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海绵型雨水口初期雨水截污能力优化研究

廖晓数 吴志权 朱成煜 林冰 苏君豪 张倩 仇玥

廖晓数,吴志权,朱成煜,等.海绵型雨水口初期雨水截污能力优化研究[J].环境工程技术学报,2022,12(4):1170-1176 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210597
引用本文: 廖晓数,吴志权,朱成煜,等.海绵型雨水口初期雨水截污能力优化研究[J].环境工程技术学报,2022,12(4):1170-1176 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210597
LIAO X S,WU Z Q,ZHU C Y,et al.Research on optimization of initial rainwater interception capacity of sponge-type rainwater inlet[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2022,12(4):1170-1176 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210597
Citation: LIAO X S,WU Z Q,ZHU C Y,et al.Research on optimization of initial rainwater interception capacity of sponge-type rainwater inlet[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2022,12(4):1170-1176 doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210597

海绵型雨水口初期雨水截污能力优化研究

doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210597
基金项目: 海绵城市建设水系统科学湖北省重点实验室开放研究基金项目(2019-06)
详细信息
    作者简介:

    廖晓数(1981—),男,高级工程师,主要研究方向为污染水体修复与海绵城市工程设计,66159062@qq.com

    通讯作者:

    仇玥(1993—),女,初级工程师,硕士,主要研究方向为污染水体修复与海绵城市工程设计,33716290@qq.com

  • 中图分类号: X52

Research on optimization of initial rainwater interception capacity of sponge-type rainwater inlet

  • 摘要:

    选用装配式选配截污型雨水口,以土工布、不锈钢筛网和5种不同填料作为过滤模块,配置人工模拟雨水用于试验,研究其在不同截污装置下对初期雨水中悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH4 +-N)、总氮(TN)和总磷(TP)等污染物的去除效果,测试其对初期雨水径流污染的削减能力,并综合评价其在实际工程运用中的可行性与经济性。结果表明:在土工布、不锈钢筛网过滤模块中,土工布对SS有较好的去除效果,不锈钢筛网则需将孔径降至0.074 mm时才对SS有较明显的去除效果,但二者对COD、NH4 +-N、TN和TP的去除效果均较差;以高炉灰焦粒、活化沸石、椰壳生物炭、陶粒、活性炭作为滤料的5种过滤模块均能有效提高初期雨水中COD、NH4 +-N、TN和TP的去除效果;其中陶粒在达到理想的脱氮除磷效果的同时,也可实现较好的SS和COD去除效果,使用年限与其他过滤模块相差不大,且售价(5~13元/kg)略低于其他过滤模块。

     

  • 图  1  海绵型雨水口截污装置结构

    注:图中数字单位为mm。

    Figure  1.  Sewage interception device of sponge-type rainwater inlet

    图  2  海绵型雨水口组装工艺

    注:同图1

    Figure  2.  Assembly process of sponge-type rainwater inlet

    表  1  实际初期雨水水质和模拟初期雨水水质

    Table  1.   Actual initial rainwater quality and simulated initial rainwater quality mg/L 

    雨水类型水质指标5 min10 min15 min20 min
    实际初期雨水 COD 160~200 180~220 150~190 120~160
    NH4 +-N浓度 1~3 2~5 0~2 0~3
    TN浓度 4~6 5~7 2~4 1~4
    TP浓度 0.4~0.6 0.4~0.6 0.2~0.6 0.2~0.4
    SS浓度 70~90 70~80 50~80 60~90
    模拟初期雨水 COD 175 205 165 135
    NH4 +-N浓度 2 4 1.2 2
    TN浓度 4.5 6.5 3 3.5
    TP浓度 0.6 0.6 0.4 0.4
    SS浓度 80 80 75 85
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    表  2  具体截污试验方案设计

    Table  2.   Specific design of pollution interception test scheme

    过滤模块材料参数
    土工布规格分别为100、200、400、600、800 g/m2
    不锈钢筛网孔径分别为0.015、0.030、0.074、0.2、0.5、
    1.0、1.5、2.0 mm
    高炉灰焦粒滤料粒径为1.5~3.0 mm,密度为0.86 g/cm3
    活化沸石滤料粒径为1.5~3.0 mm,密度为2.0 g/cm3
    椰壳生物炭滤料粒径为1.5~3.0 mm,密度为0.42~0.55 g/cm3
    陶粒滤料粒径为1.5~3.0 mm,密度为2.25 g/cm3
    生物炭滤料粒径为1.5~3.0 mm,密度为0.55 g/cm3
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    表  3  不同规格土工布过滤模块对污染物的去除效果

    Table  3.   Removal effect of geotextile filter module with different specifications on pollutants

    规格/(g/m2)污染物去除率/%
    CODNH4 +-NTNTPSS
    1001343059
    2001231058
    4001431060
    6001321064
    8001411063
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    表  4  不同孔径不锈钢筛网过滤模块对污染物的去除效果

    Table  4.   Removal effect of stainless steel screen filter module with different apertures on pollutants

    孔径/mm污染物去除率/%
    CODNH4 +-NTNTPSS
    2.000002
    1.510002
    1.013102
    0.500002
    0.201003
    0.074710022
    0.030810039
    0.0151121049
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    表  5  不同填充滤料的过滤模块对污染物的去除效果

    Table  5.   Removal effects of filter modules filled with different filter materials on pollutants

    滤料种类污染物去除率/%
    CODNH4 +-NTNTPSS
    高炉灰焦粒2385476774
    活化沸石488548076
    椰壳生物炭2814106677
    陶粒3676536375
    活性炭4186646882
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    表  6  过滤模块价格和基本性能分析

    Table  6.   Price and basic performance analysis of filter modules

    过滤模块单价使用年限/a
    土工布(规格100、200、400、600、800 g/m21.5~4.0元/m22~5
    不锈钢筛网(孔径为0.015、0.030、0.074、
    0.2、0.5、1.0、1.5、2.0 mm)
    25~200元/m22~5
    高炉灰焦粒滤料(粒径为1.5~3.0 mm)4~11元/kg1.5~3.0
    活化沸石滤料(粒径为1.5~3.0 mm)4~14元/kg1.5~2.0
    椰壳生物炭滤料(粒径为1.5~3.0 mm)6~18元/kg1.5~2.0
    陶粒滤料(粒径为1.5~3.0 mm)5~13元/kg2~4
    活性炭滤料(粒径为1.5~3.0 mm)10~22元/kg2~3
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  • [1] 周国华, 马莎莎, 李俊奇, 等.雨水口截污装置对径流污染的控制效果[J]. 环境工程,2020,38(4):66-71.

    ZHOU G H, MA S S, LI J Q, et al. Analysis on effect of grate inlet interceptor on runoff pollution control[J]. Environmental Engineering,2020,38(4):66-71.
    [2] 王建龙, 王泽熙, 李晗, 等. 雨水管道沉积物累积对过流能力影响的模拟试验[J]. 环境工程技术学报, 2022,12(3):732-737.

    WANG J L, WANG Z X, LI H, et al. Simulation test on the influence of sediment accumulation on the drainage capacity of rainwater pipeline[J]. Journal of Environmental Engineering Technology, 2022,12(3):732-737.
    [3] 凌文翠, 李焕利, 方瑶瑶, 等. 北京市典型雨水工程污染物去除效果监测分析[J]. 环境工程技术学报, 2022, 12(3):738-743.

    LIN W C, LI H L, FANG Y Y, et al.Monitoring and analysis of pollutants removal efficiencies of typical rainwater projects in Beijing City [J]. Journal of Environmental Engineering Technology, 2022, 12(3):738-743.
    [4] 徐强强, 李阳, 马黎, 等.城市雨水管道沉积物氮磷污染溶出特性试验研究[J]. 环境科学研究,2021,34(3):646-654.

    XU Q Q, LI Y, MA L, et al. Experimental study on leaching characteristics of nitrogen and phosphorus in urban rainwater pipeline sediment[J]. Research of Environmental Sciences,2021,34(3):646-654.
    [5] 李海燕, 刘亮, 梁叶锦, 等.雨水口截污技术研究进展[J]. 安全与环境学报,2014,14(4):242-246.

    LI H Y, LIU L, LIANG Y J, et al. On the research advances with the interception technology on the storm-water inlet[J]. Journal of Safety and Environment,2014,14(4):242-246.
    [6] 刘超, 李俊奇, 王淇, 等.国内外截污雨水口专利技术发展及其展望[J]. 中国给水排水,2014,30(4):1-6.

    LIU C, LI J Q, WANG Q, et al. Summary and prospect of storm drain inlet patent technologies at home and abroad[J]. China Water & Wastewater,2014,30(4):1-6.
    [7] 陈莹, 赵剑强, 张小玲, 等.西安市道路雨水口截污挂篮试验研究[J]. 安全与环境学报,2012,12(5):69-72. doi: 10.3969/j.issn.1009-6094.2012.05.015

    CHEN Y, ZHAO J Q, ZHANG X L, et al. On the use of interception baskets to prevent road gully runoff pollution in Xi'an[J]. Journal of Safety and Environment,2012,12(5):69-72. doi: 10.3969/j.issn.1009-6094.2012.05.015
    [8] 陈望, 陈莹, 赵剑强, 等.雨水斗截污装置对屋面初期雨水净化规律及关键参数设计[J]. 环境工程学报,2020,14(7):1799-1807. doi: 10.12030/j.cjee.201901092

    CHEN W, CHEN Y, ZHAO J Q, et al. Purifying rule and key parameters design of the interception device of rainwater funnel treating initial roof rainwater runoff[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering,2020,14(7):1799-1807. doi: 10.12030/j.cjee.201901092
    [9] 柳健. 城市道路雨水径流污染特征及源头控制技术研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2017.
    [10] 叶奕梁, 徐朴.土工布的生产技术和性能要求[J]. 纺织导报,2000(3):36-40.

    YE Y L, XU P. Geotextiles production technology & requirements on their properties[J]. China Textile Leader,2000(3):36-40.
    [11] GUO J, HAN J, ZHANG X, et al. Experimental evaluation of wicking geotextile-stabilized aggregate bases over subgrade under rainfall simulation and cyclic loading[J]. Geotextiles and Geomembranes,2021,49(6):1550-1564. doi: 10.1016/j.geotexmem.2021.07.004
    [12] 国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法[M]. 4版. 北京: 中国环境科学出版社, 2002.
    [13] 张怡蕾, 操家顺, 薛朝霞, 等.城市排水管道内污染物迁移转化规律研究进展[J]. 环境科学研究,2020,33(1):111-121.

    ZHANG Y L, CAO J S, XUE Z X, et al. Research progress on the pollutants migration and transformation in municipal sewer[J]. Research of Environmental Sciences,2020,33(1):111-121.
    [14] WEI P, UIJTTEWAAL W, van LIER J B, et al. Impacts of shearing and temperature on sewage sludge: rheological characterisation and integration to flow assessment[J]. Science of the Total Environment,2021,774:145005. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.145005
    [15] WĄSIK E, CHMIELOWSKI K. Ammonia and indicator bacteria removal from domestic sewage in a vertical flow filter filled with plastic material[J]. Ecological Engineering,2017,106:378-384. doi: 10.1016/j.ecoleng.2017.05.015
    [16] 王卉. 高炉熔渣形成过程及性能研究[D]. 北京: 北京工业大学, 2013.
    [17] 韩金柱. 沸石的改性及其除磷性能研究[D]. 哈尔滨: 东北林业大学, 2010.
    [18] 李通, 罗仕忠, 吴永永, 等.活性炭改性及其对CO2/CH4吸附性能的研究[J]. 煤炭学报,2011,36(12):2012-2017.

    LI T, LUO S Z, WU Y Y, et al. Study of the modifying of activated carbon and its adsorption properties of CO2/CH4 mixture[J]. Journal of China Coal Society,2011,36(12):2012-2017.
    [19] 邱家枝. 椰壳生物炭的制备及其应用研究[D]. 福州: 福州大学, 2016.
    [20] 代亚辉. 粉煤灰陶粒滤料的制备及其在废水生物处理中的应用研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2010.
    [21] KIM J S, KANG M K, YANG C H, et al. Nitrification at low concentration of NH4 +-N by using attached growth in zeolite media[J]. Journal of Korean Society of Environmental Engineers,2017,39(10):561-567. doi: 10.4491/KSEE.2017.39.10.561
    [22] WANG C, LI L F, SHI J W, et al. Biochar production by coconut shell gasification in supercritical water and evolution of its porous structure[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2021,156:105151. doi: 10.1016/j.jaap.2021.105151
    [23] LIU Y S, DU F, YUAN L, et al. Production of lightweight ceramisite from iron ore tailings and its performance investigation in a biological aerated filter (BAF) reactor[J]. Journal of Hazardous Materials,2010,178(1/2/3):999-1006.
    [24] LU Z D, LI C, JING Z B, et al. Implication on selection and replacement of granular activated carbon used in biologically activated carbon filters through meta-omics analysis[J]. Water Research,2021,198:117152. ◇ doi: 10.1016/j.watres.2021.117152
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  • 收稿日期:  2021-11-22

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