[發明專利]一種高效控制山地城市道路徑流氮素污染的裝置

無效

• 申請號: 201310021134.7
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103936221A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 王書敏;于慧;朱啟紅
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利屬于環境保護技術領域，具體涉及山地城市暴雨徑流中氮素的去除，尤其適用于大坡度路面暴雨徑流溶解性氮的去除。

背景技術

水體富營養化是我國目前面臨的重大水環境問題之一，已成為制約我國國民經濟發展的重要瓶頸。氮是植物、藻類和微生物生長的首要營養性限制因素，是引發水體富營養化的主要驅動元素之一，水體中氮的過量輸入和富集往往導致水生生態環境的改變[Collins?K?A,?Lawrence?T?J,?Stander?E?K,?Jontos?R?J,?Kaushal?S?S,?Newcomer?T?A,?Grimm?N?B,?Cole?Ekberg?M?L.?Opportunities?and?challenges?for?managing?nitrogen?in?urban?stormwater:?A?review?and?synthesis[J].?Ecological?Engineering,?2010,36:?1507–1519]。近年來，城市化的快速推進使得大量的原生態地面迅速轉變為不透水下墊面，大大降低了暴雨期間城市區域的氮滯留能力；與此同時，隨著點源污染控制率的不斷提高，城市暴雨徑流對受納水體氮素污染的貢獻日益凸顯[Davidson?E?A,?Savage?K?E,?Bettez?N?D,?Marino?R,?Howarth?R?W.?Nitrogen?in?runoff?from?residential?roads?in?a?coastal?area[J].?Water?Air?Soil?Pollution,?2010,210:3-13.]。據報道，很多國家和地區受納水體氮素污染的50%以上來自城市暴雨徑流，2/3?的河口水環境由于暴雨徑流氮素污染而功能退化[Pitt?R,?Maestre?A,?Morquecho?R.?The?National?Stormwater?Quality?Database?(NSQD,?version?1.1)[DB].?Dept.?of?Civil?and?Environmental?Engineering,?University?of?Alabama,?Tuscaloosa,?AL.?2005.]。因此，關注城市暴雨徑流氮素污染的高效控制意義重大。

山地城市地形復雜，暴雨徑流峰短流急，對下墊面累積污染物的沖刷更為強烈，對受納水體的水質安全威脅更為突出。課題組在對山城重慶不同下墊面暴雨徑流氮素污染的長期研究中發現，溶解性氮是暴雨徑流中氮素的主要賦存形態（占總氮的73-82%），而溶解性氮中又以無機氮為主（占總氮的63-82%）[何強,彭述娟,王書敏,王振濤.不同下墊面暴雨徑流氮賦存形態分布特性及控制技術[J].?土木建筑與環境工程,2012,34(5):147-153]。溶解性氮包括銨態氮、硝態氮、溶解性有機氮等幾種形式，不同形態氮素的生物有效性不同，一般說來溶解性氮較固態氮更容易被生物利用。截至目前，針對溶解性氮素的去除手段還比較有限，傳統濕地技術對于溶解性氮的去除效率也比較低，溶解性氮的高效去除還主要依賴“硝化-反硝化”的生物過程進行[Wilcock?R?J,?Müller?K,?van?Assema?G?B,?Bellingham?M?A,?Ovenden?R.?Attenuation?of?Nitrogen,?Phosphorus?and?E.?coli?Inputs?from?Pasture?Runoff?to?Surface?Waters?by?a?Farm?Wetland:?the?Importance?of?Wetland?Shape?and?Residence?Time[J].?Water?Air?Soil?Pollut.,?2012,223:499–509]。?然而，“硝化-反硝化”過程的發生需要反應時間保障、碳源保障，以及“好氧-缺氧”交替的反應條件保障，這對于產流時間短、產流量大以及碳源相對不足的山地城市暴雨徑流來說具有極大挑戰。