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随着城市化进程的加快,城市路面径流污染问题日益严重,运用工程措施对其实施控制重要意义。本文基于LID技术和前人工作基础,进行了西安市路面降雨径流的监测试验,并在西安理工大学露天试验场设计和建设了6条不同配置方式的生态滤沟,通过试验分析了不同基质种类、不同基质组合方式、不同植被条件、不同进水水力负荷以及不同进水污染物浓度条件下生态滤沟对城市路面径流中污染物的净化效果,并进行了对比分析。进而为其推广应用提供科学依据。研究初步得出以下结论:
(1)西安市路面降雨径流各污染物指标有明显的初期冲刷效应,随着降雨时间的延续,径流污染物浓度逐渐减小。总体分析可得城市次干道道路路面径流由于其车流人流较为密集,污染较为严重,其次依次为城市主干道、居住区道路、文教区道路。
(2)在所选的基质中粉煤灰的净化效果较好,其对氨氮、总氮、可溶解性正磷酸盐、总磷、重金属锌、重金属镉的浓度去除率可分别达到30%~45%、25%~30%、90%~95%、60%~90%、83%~100%、3%~63%。
(3)植物的生长对于污染污染物的去除有一定辅助作用,通过比较在有植被条件下,生态滤沟对总氮的浓度去除率可提高5%~30%,而磷的净化效果相差不大。
(4)随着水力负荷的增大,生态滤沟对污染物的浓度去除率会降低,氨氮和总氮的浓度去除率在高负荷和低负荷时相差10%左右,可溶解性正磷酸盐和总磷的浓度去除率在高负荷和低负荷时相差可达30%左右;随着各进水污染物浓度的增大,COD、可溶解性正磷酸盐、总磷的浓度去除率呈现先增大后减小趋势,氨氮浓度去除率呈现增大趋势,总氦浓度去除率呈现先减小后增大的趋势。
(5)生态滤沟对磷污染物的去除效果优于对有机物和氮污染物的去除效果,生态滤沟对磷污染物的浓度去除率可达60%~90%,而对有机物和氮污染物的浓度去除率在30%~60%之间。
(6)随着入流时间的延续,生态滤沟对入流流量、入流水量、入流污染物负荷的削减能力减弱。
(7)通过极差分析得出对于各污染物的净化效果,外部条件(进水水力负荷与进水污染物浓度)为主要的影响因素,同时在生态滤沟自身条件中,基质种类对净化效果的影响较大,植被条件起辅助作用。
(8)对主要影响因素进水水力负荷、进水污染物浓度与污染物浓度去除率的关系进行了幂指数拟合,水力负荷与浓度去除率的拟合方程相关系数均在0.9以上,拟合效果较好。运用SPSS软件的时间序列模型进行了污染物浓度去除率与出水时间关系的模拟,模型相关系数在0.5左右,可通过延长取样时间或者增加取样密度以提高模型模拟的效果。
(9)生态滤沟的水量削减率、污染负荷削减率均在60%以上,削减效果较好,同时削减量随着生态滤沟建设面积的增大而增大。在西安市道路面积0.5%应用条件下可节省974.49万元/年的污水处理建设运行费用。具有良好的环境、经济、社会效益。