Page 129 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

第 5 期 冉阳等：改良填料折流式生物滞留系统对雨水中氮磷削减的效果 · 1485 ·

传统的生物滞留池在实际运行中，对城市道路 不同填料和淹没出水高度，对生物滞留池的填料和
雨水径流中氮、磷污染物的去除效果不理想 [7-9] 。已 结构进行系统改良，研究改良型生物滞留池对道路
有 研 究 表 明 ， 传 统 生 物 滞 留 池 可 以 去 除 29%～ 雨水径流污染物的削减效果，以期为生物滞留系统
99 % 的总悬浮物（TSS） 和 98 % 的油污，还能有效去 的推广与应用提供支撑。
除 98%～99 % 的锌、铜 和 81 % 的铅等重金属 [10-12] ，
1 材料与方法
但由于其填料中磷的本底值较高且对磷的吸附能力
较低，导致对雨水径流中总磷去除效果较差。此外， 1.1 填料制备
传统生物滞留池内部无法形成缺氧环境，会导致微 试验用铝污泥来自株洲市自来水厂，是以铁、铝
生物的反硝化作用受到限制，虽然对有机氮的氨化、 盐为混凝药剂的水处理残渣（WTR），湿度较大，自然
氨氮的硝化作用几乎不受影响，但会导致硝态氮的 风干后研磨至粉末状备用；天然膨胀蛭石来自当地
去除率较低。由于传统的生物滞留池对氮、磷污染 建材市场。将天然膨胀蛭石用去离子水清洗多次，
物去除效果不理想，阻碍了生物滞留设施的普及应 用 1 mol/ 盐酸溶液腐蚀处理，固液分离，水洗至中
L
用 [13-15] 。为了加强生物滞留池对氮、磷污染物的去 性，干燥，制得酸改性蛭石；将其 用 0.1 mol/ 硫酸铝
L
除效果，国内外学者对生物滞留填料进行了大量的 溶液超声振 荡 30 min，浸 泡 24 h，并滴 加 0.1 mol/L
研究。Zhan 等 [16 ] 探究了添加活性炭和生物炭等吸 氢氧化钠溶液，直至混合 液 p 呈弱碱性，固液分离，
H
g
附材料对生物滞留系统性能恢复的影响，发现添加 烘干，制得羟基铝蛭石。将铝污泥和羟基铝蛭石均
吸附材料不能有效改善城市雨水径流中氮和化学需 匀混合，加水后充分搅拌，制备成混合状固体颗粒，
氧量（COD）的去除，但可以改善磷的去除性能；潘伟 于自动程控烘箱中干燥，最后在马弗炉中 以 500 ℃
亮等 [17 ] 以火山岩和海绵铁作为生物滞留系统填料， 焙 烧 3 h，冷却至室温，制得羟基铝蛭石污泥颗粒
分析了径流污染物在系统中去除效果的季节变化， （HAVSP）。
发现系统中总氮、总磷和磷酸盐的去除率受季节影 1.2 试验装置
响较小，但氨氮、硝态氮和总有机碳（TOC）去除率受 1.2.1 生物滞留试验柱设计

季节影响较大；王前朋等 [18 ] 探究了发酵木屑、腐熟 选择管径 为 400 mm，高度 为 1 200 m m 的塑料
落叶、泥炭 土 3 种外加碳源对生物滞留系统水力性 圆柱作为生物滞留试验柱，构建了传统填料直流式
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能和水质净化效果的影响，发现外加腐熟落叶对渗 生物柱（1 ）、改良填料直流式生物滞留柱（2 ）和改良
透系数的提升效果最显著，且是否外加碳源不影响 填料折流式生物滞留柱（3 ），其结构如 图 1 所示。
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NO 的最终去除率。可见，国内外学者非常注重 3 个试验柱内部均由超高层、含水层（存在于超高层
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对改良填料的研究，却很少对包括填料和结构在内 和覆盖层之间）、覆盖层、填料层、砂滤层和砾石排
的整个生物滞留系统的改良进行研究。为了进一步 水层组成，其中超高层高度 为 40 mm，设置溢流管，
提高生物滞留池对雨水径流中氮、磷污染物去除效 防止生物滞留池中雨水溢出和便于雨水的及时排
果，笔者在已有传统的生物滞留池基础上，通过设置 放；覆盖层高度 为 70 mm，含水层高度 为 100 mm，填

注：图中数字为试验柱尺寸，mm。
图 1 生物滞留试验柱剖面
Fig.1 Profile of the biological retention test column