检索结果-南通市图书馆

作者：纪亚星西安理工大学

学位级别：硕士

为了应对城市不透水下垫面增多所引发的城市内涝频发、水环境恶化、水资源流失等各种水问题,海绵城市建设已经成为一种解决问题的主要手段。海绵城市建设不仅能在小区、广场、公园这些源头布设绿色屋顶、透水铺装、下凹式绿地等绿色基... 详细信息

为了应对城市不透水下垫面增多所引发的城市内涝频发、水环境恶化、水资源流失等各种水问题,海绵城市建设已经成为一种解决问题的主要手段。海绵城市建设不仅能在小区、广场、公园这些源头布设绿色屋顶、透水铺装、下凹式绿地等绿色基础海绵设施,还能够通过管网、调蓄池、地下廊道等灰色基础设施实现雨洪快排与贮存,从而达到降低径流系数和削减洪峰流量、减小非点源污染负荷量等目的。本文以西安小寨区域为例,在原有排水管网的基础上,利用SWMM(Storm Water Management Model,暴雨洪水管理模型)构建了三种绿色基础设施与调蓄池相结合的小中海绵计算模型,并在不同降雨重现期与不同降雨历时条件下开展灰-绿设施布设方式研究。得出以下研究结论:(1)对于径流总量控制,当灰-绿海绵设施布设面积不同时,布设面积与雨洪调控效果呈正比。增加布设面积,不同降雨重现期下径流总量控制率提高3.56%～28.65%,不同降雨历时下也有相似的影响。当空间布局不同时,降雨重现期的增大对径流控制率的影响主要体现在重现期为5年一遇及以下的降雨,对于其它重现期,几乎不再受绿色海绵设施和调蓄池分散度的影响;不同降雨历时下各方案的结果也都相对稳定。(2)对于径流峰值调控,除布设面积的正向影响外,对于不同重现期的降雨,无论是增加灰-绿海绵设施布设面积还是分散度,各布设方式的峰值削减率都明显下降。在50年一遇降雨条件下,增加布设面积,峰值削减率能从5.16%增加到63.00%;对于空间布局,绿色海绵设施完全分散和调蓄池完全集中时削减效果最好,绿色海绵设施完全集中和调蓄池完全分散时效果最差。但在降雨小于10年一遇时,两种设施都完全分散效果更好。(3)对于溢流节点和超载管道,不同布设面积和空间布局下,溢流总时长和超载总时长都随着重现期的增大或降雨历时的延长而增加,但空间布局的改变对总时长的影响并不是十分显著。对于溢流总量,布设面积越大,溢流总量越小;当空间布局从完全集中到完全分散,对溢流的控制能力增加。(4)对于积涝点,在50年一遇降雨条件下,改变布设面积时共有三种工况的积水深度超过50 cm,是高风险内涝点,其余工况都能有效改善研究区积水。空间布局不同时,只有灰-绿海绵设施都集中布设时积水深度小于50 cm。所以,海绵设施集中布设更有助于对城区积涝情况的控制。(5)对于污染物,随着重现期的增加或降雨历时的延长,无论增加布设面积还是改变空间布局,污染负荷削减率都在减小。在不同重现期下,面积改变对TN的影响最大,最多能提高24.30%;对COD的影响最小,最多提高7.63%。灰-绿海绵设施完全分散对于5年一遇以下降雨调控效果最好,在大于该重现期以后,绿色设施完全分散且调蓄池完全集中布设的方式最优。在不同降雨历时下,增加布设面积,SS、COD、TN、TP四种污染物削减率最多提高7.06%～15.78%;改变空间布局,对污染物的控制效果差别不大。(6)通过构建指标评价体系,利用熵值法对各种布设方式的调控效果进行综合评价。当灰-绿海绵设施布设面积不同时,在T=2h,P=1.3a或者P=50a降雨条件下,布设1.947 km2的绿色海绵设施,搭配89938.20 m3的调蓄池总容积调控效果最优。当空间布局不同时,在小重现期下,绿色设施分布在100个子汇水区且调蓄池布设数量为20个时综合效果最好;在大重现期下,绿色海绵设施和调蓄池的空间布局都呈分散布设时调控效果最优。

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生物滞留系统中有机氯农药的累积效应及对微生态环境的影响研究

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作者：晁森豪西安理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着气候变化和城市化的急速发展,雨水无法就地消纳,转而汇为雨水径流,从而造成城市内涝和面源污染。对此,我国于2012年提出海绵城市建设,以求从源头处削减水量和水质负荷。生物滞留系统作为一种代表性技术,广泛的分布在小区、... 详细信息

近年来,随着气候变化和城市化的急速发展,雨水无法就地消纳,转而汇为雨水径流,从而造成城市内涝和面源污染。对此,我国于2012年提出海绵城市建设,以求从源头处削减水量和水质负荷。生物滞留系统作为一种代表性技术,广泛的分布在小区、道路、屋顶和花园建设中,对水质水量有着十分优秀的削减效果。目前对于生物滞留系统长期运行下内部污染物(碳氮磷、重金属、持久性有机污染物)累积特征及污染风险、运行过程中填料微生态环境变化情况、微生物群落结构对污染物累积的响应机制等方面研究仍存在不足,需要进行进一步深入研究。有机氯农药(Organochlorine pesticides,OCPs,包括Dichloro diphenyltrichloroethane,DDTs和Hexachlorocyclohexane,HCHs),作为持久性有机污染物中的一大类,具有长距离迁移性、土壤累积性和难降解性,在生物滞留系统中持续累积造成较大的生态风险。本研究以西北典型缺水型城市一西安为研究背景,通过现场监测、室外试验、理论分析等方法对生物滞留系统中OCPs等污染物的累积特征及微生态系统响应机制进行研究。主要结论如下:(1)生物滞留系统对OCPs去除率表现出差异性,HCHs去除效果不稳定,而DDTs去除率则相对稳定,表明HCHs迁移性更强于DDTs,或与其他污染物络合性能低于DDTs。现场监测研究表明生物滞留系统整体处于厌氧条件,OCPs主要为常年累积的旧污染,且其来源主要为农药。(2)OCPs存在条件下微生物群落结构发生较大变化,多样性呈现出下降趋势。冗余分析表明,OCPs为第二环境因子,对微生物影响贡献率达19%左右。OCPs具有三致性,致癌性研究表明,OCPs有着较大致癌风险,已经超过风险阈值,而在汛期后风险值更进一步提高。OCPs异构体中,HCHs致癌性更强,整体已经逼近个人终生可接受风险值,DDTs异构体间致癌性存在较大差异,p,p'-DDD和p,p'-DDT致癌性较强。(3)室外生物滤柱试验研究了不同填料、不同进水条件下生物滤柱对污染物(碳氮磷、重金属、OCPs)的去除效率和长期累积情况下各污染物的累积特征。结果表明,各生物滤柱去除重金属排序为,BSM+WTR>BSM>纯土生物滤柱,且重金属前期去除效率低于中后期。碳氮磷去除方面,改良填料生物滞留系统对碳氮磷去除效率高于纯土滤柱。OCPs去除方面,改良填料对OCPs去除率为80%左右,纯土填料去除率为30%-70%,且重金属有提高OCPs去除率作用,提高率为11.72%-133.77%不等。重金属与OCPs络合后更多的滞留在生物滞留系统内部,研究表明HCHs和DDTs累积量平均提高了 19.98%和298.43%。生物滞留系统实际运行情况下OCPs总是伴随着HMs停留在生物滞留系统内部,因此滞留量会有接近10倍的提高,具有较大的风险。(4)长期运行下,微生物群落结构发生明显变化。某些单个微生物种门因为其优秀的抗逆性和污染物降解性,其相对丰度可能会增加,但是整体多样性呈现下降趋势。此外出现一些和OCPs密切相关微生物种门,如Patescibacteria。在不同填料生物滤柱中,试验前后均为BSM和BSM+WTR填料中微生物丰度最高,纯土填料中微生物丰度较低。试验后,不同填料生物滤柱中共有的微生物数量锐减,各生物滤柱内部微生物分布表现出明显差异。重金属和OCPs存在条件下微生物总数量有所上升,但其群落多样性低于无重金属和OCPs的生物滤柱。因为OCPs作用较慢,所以试验结束阶段OCPs作为能源对微生物群落表现为促进作用,一段时间后产生明显抑制作用,RDA分析表明,δ-HCH为最主要影响因子,贡献率达40%左右。(5)长期运行下的生物滞留系统填料中的污染物的累积对微生态环境存在着明显的负面影响。生物滞留系统中污染物累积程度越高,对微生物的毒性和胁迫作用越明显,对微生物群落结构影响越明显。因此,为了维持生物滞留系统的运行稳定性和使用寿命,可以采用生物强化修复、填料更换等外部干预方式提升生物滞留系统的生态稳定性和运行效率。生物滞留系统内部存在明显的污染物累积现象,特别是重金属和OCPs,其络合效应会对微生物群落结构产生显著影响。随着生物滞留系统长期运行,污染物的累积会对其污染物去除效率及微生态环境产生显著抑制效应,因此为维持生物滞留系统长久高效稳定运行,可以通过生物强化修复等人工干预措施来保障生物滞留系统的运行效果。

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秸秆生物炭生物滞留改良填料研制与参数优化

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作者：刘芳西安理工大学

学位级别：硕士

生物滞留设施作为海绵城市建设中必不可少的系统,能有效削减雨水径流水量并净化雨水径流污染物,填料在生物滞留设施对雨水调控中扮演着重要的角色,国内外对生物滞留的填料改良研究已经兴起,但对于生物滞留设施的参数优化研究很少,此外,... 详细信息

生物滞留设施作为海绵城市建设中必不可少的系统,能有效削减雨水径流水量并净化雨水径流污染物,填料在生物滞留设施对雨水调控中扮演着重要的角色,国内外对生物滞留的填料改良研究已经兴起,但对于生物滞留设施的参数优化研究很少,此外,鲜有利用生物炭这一废物利用型材料来对生物滞留设施的填料进行改良的研究。本研究利用玉米秸秆制备了 12种秸秆生物炭CSC,选择其中一种秸秆生物炭作为生物滞留设施的改良填料,以5%的质量比加入传统的生物滞留设施填料BSM(Bioretention Soil Media,BSM)中,搭建了 BSM、BSM+5%WTR(Water treatment residues,给水厂污泥)(w/w)以及BSM+5%CSC(w/w)三根小试规模的土柱,进行了 8场模拟降雨试验,通过对其水量、水质的监测,分析了其对雨水径流的调控效果。根据试验数据对DRAINMOD模型进行率定验证,并设置不同情景进行模拟,以明确不同因素如汇流比、氮素进水浓度、蓄水层高度、填料层厚度以及淹没区深度对其调控效果的影响。利用响应面法对生物滞留设施的设计参数进行了优化,以期为生物滞留设施的建设提供参考。研究取得的主要结论有:(1)随着制备温度由400℃增至600℃,秸秆生物炭的灰分由19.45%增至26.74%,有机碳含量由7.89%降至7.25%,阳离子交换量由120.96 cmol/kg升至127.53 cmol/kg,比表面积由5.32 m2/g升至217.36 m2/g。其阳离子交换量和比表面积普遍高于常见的生物滞留设施改良填料。对三种理化性质表现较好的生物炭进行等温吸附实验,理论饱和吸附量由大到小排序为 CSC600-2>CSC600-1>CSC600-0.5。(2)通过8场模拟降雨试验,发现BSM的峰值流量削减效果不稳定,BSM+5%CSC的峰值流量削减率效果较稳定,均在74%以上。BSM+5%WTR对雨水径流的洪峰滞后效果较好,高于BSM的生物滞留设施。BSM+5%WTR和BSM+5%CSC在8场模拟降水试验中的洪峰时间都滞后了 40min以上。(3)对三根土柱在8场模拟降雨试验中的水质检测,BSM+5%CSC对COD的负荷削减率范围是77.79%～94.51%,平均值为86.96%;对TN的负荷削减率范围是78.57%～92.31%,平均值为86.76%;对TP的负荷削减率范围是89.37%～98.63%,平均值为95.11%;对NH4-N的负荷削减率范围是87.71%～97.86%,平均值为94.24%;对NO3-N的负荷削减率范围是70.55%～90.71%,平均值为82.08%。(4)通过对不同情景的模拟发现,氮素进水浓度越低,去除效果越好,氨氮负荷削减率提高显著;随着汇流比的增大,生物滞留设施填料滞留量不变,水量削减效果和氮素削减效果均有减弱;随着蓄水层深度的增加,水量削减率和氮素负荷削减率均呈现增加趋势。增加填料层厚度,水量削减率由60.54%增大到67.16%,硝氮负荷削减率增加了 4.97%,氨氮负荷削减率增加了 0.52%;在一定范围内设置淹没区可增强硝氮的去除效果,氨氮去除效果也有所增加,但淹没区太高会影响氨氮的硝化去除,氨氮负荷削减率降低,硝氮去除效果也增加缓慢。(5)对生物滞留设施的参数进行优化设计,当仅考虑氮素削减效果最优时,要使氮素去除率高,就需要加深淹没区深度;同时考虑水量和氮素调控效果,淹没区厚度占设施总厚度的比例没有氮素调控效果最优时的比例高。仅考虑氮素调控效果最优时,优化的硝氮削减率在80%-94%之间,氨氮负荷削减率可达100%;同时考虑水量和氮素调控效果最优时,优化的水量削减率在60%-70%之间,硝氮负荷削减在80%-90%之间,氨氮的负荷削减率在75%～100%之间。此结果可为生物炭改良填料的生物滞留设施的建设提供参考。(6)对BSM+10%WTR和BSM这两种改良填料填充的雨水花园进行实际降雨监测,BSM为填料的雨水花园水量削减率为38.1～68.6%(中值=53.4%),以BSM+10%WTR为填料的雨水花园水量削减率为56.5～88.1%(中值=72.8%),以BSM+10%WTR为填料的雨水花园污染物浓度去除率比以BSM为填料的雨水花园提高了 6.2%～36.4%,负荷削减率比以BSM为填料的雨水花园提高了 10.2%～23.4%。当仅考虑吸附机制,以NH3-N为目标污染物时,BSM+10%WTR、BSM和BSM+5%CSC的雨水花园的运行寿命分别为39.6年、27.6 年和 857.6 年;以 NO3-N 为目标污染物时,BSM+10%WTR、BSM 和 BSM+5%CSC的雨水花园的运行寿命分别为3.5年、2.5年和48.4年。

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老城区海绵韧性评估与提升研究——以西安市小寨区域为例

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作者：翟萌萌西安理工大学

学位级别：硕士

近年来,受全球变暖和高速城镇化的影响,城市硬化地面增多,地表径流增大,导致城市内涝频发且水体污染严重。老城区建筑密集、雨水系统设计标准偏低,更是内涝和环境问题的多发地。针对这些问题,“海绵城市”理念得到了很好地应用,本文主... 详细信息

近年来,受全球变暖和高速城镇化的影响,城市硬化地面增多,地表径流增大,导致城市内涝频发且水体污染严重。老城区建筑密集、雨水系统设计标准偏低,更是内涝和环境问题的多发地。针对这些问题,“海绵城市”理念得到了很好地应用,本文主要围绕老城区的海绵韧性评估以及韧性提升进行研究,以城市应对洪涝灾害、径流污染等问题的能力代表海绵韧性,建立了一个老城区海绵韧性评估体系,以西安市小寨区域为例,进行海绵韧性的评估,通过海绵设施优化配置提升区域海绵韧性,以期为海绵城市建设提供一种评估体系建立和设施优化配置方法。主要结论如下:(1)阐述了 SWMM雨洪管理模型的原理及建模方法,构建了研究区域雨水排水系统的SWMM模型,经径流系数法对模型验证,模型较为合理,可用于研究区的模拟。应用建好的SWMM模型在不同重现期下对研究区进行模拟,并分析水量水质效果,由分析结果可知,在高重现期降雨条件下,研究区现状径流控制效果较差,较易发生内涝现象。(2)构建了老城区海绵韧性评估指标体系,为老城区海绵韧性评估提供一种方法参考。通过对西安市小寨片区基础条件进行分析,从工程层面、环境层面、社会层面共选取10个指标,基于AHP-熵权法确定指标权重,基于构建的指标体系评估了研究区现状海绵韧性。评估结果显示:在重现期不超过1a重现期降雨时研究区海绵韧性较强,当超过1a重现期时,海绵韧性较差。为了解决研究区现状存在的问题,提出应满足水生态、水环境和水安全目标,在不同的降雨规模下通过不同的灰绿设施配置方案提升海绵韧性。(3)设计了 40种单项绿色设施(低影响开发设施)情景、25种单项灰色设施(雨水管网、调蓄池)情景,分析了不同布局方案下的地表径流、污染负荷等水量水质效果,并识别出每种设施布设情景下影响径流调控效果的关键指标。对于低影响开发设施,增大布设比例对径流控制率和污染物削减的效果较好,且四种设施相比雨水花园效果最好,绿色屋顶的效果最差。对于雨水管网,增大管径可以增大雨水系统的排水能力,减小溢流量,在缓解超载节点与管段方面有很好的效果。对于调蓄池,调蓄池布局越分散,对水量的调控效果越好;调蓄池容积越大,对水量的调控效果越好。(4)基于水生态和水环境目标、排水安全目标、防涝安全目标,在不同降雨规模下构建多目标优化模型,采用理想点法确定不同降雨规模下的灰绿设施最优配置方案。结果显示:4.18%雨水花园+10.82%下沉式绿地+7.48%透水铺装+2.52%绿色屋顶+45%的管径扩大比例+350m3/万m2硬化面积调蓄池容积设置标准为研究区最优布设方案。在最优方案下对研究区海绵韧性进行评估,由评估结果可知,LID设施、管网系统、调蓄池同时发挥作用,此方案下研究区海绵韧性较现状有较大的提升,应对内涝和污染的能力较强,且可满足水生态、水环境、排水安全、防涝安全目标的要求。

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城市景观水体水质提升方案研究——以西安市兴庆湖为例

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作者：姜楠西安理工大学

学位级别：硕士

本文以西安市兴庆湖水质提升为目标,收集了兴庆湖水源水质、湖体水质、径流污染等监测数据,采用单因子、综合加权指数、综合营养状态指数等方法对水质分析评价,提出原位生物-生态处理的治理方案,通过理论计算与工程实测效果对水质提升... 详细信息

本文以西安市兴庆湖水质提升为目标,收集了兴庆湖水源水质、湖体水质、径流污染等监测数据,采用单因子、综合加权指数、综合营养状态指数等方法对水质分析评价,提出原位生物-生态处理的治理方案,通过理论计算与工程实测效果对水质提升方案进行了论证。论文得出以下结论:1.兴庆湖水质提升前低于Ⅳ类目标,各个监测点位的数据显示湖体处于轻度～中度富营养化状态,中度富营养状态主要发生在每年冬季(12～2月)和夏季(6～8月)。2.兴庆湖水环境主要问题是:①通过兴庆湖水量计算,得出生态需水缺口量有1.90万m3/d,在现有水源供给难以补充的情况下,生态需水难以保障:②雨污直接汇流入湖增加入湖污染物风险;③湖体自身缺乏水动力条件,造成了兴庆湖现状形成了大面积的缓流区域,局部甚至形成死水区,造成了湖体水质尚未稳定达标;④生态自净系统不完善;⑤水体生态系统再底泥原位污染释放影响下恶性循环,水环境失去修复自身的功能。3.通过控制内外源与生态修复相结合,以“疏浚—补水—修复—自净”为技术思路设计治理方案。疏浚措施中选用两栖式绞吸清淤船和自动水下清淤机进行疏浚底泥,并采用将底泥脱水固化成泥结颗粒形式的土工管袋法,从而优化疏浚后底泥的运输方式。采用新建循环水泵及循环管道系统提升水动力,同时新建再生水补水入口与市政规划并行。4.通过河湖微地形改造辅助改善水体流动性、适配预构建的生态自净系统;采用改造入湖沉淀池、新(改)建多级生态净化堰截留雨污,为生态系统的修复提供条件:以太阳能微动力循环复氧等设备补充水体氧气,增加湖体水动力。5.釆用表流型人工湿地理论计算污染物削减量,与实施后的实测效果对比,肯定提升方案的合理可行性,能够为城市景观水体治理提供一定借鉴。

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基于景观格局的非点源污染风险评价与控制研究

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作者：刘易文西安理工大学

学位级别：硕士

汉江流域农业发达,农药化肥施用量大,农业非点源污染严重,对水环境造成了显著影响。汉江流域是南水北调重要水源地,正确认识汉江流域非点源污染现状,有助于改善汉江流域水环境问题。为评价汉江流域非点源污染现状,以景观格局与流域非点... 详细信息

汉江流域农业发达,农药化肥施用量大,农业非点源污染严重,对水环境造成了显著影响。汉江流域是南水北调重要水源地,正确认识汉江流域非点源污染现状,有助于改善汉江流域水环境问题。为评价汉江流域非点源污染现状,以景观格局与流域非点源污染之间的响应关系为科学问题,采用“源-汇”景观理论开展流域非点源污染风险评价与控制研究,探究不同景观格局特征对非点源污染的影响,揭示景观格局与非点源污染之间的驱动机制,评价并提出流域非点源污染控制措施。主要结论如下:(1)通过分析研究区域内水量水质序列,发现安康、洋县、勉县降雨序列分别呈现增加、减小、减小的趋势,安康降雨存在31a的主周期,洋县和勉县降雨存在24a的主周期。安康和武侯镇径流序列存在降低趋势,均存在35a的主周期,洋县径流呈现上升趋势,但径流序列周期变化不显著。降雨序列和径流序列均发生持续性变化趋势,安康和洋县径流分别在1983年和2016年出现显著突变成分。通过分析安康、小钢桥及老君关三个断面的水质序列,其水质空间差异性较小,且主要污染物为总氮。(2)利用2000、2010及2020年三期土地利用数据分析了流域土地利用和景观格局演变特征,结果表明20年间土地利用变化主要集中在2000～2010年,草地和林地、耕地和林地之间的转化明显,林地的转移率最高。研究时段内,景观破碎化程度、不同斑块之间的连接性、景观分离度以及景观多样性均存在不同程度的增强。景观分离度与径流量之间的相关性较弱,景观形状指数、边缘密度、聚合度与径流量存在相关关系。(3)流域内“源”景观占主导作用,高污染负荷区域主要分布在中西部及东部,蔓延度(CONTAG)、聚合度(AI)以及最大斑块指数(LPI)指数与非点源污染存在负相关,多样性(SHDI)与分离度(DIVISION)指数对非点源污染的解释率最高。流域内“源”景观分布集中,最小累积阻力值小,“源”景观相对于目标水体的高程小、坡度大,且研究区域内农业活动严重。流域内“汇”景观并没有充分发挥出对污染物的截留作用,非点源污染风险整体高。(4)SWAT模型结果显示,径流、泥沙、总氮和总磷序列率定验证结果满足精度要求。对模型输出结果进行时空特征分析,发现非点源污染与径流变化趋势一致,污染主要发生在汛期,各污染物的空间分布一致性强。根据下垫面与污染物负荷分布特征,非点源污染关键源区主要集中在宁强县、南郑县、汉中市、城固县西南部、洋县南部、石泉县南部、汉阴县、镇巴县北部、紫阳县东北部、岚皋县西部以及安康市西南和东南部。(5)分析生态缓冲带影响下非点源污染与景观格局之间的关系,发现生态缓冲带的布设使IJI指数与污染物之间的负相关增强。分别对十种单一控制措施和三种组合控制措施进行模拟和评估,研究结果表明残茬覆盖、等高植物篱和梯田工程均对非点源污染有较好地控制效果,生态缓冲带中200米Buffer的污染物削减效果好且成本低,残茬覆盖+等高植物篱+200米Buffer组合控制措施的综合评估最佳。

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某市主城区合流制溢流特性分析及优化控制研究

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作者：汤朝西安理工大学

学位级别：硕士

城市快速发展,不透水面积增多、人口数量激增及排水系统的老旧、破损等导致合流制溢流(Combined Sewer Overflow,CSO)现象频发,城市水环境污染问题加剧,建设海绵城市成为一种解决水问题的重要手段。为了研究某市主城区合流制溢流污染特... 详细信息

城市快速发展,不透水面积增多、人口数量激增及排水系统的老旧、破损等导致合流制溢流(Combined Sewer Overflow,CSO)现象频发,城市水环境污染问题加剧,建设海绵城市成为一种解决水问题的重要手段。为了研究某市主城区合流制溢流污染特性及不同溢流控制措施对CSO的控制效果,探索出适合某市主城区的CSO控制方案,基于管网数据、土地利用类型、旱季污水及水文气象等数据构建SWMM水文水质模型,对区域内合流制溢流现状及成因进行模拟分析,研究不同控制措施对CSO的控制效果。主要研究结论如下:(1)某市主城区CSO现象频发。管网排水能力小于1年一遇的占比为55.20%;2016年溢流次数为28次,当降雨量大于4.4mm时发生溢流,年溢流体积为240.38万m,共有19个溢流口发生溢流,且全部分布在石子河和黑水河,集中分布在石子河下游,区域内合流制溢流现象严重,充分说明对该区域采取CSO改造的必要性。(2)根据绿色屋顶、下凹式绿地以及透水铺装占比确定源头控制措施总面积,研究总面积一定、不同空间布设方式对CSO的影响。同一重现期下,绿色设施分布在344个子汇水分区(占总子汇水分区的4/5)时,对CSO控制效果最好。重现期大于10a后,由于绿色设施对雨水的消纳能力有限,同一重现期下绿色设施不同空间布局对CSO的控制效果逐渐相近。(3)对CSO调蓄池进行两种位置、五种容积比选方案,综合考虑溢流量和溢流负荷削减率及经济效益,CSO调蓄池选址为石子河南岸下游、容积为10000m时溢流体积削减率为52.97%,综合考虑对CSO削减效果及经济因素,此时对CSO的控制效果最好。(4)在确定源头绿色设施布设方案及末端CSO调蓄池方案基础上,研究绿色设施和CSO组合控制措施对CSO的控制效果。采取组合控制措施后,年溢流频次降低至10次,当降雨量大于23.8 mm时溢流,共有8个溢流口发生溢流,溢流体积控制率高达72.56%。(5)研究总投资一定的情况下,不同措施投资占比不同对CSO的控制效果。制定五种不同绿色设施及调蓄池投资占比方案,不同重现期下,对CSO控制效果随成本占比变化呈现出明显波动,绿色设施成本占比为0.35对CSO控制效果最好,说明实际应考虑绿色设施和CSO调蓄池结合的方式实现对CSO的调控,且最好控制绿色设施投资占比为0.35。

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氧化石墨稀/聚酰胺基导电复合膜的制备及油水分离性能研究

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作者：刘雨晴西安理工大学

学位级别：硕士

油-水乳化液的产生与大量排放,给生态环境带来了不容小觑的危害。传统技术对油-水乳化液的处理操作繁琐,效率低下,并引发二次污染。膜技术在含油废水处理中有独特的优势,是高效分离乳化液的途径之一,但是膜技术在实际应用中仍旧存在瓶颈... 详细信息

油-水乳化液的产生与大量排放,给生态环境带来了不容小觑的危害。传统技术对油-水乳化液的处理操作繁琐,效率低下,并引发二次污染。膜技术在含油废水处理中有独特的优势,是高效分离乳化液的途径之一,但是膜技术在实际应用中仍旧存在瓶颈:乳化液胶束在压力驱动下产生形变会加重膜孔堵塞,增加不可逆污染;制约了滤膜的分离选择性。为了解决膜法分离油水乳化液的瓶颈,本研究制备了一种掺杂氧化石墨烯的聚酰胺基导电复合膜并探究其油水分离性能。主要研究内容和结论如下:（1）利用电化学技术与界面聚合技术在不锈钢多孔板上制备氧化石墨烯/聚酰胺（GO/PA）基导电复合膜。通过考察电化学循环圈数,聚合速率以及GO和NaHCO3的添加量对活性层的影响,以获取综合性能最佳的聚酰胺基导电复合膜,通过系列实验得到GO-NaHCO3-PA导电膜活性层的厚度为50-110nm,相较于原始PA膜厚度降低了 63.64%,纯水通量达到了30.25LMH/bar,相较于原始PA导电膜增加了114.39%。（2）通过膜通量测试和过滤模型拟合,研究导电复合膜的油水分离性能。结果表明在不通电/通电过滤的情况下,PA复合膜、GO-PA复合膜、NaHCO3-PA复合膜、GO-NaHCO3-PA导电膜对乳化液的去除率分别达到了84.32%/56.21%;91.1%/64.21%;89.1%/55.26%;92.19%/64.29%,通电之后不同复合膜对于污染物的去除率分别增加了27.99%,26.89%,33.84%,27.9%。膜污染拟合结果表明导电复合膜的电化学效应降低了过滤过程的通量衰减速度,并将膜污染类型转别为滤饼层污染,有效降低导电膜孔内的不可逆污染。（3）为进一步分析复合膜抗污染机制,使用石英晶体微天平研究乳化液在导电膜表面的吸附、脱附动力学行为。结果表明在不通情况下,四种类型导电膜对于乳化液胶束的吸附量分别为59.59ng·cm-2,111.45ng,cm-2,59.94ng·cm-2,366.04ng·cn-2,GO掺杂的导电膜,虽然对于胶束的吸附量相对较高,但在通电的情况下,掺杂GO的导电膜吸附量分别大幅降低53.76%,72.43%。结果表明导电膜GO活性层,在的通导电电情况下显著膜增吸强膜表面的抗污染性能,并且通过碳酸氢钠调节,活性层表面更加光滑,电导情致况污下染显物著更增易脱附。确定导电膜的电化学效应与膜表面GO叠层特性,能实现油水高效分离物2更出优异抗污染性能。

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改良填料生物滞留系统污染物吸附-溶出机制研究

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作者：彭昕竺西安理工大学

学位级别：硕士

随着城市化的快速发展,不透水土地面积增加和人类活动的干扰加剧,城市雨水径流特别是道路径流污染物受到广泛关注。雨水径流携带过多的碳氢化合物、营养物(硝酸盐和磷酸盐)和重金属(如Cu、Zn和Cd),通过食物链威胁水生生态系统和人们的健... 详细信息

随着城市化的快速发展,不透水土地面积增加和人类活动的干扰加剧,城市雨水径流特别是道路径流污染物受到广泛关注。雨水径流携带过多的碳氢化合物、营养物(硝酸盐和磷酸盐)和重金属(如Cu、Zn和Cd),通过食物链威胁水生生态系统和人们的健康,导致富营养化和各种疾病。生物滞留系统(Bioretention system)作为一种可持续的、生态友好的城市雨水管理海绵设施,在缓解城市内涝、改善城市水环境和水生态方面发挥着重要作用。填料的改良和配比已被证明可有效提高生物滞留系统污染物净化能力和雨水渗透能力。由于设施受到间歇性暴雨径流冲击,水力/污染负荷时空变异性强,同时固体废物改良生物滞留填料(提高了下渗能力、污染物净化能力,丰富了生物多样性等)和长期运行也会增加污染物溶出的风险。且针对生物滞留系统污染物溶出行为、溶出机制及环境风险评估等问题目前尚缺乏系统试验及模拟研究。本研究采用室内静态脱附-吸附实验、动态脱附-吸附-脱附三阶段迷你柱场次脉冲试验,并结合现代检测技术进行固体废物改良生物滞留填料溶出机制与时变特征研究。通过室外模拟配水试验研究径流水分及污染物在生物滞留系统改良填料中的迁移归趋。利用HYDRUS-3D 土壤物理模型,模拟不同降雨条件下,生物滞留系统中水分和溶质运移机制,明确污染物溶出对地表水-地下水水质的影响。主要研究成果如下:(1)根据吸附能力强、成本低、本地易获取的原则,选取6种具有代表性的固体废物作为改良剂,分别为落叶堆肥(Leaf Compost,LC)、玉米秸秆生物炭(Bio-char)、自然风干给水厂污泥(Water Treatment Residual,WTR-l)、中温热解给水厂污泥(WTR-2)、粉煤灰(Flyash,FA)以及建筑垃圾再生骨料(Recycled aggregate of construction waste,RACW)。在改良剂及土壤、砂的理化性质检测基础上,制备了六种生物滞留改良填料。在填料本底污染物含量、进水污染物浓度(氨氮与正磷)、运行时间三重因素交互作用下,自然风干与中温热处理的WTR对NH-N和PO-表现出较优的吸附能力;相较而言,不同改良剂中NH-N浸出量较高,Bio-char更明显。(2)通过74场迷你柱场次脉冲试验,进行固体废物改良生物滞留填料溶出机制与时变特征研究。结果表明:出流污染物浓度呈现减小-增加-减小的趋势,溶出过程中NO-N和TP的溶出最明显。TN、TP和重金属(Cu、Zn和Cd)平均污染物浓度去除率分别为54.1%、71.1%、95.1%、91.8%和94.2%。此外,添加5%WTR-1、5%WTR-2和10%RACW的改良填料的吸附能力高于传统填料和其他改良填料。(3)选择综合效果较优的BSM+5%WTR-1和BSM+10%RACW为改良填料,分别搭建入渗型和防渗型的四套生物滞留系统进行土柱模拟配水试验。渗透性能1>2≈4>3,加入5%WTR-1的生物滞留系统较加入10%RACW的生物滞留系统有较好的保水性能与径流总量调控效能;入渗型系统溢流率与水量的削减率均高于防渗型系统。生物滞留系统对NH-N、TP、Cu和Zn有较好的净化效果,平均污染物浓度去除率分别为69.4%、76.4%、79.5%和84.7%。试验过程中,NO-N、TN、COD以及Cd发生了溶出现象,其中NO-N的溶出最为明显。各系统的平均污染物浓度去除效果表现为:改良填料BSM+5%WTR-1>BSM+10%RACW、防渗型>入渗型。(4)通过单因素(入流污染物浓度、降雨强度、雨前干燥期天数)试验结果对比,填料对污染物的平均负荷削减效果呈现出Zn>Cu>TP>COD>Cd>TN。高入流污染物浓度、小降雨强度和长雨前干燥期表现出较好的污染物的净化效果。试验过程中,填料中有机质含量随土壤深度增加呈现先减小再增大,营养物TN和TP和重金属(Cu、Zn、Cd)含量呈现上层>中层>下层。(5)建立了改良填料生物滞留系统建立HYDRUS-3D土壤物理模型,并基于模拟降雨试验进行率定、验证获得了可靠的生物滞留系统填料层的水力、水质特性参数(R2>0.61)。出流浓度随入流污染物浓度的增加而增加,且出流浓度出现上升和趋于平缓的时间也越早;降雨强度越大,湿润锋运移时间提前、上升速度加快,到达稳定时的峰值也越大。降雨强度越大污染物溶出现象更明显;雨前干燥期对污染物出流浓度影响不明显,对含水率开始变化的时间影响较大。土壤初始含水率越大,含水率开始上升的时间提前。随着雨前干燥期增加,两观测点间的水分变化滞后更明显。(6)利用HYDRUS-3D模型模拟24h内地下土层的水分和溶质运移过程。随土壤深度增加,含水率逐渐减小、迁移速度逐渐减缓。1的水分在74min时迁移至系统底部(表层以下470cm),2在24h模拟周期内,迁移至

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生物滞留系统填料改良及对重金属的净化性能试验研究

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作者：阮添舜西安理工大学

学位级别：硕士

雨水作为当今十分重要的水资源,在改善环境生态和缓解地区水资源匮乏方面起到关键性作用。生物滞留技术是在水质水量调控方面较有效的一种典型的低影响开发(LID)技术,在调控雨水径流、补给地下水和净化水质方面均有明显的效果,该技术被... 详细信息

雨水作为当今十分重要的水资源,在改善环境生态和缓解地区水资源匮乏方面起到关键性作用。生物滞留技术是在水质水量调控方面较有效的一种典型的低影响开发(LID)技术,在调控雨水径流、补给地下水和净化水质方面均有明显的效果,该技术被普遍应用于消纳和净化雨水径流。本研究选取城市雨水径流中常见的重金属Zn为主要研究对象,以生物滞留填料(BSM)作为基础介质,通过试验对比7种改良剂对重金属的吸附能力、解吸附比例及吸附能效,并通过不同设计参数的生物滞留迷你柱试验,探究评价优选的高效改良填料;通过人工模拟降雨配水试验,以城市雨水径流中的重金属(Cu、Zn、Cd)为主要研究对象,探究在不同运行工况下生物滞留设施的运行效果,明确生物滞留设施的主要影响因素;遴选典型生物滞留设施(植生滞留槽、雨水花园),监测其对不同下垫面雨水径流的处理和运行效果,重点分析生物滞留设施对于城市雨水径流量的调控与污染物重金属的净化效果。研究取得的主要结论如下:(1)在7种改良剂和生物滞留填料(BSM)中,粉煤灰对Zn的吸附能力最强,解吸附率最低,其吸附效果相对最为稳定。生物滞留填料(BSM)、给水厂污泥(WTR)、麦饭石、绿沸石也具有较好的吸附效果。将以上筛选出的改良剂按不同比例(5%,10%,15%)添加在生物滞留填料(BSM)进行等温吸附试验,综合Langmuir模型和Freundlich模型拟合出来的结果与之前研究学者试验结果以及研究学者试验结果,选择生物滞留填料(BSM)添加10%的改良剂。(2)在进水Zn浓度为0.5mg/L条件下,装填BSM、BSM+10%麦饭石、BSM+10%WTR和BSM+10%绿沸石的生物滞留迷你柱出水Zn随着进水量的增加浓度逐渐增大,且在水量达到重现期为3a后,出水Zn浓度逐渐接近0.4mg/L,而装填BSM+10%粉煤灰的迷你柱表现出稳定的长期吸附能力,连续18天的运行,迷你柱吸附率高达80%以上,出水Zn的浓度小于0.20mg/L,达到地表水环境质量标准Ⅱ类水质标准。在进水达到15年的水量,各种混合填料均表现了不错的吸附效果,尤其是粉煤灰。(3)改良混合填料的持水能力略低于种植土,是生物滞留填料(BSM)的0.84～1.73倍;种植土的稳定入渗率相对较小,改良混合填料的稳定入渗率是种植土的3.25～62.78倍,是生物滞留填料(BSM)0.24～3.30倍,入渗能力强,出流率高。综上所述,考虑水量削减和峰值流量削减以及稳定入渗率,2#(BSM)、6#(BSM(60cm)+WTR(10cm))和8#(BSM(60cm)+粉煤灰(10cm))都有着不错的水量调控效果。(4)10#(BSM+5%椰糠)装置对重金属的去除率是波动最大的,对重金属的去除性能较差。3#(BSM+10%WTR(0))、5#(BSM+10%WTR(350))、6#(BSM(60cm)+WTR(10cm))和8#(BSM(60cm)+粉煤灰(10cm)生物滞留设施负荷削减率均高于其余装置,对Cu的负荷削减率大于75%,对Zn和Cd负荷削减率大于85%。(5)通过对尚业路植生滞留槽的现场监测分析,结果显示:植生滞留槽对全年降雨径流总量控制与径流污染物负荷的削减效果均较好,且大多数单场降雨径流总量削减率可达90%以上,对于部分中小雨可达到100%削减。重金属(Cu、Zn、Cd)污染负荷削减效果大部分可控制在80%以上,重金属Cu、Zn出水浓度基本均可达到地表水环境质量标准Ⅰ类标准,Cd出水浓度可达到地表水环境质量标准Ⅳ类标准。(6)通过同德佳苑入渗型和防渗型雨水花园对屋面雨水径流水文过程及污染物降解的试验研究,从2015年至2017年共监测的33场降雨数据统计分析:入渗型雨水花园仅出现过两次溢流事件,水量削减率分别为45.70%和36.19%;防渗型雨水花园对小雨和中雨降雨事件(降雨量小于25mm)径流量控制率基本可达到60%以上,在污染物年负荷削减率方面,大多数污染物负荷削减率均在70%以上。

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