雨水弃流装置原理(道路初期雨水快速处理装置构建与处理效能研究)

根据对路初期雨水水质的特点，构建了一套高效快速的道路初期雨水处理装置。在无填料、水力负荷、初始浓度和曝气条件下，对对道路初期雨水中悬浮物浓度、有机物、总氮和总磷的去除进行了研究，优化了处理效果最佳的运行控制参数。同时，对对雨水处理厂各阶段污染物去除情况进行了研究，探索了道路初期雨水污染物去除机理，为工程应用提供了理论和技术依据，为解决城市初期雨水污染控制和利用问题提供了技术支持。

关键词：初期雨水；道路雨水；治疗设备；水质特征

中国图书馆分类号：TU992文件标记代码：a。

随着城市化进程的加快，城市不透水面积不断增加，导致降雨径流入渗和城市内涝减少。当降雨同时发生时，下垫面(主要是屋面和路面)上的大量污染物将随雨水径流通过进入的河流、湖泊等受纳水体，污染水体，威胁对城市生态环境的稳定。雨水地表径流是一种非点源污染，具有影响大、污染成分复杂、面积大的特点[1]， 此外，目前城市内涝时有发生，道路初期雨水污染问题十分普遍，因此迫切需要一种有效的方法对初期雨水进行控制和处理。 由于道路是城市中面积最大的不透水表面，道路雨水径流是城市雨水径流中资源利用潜力最大、污染特性高的部分。如果道路雨水径流能够得到利用，不仅可以减缓对，城市雨水径流受纳水体造成的冲击污染，还可以补充城市水资源。这对对缓解城市缺水、改善城市生态环境具有重要意义。

20世纪70年代，美国，日本、德国等发达国家开始研究雨水处理、收集、储存和利用技术，形成了成熟实用的城市雨水径流优化管理模式。例如，设置预沉淀池、渗透设施、过滤池、储罐和管道以减少悬浮颗粒或洼地的含量，设置氧化塘和人工湿地以去除雨水中的氮、磷、有机物和重金属。近年来，我国也开始研究城市雨水径流处理和回用工程的建设和设计[5，6]，总体效果不一。但是，本项目研究的雨水快速处理装置结构简单，制造成本低，对初期雨水处理效果良好。

本研究根据城市道路初期雨水的特点，搭建了道路初期雨水处理装置。通过分析处理前后的悬浮物浓度、化学需氧量、总氮总氮和总磷等水质指标，研究了不同进水流量，填料顺序和酸碱度下雨水污染物的去除情况，提出了道路初期雨水处理利用的途径和措施，以解决城市内涝问题，控制和控制道路雨水污染物

1材料和方法

1.1雨水处理装置

为了研究道路雨水的快速处理方法，本研究构建了一个垂直雨水处理实验装置，如图1所示。

图1立式雨水处理实验装置

该装置由进水箱、水口，鼓风机、水口和回流泵组成。该装置分为六个隔间，分别装有不同的填充物。最后一个隔间是沉淀池，沉淀后的流出物是经过处理的流出物。采集水口的目的是从对，的不同包装部分采集水样

由于本次试验需要大量的初期雨水，且雨水径流难以收集，参照相关文献[7]中模拟雨水径流的制备方法，结合以往道路初期雨水径流水质监测结果，本次试验采用人工模拟雨水径流代替实际雨水径流。雨水配方见表1。

表1模拟道路径流公式

组分含量(毫克/升)

淀粉200

牛肉粉10

葡萄糖200

尿素5

乙酸钠2.5

碳酸钠10

氯化铵5

亚硝酸钠5

硝酸钠50

磷酸氢二钠1

1000*颗粒沉积在路面上

*向1L水中添加1000毫克颗粒物。

由于雨水径流中的悬浮物与污染物浓度之间存在相关性，因此在模拟雨水径流中还加入了路面沉积物颗粒，以接近城市道路雨水径流的实际污染情况。

1.3生物膜培养

在雨水处理装置正式运行的初期，需要经过生物膜形成阶段，即微生物生长繁殖直至填料表面被生物膜覆盖，微生物数量需要满足污水处理的要求；同时，微生物应逐渐适应处理后污水的水质，即对微生物应驯化[8]。挂膜过程中，沉淀池的出水和池底的污泥不断回流。

1.4水质分析方法

各种水质指标的检测方法如下：酸碱度、酸度计；浊度，浊度计；重量分析法；CODCr，重铬酸钾法；氨氮、纳氏试剂分光光度法；钼酸反分光光度法。

2结果和讨论

道路雨水径流具有间歇性、不均匀性和随机性的特点。在实际应用中，过滤系统应处于间歇运行模式，即在径流形成后只运行一段时间，在晴天停止运行，这将造成装置运行时短时间高浓度雨水径流的影响。为了接近真实工况，考察了装置的抗冲击能力，将装置的运行模式设定为连续进水时间1h，之后停止进水。

2.1不同流量的治疗效果

当设计进水流量为0.1L/s、0.2L/s、0.3L/s和0.4L/s时，通过调节进水管阀门的开度，在水口沉淀池出口处采集水样。

表2不同流量雨水处理效果

进水流量悬浮物去除率化学需氧量去除率总氮去除率总磷去除率

88.00% 44.30% 39.20% 10.80%

0.4 89.40% 45.20% 38.70% 9.30%

88.70% 45.90% 37.60% 10.00%

93.00% 54.10% 43.30% 12.20%

0.3 93.10% 55.20% 44.50% 13.20%

91.80% 54.90% 42.20% 12.80%

93.50% 60.30% 48.30% 20.60%

0.2 94.20% 62.60% 47.70% 21.30%

94.90% 62.20% 49.60% 21.60%

97.00% 66.60% 55.50% 24.30%

0.1 95.90% 65.70% 56.70% 25.20%

95.90% 66.20% 55.90% 24.90%

四种流量条件下对悬浮物的去除效果最好，平均去除率为93%，其他去除率指标由高到低依次为化学需氧量、总氮和总磷；流量，越小，处理装置的水力负荷越小，去除率越大，出水水质越好；流量，变化对化学需氧量的影响最大，流量减少了75%，去除率可提高21.9%。

根据以上分析，在上述运行条件下，0.1L/s是流量的最佳雨水设计。流速越小，滤料与雨水的平均接触时间越长，有利于滤料表面微生物对有机物的吸附和降解。对雨水各项污染指标的削减效果良好。

2.2不同包装顺序的效果比较

填筑顺序对对前期雨水处理效果有很大影响。本试验依次比较了砾石和中粒径卵石的处理效果。设计进水流量为0.1L/s，填料换位后再次进行生物膜培养。实验结果如表3所示。

表3不同包装顺序对对雨水处理的影响

序贯悬浮物去除率化学需氧量去除率

注：1-大尺寸卵石；2-中粒径卵stone；3-砾石；4-石英砂；5-卵石。

对比两种填料顺序的实验结果，可以看出先用中粒径卵石过滤后用砾石过滤的净水效果更好。砾石过滤对化学需氧量的去除率虽然较高，但提升效果不明显，因此总体分析表明，较好的填料顺序为：大粒径卵石、中粒径卵石、砾石、石英砂和卵石。

3结论

(1)构建的雨水快速处理装置对对，模拟城市道路初期雨水具有良好的去除效果，平均SS去除率达到90%以上，COD去除率达到60%以上，对水体中的氮磷也有一定的去除效果。

(2)进水流量越小，出水水质越好，污染物的最高去除率为0.1L/s，流量对化学需氧量的去除效果影响很大，“大粒径卵石-碎石-卵石”的填充顺序优于“卵石-碎石-卵石”。

(3)对：城市道路雨水处理可采用以下方法：在降雨初期，通过城市排水管网系统将大量雨水径流收集到雨水储存装置中，以一定的流量通过整个雨水快速处理装置，利用各级填料的截留和生物降解，得到满足一定水质要求的处理水。可用于对，水质要求低的地方，如灌溉、城市绿化、道路洒水等。不仅可以控制道路雨水污染，减少城市内涝，还可以实现雨水资源的再利用。