前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的复合填料生物滞留池除磷试验研究，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
【摘要】：针对现有生物滞留池对道路雨水中总磷（TP）去除效果不稳定的问题，在生物滞留池内换填体积比为15%给水厂污泥、85%河砂的复合填料，以提高对营养物磷的吸附固定能力。试验结果表明：复合填料比单一砂土填料有更好地除磷能力，对雨水中TP的去除率稳定在98%以上，出水中TP浓度＜0.02mg/L，同时不影响对其他污染物的净化效果，为解决生物滞留池对道路径流污染物磷去除效果不稳定难题提供一种思路。
【关键词】：道路；雨水径流；生物滞留池；除磷；复合填料；给水厂污泥；海绵城市
作为一项成熟有效的海绵城市技术方案，生物滞留池应用于城市道路绿地内，路面雨水汇集后进入道路中央分隔带和两侧绿化带内，经过生物滞留池的渗透、滞留、贮蓄、净化、排放一体化处理，有效地削减雨水径流总量，延迟暴雨峰值时间，同时对水中的污染物实现一定程度地削减[1～2]。生物滞留池依靠基质填料、微生物与植物组建共体生态系统，通过基质填料的吸附截留、微生物的氧化分解以及植物的生长吸收，实现对雨水污染物的去除净化。现有研究显示，生物滞留池对雨水中的悬浮固体（TSS）、可氧化降解有机物（COD）、总氮（TN）、油脂类和重金属有很好地去除能力，但对总磷（TP）的去除不稳定。雨水中营养物磷主要依靠填料的吸附去除，传统生物滞留填料由于可提供的吸附位点有限，在运行后期对磷的吸附能力逐渐达到饱和，直至出现磷的解析、释放问题；未做填料更换处理的生物滞留池长时间运行后，出水中TP浓度已十分接近进水，生物滞留系统基本丧失除磷功能。给水厂污泥(以下简称“铝污泥”)是以硫酸铝、聚合氯化铝为代表的铝系絮凝剂在给水处理过程中产生的副产物，其具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，对水中各形态磷有很好地吸附固定性能[3～4]。为了实现生物滞留设施对污染物磷的长效、稳定去除，本文以铝污泥作为填料改良剂，将铝污泥与河砂按照体积比15：85组成复合填料，通过模拟道路径流进水试验，研究复合填料生物滞留池对道路径流中污染物磷的净化效果。
1材料与方法
1.1试验装置采用
2个结构相同的圆柱形土柱模拟生物滞留池，柱高1350mm、直径300mm，自上往下依次为蓄水层、种植土层、填料层、砾石层，砾石层底部安装排水管，连接市政雨水管网，管径为50mm。见图1。
1.2试验材料
填料。某自来水厂给水处理生成的块状脱水污泥，经自然风干并研磨、筛分处理后，获得粒径为1～2mm的铝污泥；某建材市场粒径为0.125～2mm的河砂。将铝污泥、河砂按照体积比15：85均匀混合，制成所需的复合填料。复合填料的有机质（organicmaterial，OM）占比为4.04%，渗透系数为0.025cm/s，满足生物滞留设计细则规定的填料最低渗透性要求[5]。试验中的土柱2填充铝污泥、河砂组成的复合填料，土柱1作为对比例采用传统砂土填料。原水。道路径流雨水是用市政自来水和路面沉积土以及邻苯二甲酸氢钾、氯化铵、硝酸钾、磷酸二氢钾等药物混合配制而成，TP、TN、COD、TSS的质量浓度分别为3.0～7.0、10、160、200mg/L。
1.3运行控制
运行开始前，在种植土表层栽种植物，选择多年生草本莺尾类植物，根茎发达，同时具有耐涝、耐旱、耐寒的属性。启动阶段时间为10d，对2组土柱每天定时进水30L，水源为市政自来水，目的在于清洗冲刷种植土和填料层基质固有的有机营养成分。启动阶段结束后，进入正式运行阶段，进行模拟径流进水试验，时间为70d。每天定时、定量布水，通过泵装置在2h内向每个柱体均匀注入40L雨水，相当于汇水面积负荷比20情况下市政道路上发生31.5mm降雨（降雨强度中的暴雨等级）产生的径流量。水样的采集周期为5d，仅在每个周期的第5d采集水样，其他4d只进行布水。采样结束后，应于24h内及时对水样进行集中检测。
1.4检测方法
分别采用过硫酸钾消解-钼酸铵分光光度法、酸性重铬酸钾消解滴定法、碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法、重量法对进出水样中的污染物指标进行检测。
2结果与讨论
2.1TP去除
在运行初期，2组土柱均有较好的TP去除效果，去除率均在90%以上，出水中TP浓度在0.3mg/L以下；表明在运行初期，无论是砂土还是复合填料均可提供足够的吸附位点，达到良好的TP去除效果。当试验运行30d后，土柱1的除磷能力呈现明显下降趋势，对TP的去除率逐渐降至70%，出水中TP浓度为2.1mg/L；TP的去除率随试验的运行继续降低，当试验进行到第70d时，土柱1对TP的去除率仅为30%。与土柱1不同，整个运行期内土柱2始终表现出高效稳定的除磷能力，对TP的去除率不低于98%，经复合填料吸附处理后的出水中TP浓度值不高于0.02mg/L，满足GB3838—2002《地表水环境质量标准》划定的二类水体标准。见图2。研究表明[6]，道路雨水中的TP分为有机磷和无机磷，主要以不同形态的磷酸盐形式存在。在整个生物滞留系统中，植物和微生物组分对雨水污染物中的磷去除能力相对有限，雨水中各形态磷的去除主要依靠填料基质的吸附固定作用。传统单一砂土填料可提供的活性吸附位点有限，随着试验运行时间的增加，填料对磷的吸附作用逐渐减弱，直至达到饱和状态，此后填料的物理吸附作用失效。本试验选用的复合填料因包含一定比例的铝污泥基质，能够提供相对较多的吸附位点；铝污泥含有大量铝铁无定形结合物，可以与表面吸附态磷酸盐发生羟基取代、络合反应而生成络合沉淀物，不易出现磷的解析、释放，从而实现对雨水中磷的长久、稳定去除。
2.2其他污染物去除
试验结果表明，单一砂土填料和铝污泥、河砂复合填料两组生物滞留池对雨水中COD、TSS、TN等污染物均有较好的去除效果。见表1。雨水进入生物滞留系统后，进水中的TSS经种植土、填料层的拦截、过滤，基本完成了对SS的全部去除。本次模拟雨水中的COD由化学药剂邻苯二甲酸氢钾配制而得，属于溶解性难降解有机物，下渗过程中先被填料颗粒吸附，然后在与好氧微生物接触过程中被降解去除。雨水中的TN包括氨氮和硝态氮两部分，经填料物理吸附作用去除的量十分有限；绝大部分依靠设施内部的硝化菌、反硝化菌等微生物在适宜环境下，分别完成对氨氮的硝化作用以及硝态氮的反硝化作用[7]。在雨水生物滞留系统内部，处于淹水饱和阶段的时间较短，落干阶段时间长，整个填料层结构的透气性能好，利于硝化细菌完成硝化作用，而由于缺少稳定的缺氧环境，水中硝态氮的反硝化去除受到抑制，一定程度影响了TN去除效果。
3结论及展望
将铝污泥与河砂按15：85体积比混合，构建复合填料生物滞留系统，克服了以往雨水净化过程中TP去除不稳定的难题，对原水中质量浓度为3.0～7.0mg/L的营养物磷去除率达到98%，出水中TP浓度长期稳定在0.02mg/L以下，满足GB3838—2002划定的二类水体标准。将复合填料系统应用于城市道路绿地景观建设中，既做到对地表径流量的有效控制，也实现了对径流雨水中各类污染物的稳定削减。我国的海绵城市建设尚处于初级阶段，生物滞留池等技术措施还存不足。在工程中，应以控制目的为导向，因地制宜的进行生物滞留设施的设计，制定科学的运行维护制度，确保其高效持久地发挥作用。
作者:于栋 金波 单位:青岛市即墨区自然资源局
