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【摘要】：針對(duì)現(xiàn)有生物滯留池對(duì)道路雨水中總磷（TP）去除效果不穩(wěn)定的問(wèn)題，在生物滯留池內(nèi)換填體積比為15%給水廠污泥、85%河砂的復(fù)合填料，以提高對(duì)營(yíng)養(yǎng)物磷的吸附固定能力。試驗(yàn)結(jié)果表明：復(fù)合填料比單一砂土填料有更好地除磷能力，對(duì)雨水中TP的去除率穩(wěn)定在98%以上，出水中TP濃度＜0.02mg/L，同時(shí)不影響對(duì)其他污染物的凈化效果，為解決生物滯留池對(duì)道路徑流污染物磷去除效果不穩(wěn)定難題提供一種思路。

【關(guān)鍵詞】：道路；雨水徑流；生物滯留池；除磷；復(fù)合填料；給水廠污泥；海綿城市

作為一項(xiàng)成熟有效的海綿城市技術(shù)方案，生物滯留池應(yīng)用于城市道路綠地內(nèi)，路面雨水匯集后進(jìn)入道路中央分隔帶和兩側(cè)綠化帶內(nèi)，經(jīng)過(guò)生物滯留池的滲透、滯留、貯蓄、凈化、排放一體化處理，有效地削減雨水徑流總量，延遲暴雨峰值時(shí)間，同時(shí)對(duì)水中的污染物實(shí)現(xiàn)一定程度地削減[1～2]。生物滯留池依靠基質(zhì)填料、微生物與植物組建共體生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)基質(zhì)填料的吸附截留、微生物的氧化分解以及植物的生長(zhǎng)吸收，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水污染物的去除凈化?，F(xiàn)有研究顯示，生物滯留池對(duì)雨水中的懸浮固體（TSS）、可氧化降解有機(jī)物（COD）、總氮（TN）、油脂類(lèi)和重金屬有很好地去除能力，但對(duì)總磷（TP）的去除不穩(wěn)定。雨水中營(yíng)養(yǎng)物磷主要依靠填料的吸附去除，傳統(tǒng)生物滯留填料由于可提供的吸附位點(diǎn)有限，在運(yùn)行后期對(duì)磷的吸附能力逐漸達(dá)到飽和，直至出現(xiàn)磷的解析、釋放問(wèn)題；未做填料更換處理的生物滯留池長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，出水中TP濃度已十分接近進(jìn)水，生物滯留系統(tǒng)基本喪失除磷功能。給水廠污泥(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“鋁污泥”)是以硫酸鋁、聚合氯化鋁為代表的鋁系絮凝劑在給水處理過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，其具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，對(duì)水中各形態(tài)磷有很好地吸附固定性能[3～4]。為了實(shí)現(xiàn)生物滯留設(shè)施對(duì)污染物磷的長(zhǎng)效、穩(wěn)定去除，本文以鋁污泥作為填料改良劑，將鋁污泥與河砂按照體積比15：85組成復(fù)合填料，通過(guò)模擬道路徑流進(jìn)水試驗(yàn)，研究復(fù)合填料生物滯留池對(duì)道路徑流中污染物磷的凈化效果。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)裝置采用

2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的圓柱形土柱模擬生物滯留池，柱高1350mm、直徑300mm，自上往下依次為蓄水層、種植土層、填料層、礫石層，礫石層底部安裝排水管，連接市政雨水管網(wǎng)，管徑為50mm。見(jiàn)圖1。

1.2試驗(yàn)材料

填料。某自來(lái)水廠給水處理生成的塊狀脫水污泥，經(jīng)自然風(fēng)干并研磨、篩分處理后，獲得粒徑為1～2mm的鋁污泥；某建材市場(chǎng)粒徑為0.125～2mm的河砂。將鋁污泥、河砂按照體積比15：85均勻混合，制成所需的復(fù)合填料。復(fù)合填料的有機(jī)質(zhì)（organicmaterial，OM）占比為4.04%，滲透系數(shù)為0.025cm/s，滿(mǎn)足生物滯留設(shè)計(jì)細(xì)則規(guī)定的填料最低滲透性要求[5]。試驗(yàn)中的土柱2填充鋁污泥、河砂組成的復(fù)合填料，土柱1作為對(duì)比例采用傳統(tǒng)砂土填料。原水。道路徑流雨水是用市政自來(lái)水和路面沉積土以及鄰苯二甲酸氫鉀、氯化銨、硝酸鉀、磷酸二氫鉀等藥物混合配制而成，TP、TN、COD、TSS的質(zhì)量濃度分別為3.0～7.0、10、160、200mg/L。

1.3運(yùn)行控制

運(yùn)行開(kāi)始前，在種植土表層栽種植物，選擇多年生草本鶯尾類(lèi)植物，根莖發(fā)達(dá)，同時(shí)具有耐澇、耐旱、耐寒的屬性。啟動(dòng)階段時(shí)間為10d，對(duì)2組土柱每天定時(shí)進(jìn)水30L，水源為市政自來(lái)水，目的在于清洗沖刷種植土和填料層基質(zhì)固有的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分。啟動(dòng)階段結(jié)束后，進(jìn)入正式運(yùn)行階段，進(jìn)行模擬徑流進(jìn)水試驗(yàn)，時(shí)間為70d。每天定時(shí)、定量布水，通過(guò)泵裝置在2h內(nèi)向每個(gè)柱體均勻注入40L雨水，相當(dāng)于匯水面積負(fù)荷比20情況下市政道路上發(fā)生31.5mm降雨（降雨強(qiáng)度中的暴雨等級(jí)）產(chǎn)生的徑流量。水樣的采集周期為5d，僅在每個(gè)周期的第5d采集水樣，其他4d只進(jìn)行布水。采樣結(jié)束后，應(yīng)于24h內(nèi)及時(shí)對(duì)水樣進(jìn)行集中檢測(cè)。

1.4檢測(cè)方法

分別采用過(guò)硫酸鉀消解-鉬酸銨分光光度法、酸性重鉻酸鉀消解滴定法、堿性過(guò)硫酸鉀消解-紫外分光光度法、重量法對(duì)進(jìn)出水樣中的污染物指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

2結(jié)果與討論

2.1TP去除

在運(yùn)行初期，2組土柱均有較好的TP去除效果，去除率均在90%以上，出水中TP濃度在0.3mg/L以下；表明在運(yùn)行初期，無(wú)論是砂土還是復(fù)合填料均可提供足夠的吸附位點(diǎn)，達(dá)到良好的TP去除效果。當(dāng)試驗(yàn)運(yùn)行30d后，土柱1的除磷能力呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，對(duì)TP的去除率逐漸降至70%，出水中TP濃度為2.1mg/L；TP的去除率隨試驗(yàn)的運(yùn)行繼續(xù)降低，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到第70d時(shí)，土柱1對(duì)TP的去除率僅為30%。與土柱1不同，整個(gè)運(yùn)行期內(nèi)土柱2始終表現(xiàn)出高效穩(wěn)定的除磷能力，對(duì)TP的去除率不低于98%，經(jīng)復(fù)合填料吸附處理后的出水中TP濃度值不高于0.02mg/L，滿(mǎn)足GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》劃定的二類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)。見(jiàn)圖2。研究表明[6]，道路雨水中的TP分為有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷，主要以不同形態(tài)的磷酸鹽形式存在。在整個(gè)生物滯留系統(tǒng)中，植物和微生物組分對(duì)雨水污染物中的磷去除能力相對(duì)有限，雨水中各形態(tài)磷的去除主要依靠填料基質(zhì)的吸附固定作用。傳統(tǒng)單一砂土填料可提供的活性吸附位點(diǎn)有限，隨著試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間的增加，填料對(duì)磷的吸附作用逐漸減弱，直至達(dá)到飽和狀態(tài)，此后填料的物理吸附作用失效。本試驗(yàn)選用的復(fù)合填料因包含一定比例的鋁污泥基質(zhì)，能夠提供相對(duì)較多的吸附位點(diǎn)；鋁污泥含有大量鋁鐵無(wú)定形結(jié)合物，可以與表面吸附態(tài)磷酸鹽發(fā)生羥基取代、絡(luò)合反應(yīng)而生成絡(luò)合沉淀物，不易出現(xiàn)磷的解析、釋放，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水中磷的長(zhǎng)久、穩(wěn)定去除。

2.2其他污染物去除

試驗(yàn)結(jié)果表明，單一砂土填料和鋁污泥、河砂復(fù)合填料兩組生物滯留池對(duì)雨水中COD、TSS、TN等污染物均有較好的去除效果。見(jiàn)表1。雨水進(jìn)入生物滯留系統(tǒng)后，進(jìn)水中的TSS經(jīng)種植土、填料層的攔截、過(guò)濾，基本完成了對(duì)SS的全部去除。本次模擬雨水中的COD由化學(xué)藥劑鄰苯二甲酸氫鉀配制而得，屬于溶解性難降解有機(jī)物，下滲過(guò)程中先被填料顆粒吸附，然后在與好氧微生物接觸過(guò)程中被降解去除。雨水中的TN包括氨氮和硝態(tài)氮兩部分，經(jīng)填料物理吸附作用去除的量十分有限；絕大部分依靠設(shè)施內(nèi)部的硝化菌、反硝化菌等微生物在適宜環(huán)境下，分別完成對(duì)氨氮的硝化作用以及硝態(tài)氮的反硝化作用[7]。在雨水生物滯留系統(tǒng)內(nèi)部，處于淹水飽和階段的時(shí)間較短，落干階段時(shí)間長(zhǎng)，整個(gè)填料層結(jié)構(gòu)的透氣性能好，利于硝化細(xì)菌完成硝化作用，而由于缺少穩(wěn)定的缺氧環(huán)境，水中硝態(tài)氮的反硝化去除受到抑制，一定程度影響了TN去除效果。

3結(jié)論及展望

將鋁污泥與河砂按15：85體積比混合，構(gòu)建復(fù)合填料生物滯留系統(tǒng)，克服了以往雨水凈化過(guò)程中TP去除不穩(wěn)定的難題，對(duì)原水中質(zhì)量濃度為3.0～7.0mg/L的營(yíng)養(yǎng)物磷去除率達(dá)到98%，出水中TP濃度長(zhǎng)期穩(wěn)定在0.02mg/L以下，滿(mǎn)足GB3838—2002劃定的二類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn)。將復(fù)合填料系統(tǒng)應(yīng)用于城市道路綠地景觀建設(shè)中，既做到對(duì)地表徑流量的有效控制，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)徑流雨水中各類(lèi)污染物的穩(wěn)定削減。我國(guó)的海綿城市建設(shè)尚處于初級(jí)階段，生物滯留池等技術(shù)措施還存不足。在工程中，應(yīng)以控制目的為導(dǎo)向，因地制宜的進(jìn)行生物滯留設(shè)施的設(shè)計(jì)，制定科學(xué)的運(yùn)行維護(hù)制度，確保其高效持久地發(fā)揮作用。

作者:于棟 金波 單位:青島市即墨區(qū)自然資源局