人工湿地处理桥面径流的试验研究_衷平

文章编号:0451-0712(2007)03-0165-05中图分类号:X172文献标识码:A人工湿地处理桥面径流的试验研究衷平1,2,陈济丁1,孔亚平1,李楠1(1.交通部科学研究院交通环保与安全研究中心北京市100029;2.北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点试验室北京市100875)摘要:针对广东渝湛高速公路人工湿地对路(桥)面径流处理的效果进行了试验研究。首先对路面径流试验的内容、方法及技术路线进行了设计,并结合实际情况确定了试验方案。然后,根据方案进行了试验观测,并得出相关试验数据。最后,根据数据进行分析和总结,得出人工湿地处理路面径流的相关规律和特点,并指出人工湿地技术是一种集经济效益、环境效益及社会效益为一体的生态式路面径流处理技术,具有较好的实用和推广价值。关键词:人工湿地;路面径流;渝湛高速公路;试验;生态式处理技术近年来,随着高速公路建设的飞速发展,公路路面径流水污染防治成为公路环保的重要问题之一。路面径流一般不会对水体造成大面积的污染。但当道路距水源保护地、生活饮用水源和水产养殖水体较近时,由雨水形成的路面径流是地表和地下水体的再次污染源,地面径流因其污染负荷高且难于控制,此时应重视路面径流对水环境的污染防治,路面排水不能直接排入这些水体,应将路面径流收集并引入处理设施进行处理后排放。目前,国内外对路面径流的水污染规律及处理方法有一定的研究和实践。如对地表径流雨水的水质特性、地表水体的影响评价、地表径流污染排放规律的数学模拟以及污染控制措施等都进行了大量的工作[1～4]。然而,此前在国内虽然对公路路面径流污染有一定的研究,但是真正进行路面径流污染治理实践的很少,且对是否与生态景观相协调没有过多考虑。在我国采用生态式方法处理路(桥)面径流尚未付诸实践,更未曾开展过研究。本研究之前,国内有采用人工湿地处理工业污水和生活污水的范例[15～17],但没有用于高速公路路面径流处理。广东渝湛高速公路在国内首次采用了人工湿地的处理方法处理路(桥)面径流污水,为国内生态式方法处理桥面径流研究提供了一个有益的尝试。笔者曾在“人工湿地在路面径流污水处理中的应用”一文中,对处理路面径流的人工湿地的机理和设计方法进行了详细阐述。本研究将继续对人工湿地建成后的径流处理效果和生态效果开展的试验进行观测,以进一步检验建成的人工湿地实践是否成功,为该技术方法的实践可行性和可推广性提供理论依据和数据支持。1试验主要内容人工湿地和生态水沟处理污水效果的好坏是本试验工程成功与否的关键,影响处理效果的因素很多,主要是填料、水力负荷、有机负荷、水生植物的种类、温度等因素。着眼于实际工程的需要,本次试验将对一些因素进行充分的试验研究,主要试验内容如下。(1)不同降雨量对污水处理效果的影响由于进水管道的路面径流水量决定其水力负荷,而路面径流水量又是由降雨量决定的。同时,路面径流的污染物浓度决定其有机负荷,而降雨初期和后期的变化的雨量决定其污染物浓度。降雨量的强度变化是决定污水处理效果的关键因子。本试验主要观测在不同时段、不同降雨强度时的桥面径流处理效果差异。(2)水生植物的生长适应性及景观生态效果观测所选取植物在当地的气候和水文条件下的生长状况,以此确定所选水生植物在该桥面径流污水的环境下的生长适应性。同时,也观测人工湿地的景观生态效果。收稿日期:2006-11-28公路2007年3月第3期HIGHWAYMar.2007No.32试验观测指标根据北京师范大学、长安大学和浙江省交通规划设计研究院[18]分别对北京市某城市道路、西安市二环路、西安至临潼高速公路及杭金衢高速公路路面径流做的调查和分析,路面径流主要超标的指标有:SS、CODMn、BOD5和石油类物质。因此,本试验在借鉴前人研究成果的基础上,拟定SS、CODMn、BOD5和石油类物质为观测指标。此外,需要对比不同降雨量和流量下的处理效果以及水生植物的条件适应性,需要观测的指标还有:降雨量、所种植植物的生长密度和高度。3试验技术路线图1试验技术路线4试验主要方法(1)化学需氧量CODMn测量方法:酸性高锰酸钾法。(2)生化需氧量(BOD5)测量方法:五天培养法(20℃)。(3)固体悬浮物(SS)测量方法:固体残渣称重法。(4)石油类物质测量方法:红外分光光度法。(5)雨量测量方法:雨量计法。(6)植物密度测量方法。这里的植物密度主要是指单位面积(一般为每m2)的植物量。本试验采用目测法和卷尺测量法来测量密度。用卷尺测量出一个单位面积,计算出单位面积内植物的数量,选取不同区域的单位面积3次,最后取平均算出植物密度。(7)植物高度测量方法。植物高度是说明植物长势好坏的重要数量指标。一般地,对于同一种植物来说,植物高度越高,证明植物生长情况越好。本试验同样采用样点度量法的办法,该方法使用卷尺来测量