時間:2015-11-12?????來源:給水排水??????作者:曾思育?董欣
在美國、歐洲、日本等國家和地區(qū),隨著工業(yè)點源和生活污水得到全面管控,人們發(fā)現(xiàn)城市中的一場降雨竟然也能給受納水體帶來難以承受的沖擊負荷:
原本環(huán)境功能正常的河流很快變得水質(zhì)超標,湖泊中的氮磷水平發(fā)生波動且透明度驟降,下游城市的飲用水源地則遭遇了病原微生物濃度上升問題。
不同類型的城市降雨徑流污染控制技術(shù)
根據(jù)城市降雨徑流污染形成的特點及其與排水系統(tǒng)的關(guān)系,相應(yīng)的控制技術(shù)可簡單分為源頭削減、管路控制、末端處理等三種類型。
城市降雨徑流污染的源頭削減技術(shù),主要是指在地表徑流產(chǎn)生的源頭采用一些工程性和非工程性的措施削減徑流量,降低進入徑流的污染物總量。通常情況下,在徑流進入排水管網(wǎng)前對其進行削減和處理不僅簡單經(jīng)濟,而且效果較好。常用的工程性措施包括綠屋頂、雨水罐、透水鋪面、植被過濾帶、植草溝、入滲溝、砂濾池和生物滯留池等。這些措施控制水量水質(zhì)的微觀機理非常豐富。以俗稱“雨水花園”的生物滯留池為例,對水量的控制機理涵蓋了峰值削減、總量削減、下滲、蒸發(fā)蒸騰和雨水收集利用,而對水質(zhì)的改善途徑則包括了沉淀、吸收吸附、淀析、凝聚、物理過濾、植物新陳代謝、有機物降解、硝化反硝化和殺菌等多種作用。各種措施的污染控制機理不盡相同,因此所適宜去除的污染物類型和去除功效也就存在一定差異,在選用時需特別注意。
還有一些徑流污染的源頭控制技術(shù)不是工程性的,即非工程措施。典型的非工程措施包括:控制大氣污染、加強城市固體廢物管理、合理清掃街道、綠化工作中控制化肥和殺蟲劑的使用、定期清潔下水道口以及完善相應(yīng)的法律法規(guī)、加強宣傳教育和公眾參與等。非工程性措施較為簡單易行,不涉及工程和技術(shù)的設(shè)計施工,也不需要維護。若能合理運用,可以有效地降低污染,還能進一步減少對工程性措施的需求。
城市降雨徑流污染的管路控制措施是指,雨污水已進入市政管網(wǎng)系統(tǒng)但尚未排入污水處理廠或者受納水體之前所采取的,重點針對管網(wǎng)溢流和雨水口排放帶來的負荷,主要作用在管路上的徑流污染控制措施。具體的控制對象則包括:分流制系統(tǒng)中的(初期)雨水、合流制管網(wǎng)中的混合污水溢流、以及分流制系統(tǒng)污水管網(wǎng)的溢流。有些措施既適用于合流制系統(tǒng),又適用于分流制污水系統(tǒng),例如通過減少入流入滲或改善水力條件來提高既有管網(wǎng)的存儲能力、能預防和應(yīng)對溢流污染的一些管道維護修復措施等;有些措施既適用于合流制系統(tǒng),又適用于分流制雨水系統(tǒng),例如改造雨水口以強化其污染物攔截和沉淀作用、安裝旋流分離器等;有些措施特別針對的是合流制系統(tǒng),例如條件允許時將合流制改造為分流制系統(tǒng)、合流污水的調(diào)蓄和溢流污水的消毒等;另外一些措施則僅適用于分流制雨水系統(tǒng),例如雨水調(diào)蓄池。
城市降雨徑流污染的末端處理技術(shù)主要是指用在分流制雨水管網(wǎng)末端、雨水徑流進入受納水體之前的污染控制措施,或者用在分流制雨水管網(wǎng)末端且本身就是徑流最終出路的措施,以及在合流制系統(tǒng)的污水處理廠中用來應(yīng)對雨季污染負荷的措施。該類技術(shù)包括入滲池、干式滯留池、濕式滯留池、雨水濕地、濱水緩沖區(qū),以及雨污合流體系中污水處理廠的就地調(diào)蓄和雨季專用系統(tǒng)等。
為達到城市水污染物減排的整體目標和效果,上述各種徑流污染控制措施通常需要組合使用。受到用地類型、開發(fā)強度、人口密度、管網(wǎng)設(shè)施建設(shè)情況、占地面積、景觀和諧程度等因素影響,不同措施之間可以有多種方式的組合,在空間上也有多種布局的可能性,因此相應(yīng)的污染控制效果和成本會有所不同,在設(shè)計和應(yīng)用時需做好單項措施的篩選和總體方案的評估優(yōu)化工作。
城市降雨徑流污染控制工程性措施在國內(nèi)的研究實踐
綠屋頂
SS、COD、TN的去除率分別在80%~90%、50%~70%、50%~70%;當進水TP<0.1mg/L,沒有去除作用,當進水TP>0.1?mg/L,去除率為40%~70%
周賽軍、任伯幟、鄧仁健
雨水濕地
雨水濕地總面積為1158?m2,平均水深0.4?m。在恒定流量下,COD、NH3-N、TP、TN的去除率(EMC)分別在69.5%、86.2%、61.0%、67.9%左右
肖海文、翟俊、鄧榮森等
砂濾系統(tǒng)
COD、BOD5、SS、NH3-N、TP的去除率(EMC)分別在68.7%、67.2%、91.7%、13.0%、31.4%左右,出水可用于生活小區(qū)內(nèi)人工湖的補給
翟俊、肖海文、金龍等
滯留池和復合潛流人工濕地組合生態(tài)系統(tǒng)
對污染物的去除率:COD84.0%~85.4%、TP?89.6%~91.8%、TN?92.2%~94.4%、SS?95.8%~97.1%尹煒、李培軍、葉閩等
植草溝
污染物平均去除率分別為:TSS?69.4%、BOD5?43.8%、TP?41.6%、NH3-N?19%
章茹、周文斌、金可禮
植草溝
模擬雨水試驗中,水質(zhì)凈化效果為COD、BOD5、SS、NH3-N、TP的去除率分別在68.5%、74.1%、92.5%、45.7%、25.4%左右,出水水質(zhì)能滿足GB/T18921-2002中觀賞性景觀用水湖泊類水質(zhì)的要求
肖海文、翟俊、鄧榮森等
雨水花園
對SS、COD、重金屬(Pb、Zn、Cu、Fe)、濁度等均有較好的去除效果,出水pH為6.5~7.2,但對TN、NO3–N、TP、PO43–P的去除效果較差
李俊奇、向璐璐、毛坤等
滯留池、濕地、緩沖草帶
串聯(lián)式BMP措施洪峰流量削減率達80%,TSS、BOD5和TN去除率分別為90%、74%和61%
王嶸、李建、萬金寶
入滲溝
TSS、TP和NO3–N的去除率分別達到50%、52%和10%
楊勇、操家順
植草溝
TSS和NO3–N的去除率可達到43%、10%~15%
楊勇、操家順
旋流分離器
設(shè)備對初期溢流污水的COD、SS平均去除率分別可達35.2%和47.4%
旋流分離器
隨著旋流分離器進口壓力的增加,SS和COD的去除率總體上呈增長趨勢,SS的最高去除率可達80.9%,COD的最高去除率可達64.7%
湯艷、黃顯懷、劉紹根
水專項“十一五”期間課題關(guān)于城市降雨徑流污染控制的研究案例
道路初期雨水旋流快濾處理
江蘇省常州市
建成了處理能力70?m3/h的晉陵泵站初期雨水快速處理示范工程。污染物去除率為:SS95%,COD?50%,氨氮80%,總氮30%,總磷70%。工藝兼顧固形物和溶解物的去除功能,具有快速、穩(wěn)定,占地面積小,負荷削減高效,不額外增加排水系統(tǒng)壓力等優(yōu)點.
“管道儲存-攔截棄流-調(diào)蓄沉淀”工藝
江蘇省常州市
建成了處理能力90?m3/h?的聚景園初期雨水調(diào)蓄沉淀示范工程。工藝對初期雨水的SS去除率為88%,該工藝除能分離初期雨水外還能有效地解決河水倒灌、調(diào)蓄池沉積物清洗、錯接污水收集處理等問題,適合在高水位濱河帶、綠化程度較高的居民區(qū)推廣
道路雨水截流滲濾系統(tǒng)
江蘇省無錫市
服務(wù)面積約為10000?m2,對污染物總量排放的削減在85%以上
綠地雨水徑流處理系統(tǒng)
江蘇省無錫市
服務(wù)面積為0.8~1.1?km2,對污染物總量排放的削減在85%以上
雨水土壤快速滲濾與生物滯留技術(shù)
河北省廊坊市
對TSS、色度和濁度的去除率均在90%以上,對COD的去除率達35%~91.4%,對Pb、Zn、Cu?的去除率可達80%以上,對Fe?去除率為30%~90%。該技術(shù)既可用于徑流雨水集蓄回用的凈化設(shè)施,也可作為雨水滲蓄涵養(yǎng)淺層地下水的技術(shù)措施,對道路、停車場、建筑屋面等雨水徑流處置減排的應(yīng)用價值較大。目前已示范用于廊坊市大皮營水系濱水道路徑流雨水的控制與利用
濱水道路徑流雨水綜合控制與利用系統(tǒng)
河北省廊坊市示范區(qū)匯流面積共計20?000?m2,其中:“生態(tài)滲渠-滲井系統(tǒng)”匯流面積260?m2,“生態(tài)滲渠-雨水花園系統(tǒng)”匯流面積380?m2,“旋流沉砂-土壤快速滲濾系統(tǒng)”匯流面積1000?m2,雨水管道截污系統(tǒng)19000?m2。徑流總量和污染物減排量達70%以上。處理后的雨水大部分補充進景觀河渠,部分滲入地下補充淺層地下水
高密度澄清器技術(shù)處理初期雨水
安徽省合肥市高密度澄清器沉淀單元的表面水力負荷?12?m3/(m2˙h),水力停留時間0.5?h。裝置最大處理量為70?m3/h,正常運行流量為60?m3/h
生物滲濾設(shè)施
安徽省合肥市
TSS的去除率達到90%,COD的去除率超過65%,TN的去除率在65%~80%
