王亞杰

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

生物滯留措施可以對水質(zhì)產(chǎn)生明顯的凈化效果，近些年來，這項技術措施在生態(tài)濕地、水庫水質(zhì)凈化中得到應用[1- 5]，應用效果表明生物滯留措施對區(qū)域水質(zhì)具有很好的凈化效果。當前，水質(zhì)凈化是流域生態(tài)保護的大趨勢[6]，但是當前生物滯留措施的水質(zhì)凈化大都集中在濕地以及河道，對于城市雨洪徑流的污染水質(zhì)凈化的研究成果還較少，特別是在北方地區(qū)，還未進行相關研究，此外，對于生物滯留凈化試驗研究大都還是進行單料試驗分析[7- 10]，對于不同生物滯留填料組合的水體凈化試驗研究還較少，而不同生物滯留填料組合效果明顯好于單料，但是組合比例十分關鍵，為此本文以遼寧鐵嶺地區(qū)為研究實例，分析不同生物滯留填料組合比例對該城市雨洪徑流污染的水質(zhì)凈化影響，探討最優(yōu)的組合比例。

1 試驗分析方法

圖1 試驗布置圖

對于不同生物滯留填料組合下的水污染吸附量主要采用以下方程進行計算：

Q=(ρ-ρt)V/m

(1)

式中，Q—水污染吸附量，mg/g；ρ—試驗水體的初始濃度，mg/L；ρt—試驗水體在t時刻的濃度，mg/L；V—試驗水體的體積，L；m—生物滯留填料組合的質(zhì)量，mg。

在水質(zhì)分析時，結合等溫吸附模型分析生物滯留組合對水污染的吸附性能，常用的兩個模型方程分別為：

(2)

(3)

式中，Qe—等溫吸附量，mg/g；ρe—飽和濃度，mg/L；b—生物滯留填料組合最大的吸附量，mg/g；C—生物滯留填料組合的吸附強度；d—弗雷德利希常數(shù)。

此外本試驗還采用兩個指標來具體反映其吸附性能，計算方程為:

(4)

(5)

式中，RC—城市雨洪徑流凈化率，%；RQ—城市雨洪徑流污染削減率，%；ρin—初始進入試驗裝置的雨洪徑流污染物濃度，mg/L；ρout—流出試驗裝置的雨洪徑流污染物濃度，mg/L；Vin—流入水量，m3；Vout—流出水量，m3。

2 試驗結果

2.1 生物滯留填料組合比例設置

各生物滯留填料的主要特性見表1，對不同生物滯留填料組合進行滲透系數(shù)的試驗分析，分析結果見表2。

表1 生物滯留填料的主要特性

表2 生物滯留填料組合比例分析

從各生物滯留填料的主要特性可以看出，蛭石的粒徑范圍最大，珍珠巖的粒徑范圍最小，活性炭的比表面積范圍最大，陶粒的比表面積范圍最小。從各生物滯留填料組合比例可以看出，土壤、活性炭、沸石、珍珠巖的組合比例為4∶3∶2∶1時，其滲透系數(shù)最大，而組合比例為1.5∶2∶2.5∶4時，其滲透系數(shù)最小，選擇4種生物滯留填料組合比例作為城市雨洪徑流凈化試驗的組合比例進行分析。

2.2 不同生物滯留填料組合下各污染指標等溫吸附試驗

圖2 不同生物滯留填料組合對的等溫吸附曲線結果

圖3 不同生物滯留填料組合對TP、COD的等溫吸附曲線結果

2.3 不同生物滯留填料組合下各污染指標等溫吸附方程及參數(shù)試驗結果

在不同生物填料組合下各污染指標等溫吸附曲線的基礎上，對各曲線方程進行分析，并對方程參數(shù)進行試驗分析，各污染指標分析結果見表3—表6。

2.4 不同生物滯留填料組合下各污染指標凈化試驗結果

對不同生物滯留填料組合下的各污染指標進行了凈化試驗效果的對比，對比結果見表7。

從表7的試驗結果可看出，在5年一遇暴雨徑流下，生物滯留填料組合下的污染物削減率在61.48%～78.15%之間，而在10年一遇暴雨徑流下，生物填料組合下的污染物削減率有所降低，在42.15%～71.23%之間?？梢姡谏餃籼盍辖M合下城市暴雨污水徑流的削減率可以達到最佳，其次可以看出，暴雨強度對其削減率影響效果較為明顯，隨著暴雨強度的增加，其削減率有所下降。

表3 不同組合下的TN吸附方程及相關參數(shù)

表4 不同組合下的吸附方程及相關參數(shù)

表5 不同組合下的TP吸附方程及相關參數(shù)

表6 不同組合下的COD吸附方程及相關參數(shù)

表7 污染凈化試驗結果

3 試驗結論

(1)靜態(tài)吸附試驗下，不同生物滯留填料組合對城市雨洪徑流污染有較為明顯的吸附，主要和生物滯留填料的粒徑范圍及表面積有較為直接的聯(lián)系，粒徑范圍越大，表面積越廣，其吸附性能越高。

(2)等溫吸附試驗下，不同生物滯留填料組合下的Langmuir模型和Freundlich模型擬合效果均可，Langmuir模型最佳，其擬合相關系數(shù)均高于0.8，可以用來進行不同生物滯留填料的吸附模擬效果數(shù)值對比。

(3)暴雨強度對生物滯留填料的污染削減率有負向影響，就吸附性能而言，土壤、活性炭、沸石、珍珠巖的組合效果最佳。

(4)本文只針對不同生物滯留填料的吸附性能進行了分析，但未對其不同生物滯留組合的污染吸附動力學及脫附性能進行分析，在以后研究需要進行拓展。