升再下降最后上升的趋势;TDS和电导率呈现出先降低再升高的趋势;溶解氧(DO)、DOM和浊度呈现出逐渐降低的趋势;微生物呈现出周期性变化,经历了三个生长周期;易变化环境因子如p H、DO和浊度等仍在标准范围内,但是微生物菌落总数存在严重超标;(2)雨水中溶解性有机物主要为腐殖质类物质;其荧光强度随着储存时间的变化逐渐降低,其中类蛋白质和类色氨酸优先被微生物消耗;(3)微生物先消耗的是小分子量有机物,当小分子量有机物被消耗殆尽时,各功能微生物会将大分子量有机物降解为小分子量有机物,来维持自身的生长繁殖;(4)当溶解性有机物被消耗到一定程度时,微生物菌落总数不再增加,这表明溶解性有机物是影响微生物生长繁殖的关键因子之一。
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