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温度对雨水生物滤池系统中营养物质去除效率的影响
摘要:在天然水体中,营养物质过多会导致富营养化。城市雨水是城市化程度较高地区的重要营养来源,因此为减少营养负荷,必须进行处理。生物滤池采用土壤,生物膜和植物作为过滤介质,是处理营养物质的良好选择。本文展示了一份生物滤池在低温下(+2°C,+8°C,对照+20°C)的实验结果。低温可能使生物滤池处理效果出现一些特殊的问题。悬浮污染物如TSS和大部分的磷被很好的去除了,低温对其没有负面影响。然而氮没有降低,特别是在滤池中产生了NOX。这种现象可以用不充分脱氮原理和实验柱中的高度浸滤来解释。
关键词:生物滤池;低温;营养物质;雨水处理
绪论
在天然水体中,营养过多会导致富营养化。(Browman et al.,1979; Pitt et al., 1999; Kim et al., 2003)雨水径流是城市化程度较高地区的重要营养物质来源,因此为减少营养负荷,必须进行处理。
雨水生物处理,又名生物滞留池,能除去雨水中的营养物质,防止接收水体的富营养化,是一种很好的处理方式。一组生物滤池包括置于建于高位的沟或槽以及其中中的过滤介质。过滤介质放置在凹槽中,顶部保持一定水深,底部有收集处理水的管道。通过过滤介质中的机械作用和生物化学作用对雨水进行净化,植物及过滤介质和植物根系中的生物膜也对雨水有净化作用。(Prince e’s County, 2002; Hsieh and Davis, 2005).
目前进行的几个实验表明,磷,磷酸盐和铵盐有明显的去除,但硝酸盐的去除率很低(有时为负)。(Davis et al., 2001; Lloyd et al., 2001; Henderson et al., 2007).但是,考虑到生物滤池仍然是一项相对年轻的技术,只能得到有限的运行数据。当在持续或暂时低温地区运行生物滤池时,由于生物活性降低,生长期缩短,以及适合的植物种类减少,会出现一些特殊的问题。然而,考虑到在寒冷的亚高山带,控制良好的湿地系统也可以取得较高的营养去除率,生物滤池系统仍可能在这些情况下运行良好。(Heyvaert et al., 2006).生物滤池在非冻结地区寒冷季节时的降雨条件下(温带气候下的秋冬季节及春季;寒温带气候下的秋季,晚春和夏季)的处理效率是其成功运行的决定因素。
本文展示了一份生物滤池在不同温度下运行效果的初步结果。其目的是测定雨水生物滤池在低温条件下对营养物质处理的效果,分析了温度和处理效率之间是否相关。
材料和方法
实验准备
实验在15个pvc雨水管道(内径377mm,,高900mm)制成的生物滤池中型实验生态系(生物滤池柱)中进行。上部(高400mm)透明,能够贮存水的同时让光线透入,使植物能正常生长。内壁做喷砂处理,防止水沿池壁产生短流。底部设排水管(直径58mm),用于取处理水样(图1、图2)。
柱中的过滤介质分为四层(如图2,由上至下):
沙壤土层,400mm,粗砂到中等砂,上部100mm加有20%表层土,
砂层,400mm,中等砂到细砂,
过渡层,30mm,粗砂以及
排水层,70mm,内部埋设排水管的细碎石。
生物滤池柱上种植广泛分布于北半球的灰株苔草(Anderberg and Anderberg, 200