由Alex MacLeod、PE、Mindy Hills、CPSWQ、DavidCorr和Vaikko Allen
发布日期:2021年9月
从加利福尼亚州到马里兰州,高率生物过滤继续获得监管和工程界接受,作为传统生物保留物的可接受替代物这些系统提供紧凑式高处理量(见图1),使生物过滤在无法保留传统生物的场址上变得可行多机构批量满足开工后最佳管理实践水质量标准此外,它们从小小受益,这节省了宝贵的土地空间并比传统生物保留量降低长期维护费用。
生物保留物一直是低效果开发的主要形式,用于慢化、处理、保留和渗透暴雨径流,模拟网站自然开发前水文学传统生物保留率和高率生物过滤法都是污染控制机制,通过植被整合物理、化学和生物过程以捕获、阻塞和处理暴雨径流产生的有害污染物描述这一过程的其他术语包括雨园、植物滤波器、生物喷波器、生物滤波器和树盒滤波器
高率生物过滤不同于传统生物保留法,因为高流量/流处理和高污染物清除优化传统生物保留脚印,典型设计流速为每小时1至12英寸,可占用最多10%不漏排水区此外,传统生物保留物(泥土、水底和植物)的单个组件由工程师设计,源头由承包商安装
高流生物过滤系统装有人工高流生物过滤介质,流速达每小时175元(视司法权限而定)。此外,这些系统打包并交付系统性能所必须的所有组件:覆盖物、介质、植被和稀疏
图1高率生物过滤系统实例
应当指出,并非所有市场高率生物过滤系统都包括植被。Bio表示生物体是处理过程的一个组成部分,与其他污染物清除机制并发没有植物作为这些系统生物协同群落的关键组件,生物过滤器从长远看可能不那么有效,可能达不到本地辖区LID的要求。关键是要验证 高率生物过滤系统
要理解高率生物过滤系统物理和生物过程, 有必要研究系统每个组件(见图2)如何促进污染物清除和流管理
图2典型高率生物过滤系统包括多项构件穆奇
mulch常被视为仅仅是美学特征,在系统内起关键作用提供物理过滤并充当媒体预处理和反扫波层此外,mulch层通过捕获沉积负载和碎片保护生物过滤介质免隔离适当维护mulch层将无限期延长传统或高率系统生物保留土壤介质的使用寿命此外,mulch提供预处理以外的福利mulch由有机物生成,生物变换后向媒体发布新有机物,帮助媒体再生并维系媒体内生物过程mulch还提供保留水系统植被
mulch系统唯一需要定期替换的部分,通常是每年一至二次替换
公共市回收院垃圾或回收木料等应避免,因为源码前后不一,并有可能在mulch产生不必要的垃圾或化学添加物
mulch不应浮动,因为浮动mulch可运出系统,允许沉积悬浮层积聚介质层Denser工厂覆盖物也可以减少mulch浮点水分含量较高并因此密度提高的Mullch也可以最小化浮点k块块和木片应避免,因为它们较轻密度和纹理容易滑动
mulch不应过大,因为大空格不捕捉沉积水流特性不允许水进介质层最后,mulch不应添加肥料或杀虫剂等修正物,因为这些元素往往是清除污染物的重点
常见无机脉冲包括岩石脉冲、风景布料、塑料薄膜和回收轮胎橡胶脉冲偏向于某些景观方法,因为它们不快速退化并需要较少维护,无机脉冲并非生物过滤法最优选择,因为它们不长时保持或提高媒体质量
保证高流生物过滤系统选择高质量mulch,这是一个很好的大指规则,以确保包上贴有Mullch和土壤理事会认证标志(见图3)。配有证书的Mullch产品必须通过严格筛选并定期审核,以确保产品符合理事会标准认证确保产品标签准确性,所有成分都列出并验证产品申报木工和土壤认证还确保覆盖物不含有铬化铜砷化物,一种木材防腐剂见于回收渣片、电线杆和高速公路结构中。由Mulch土壤理事会认证的mulch不可用,应免去废木料、有害化学物或无机染色液分分析可确保液分不助长养分浸出法
图3much土壤认证徽章
脉冲层后水流介质层,通过物理和化学过程过滤精微污染物和养分高流介质组成因制造商不同而异,但通常含有经洗合质和有机素等同混合法定分级专有混合法
介质组成允许以磷或溶解金属形式吸附污染物,这些污染物化学地吸引到土壤组件中并通过自反应过滤去除
构件生物保留媒体支持暴风处理过程构件介质集合提高并保持流速并提供植物根有机物保留水分,向微生物群落提供碳,支持植物生长并增强污染物清除元件支持风暴事件期间惯性反应过滤以及风暴事件间生物变换和固存
脉冲层维护正确时,高流介质将不需要替换介质和植被之间的化学和生物过程将持续再生介质
生物过滤器命名的大部分生物过程都发生于回路圈地下犀离层是植物根系统通过根分解和土壤微生物与土壤环境交互的栖息地数以百万计的多元微生物存在于回文层中,并之所以存在如此之大,完全是因为植物光层比外层多10x微生物
为何微生物重要第一,微生物分解污染物并分解为低毒性形式,植物通过碳和养分同化可吸收并封存第二,微生物改变回路圈中的土壤化学作用,提高清除污染物效率第三,植物通过生物分解增加土壤中的有机物,包括根本身,即细胞滑动,为介质中的微生物提供碳源mycorrhizae真菌与植物根建立共生关系,植物根为真菌排糖,而真菌以养分形式向植物提供“污染物”,供生物量进一步生产使用。mycorizae真菌增加植物根表面积,最终增强磷、氮和金属的吸收,这些都是对植物生长和复制至关重要的宏微植物养分
可持续性特征是系统保持高污染物清除和设计流速长流能力植物帮助保持介质渗透性 通过扩大根系统根在湿润循环中缩肿 保持滤波介质动能植物根持续渗透滤波介质 植物根自死再生 组成微通道这一过程防止媒体压缩并增加漏洞性,最终保持扰动率和渗透率此外,植物根部和关联微生物生长提供外表构建并维护土壤结构植物通过蒸发增强体积减量
植物在过滤媒体的长期可持续性中也发挥着关键作用。过滤介质捕捉并固定污染物,这些污染物分解、挥发并融入系统微/大型动植物生物量循环效应使污染物进入系统,被土壤中的微生物生物分解,然后带入植被帮助为下次雨事件再生介质,因为有更多的反应网站可供新污染物进入系统
无植被系统没有同样能力变换并隔离生物量中的污染物并缺乏长时维护滤波介质液压特性的能力其结果可能要求定期置换媒体
由谁指定植被因应用而异,可能包括工程师、所有者或景观设计师不论由谁指定植物缓冲值,均需遵循具体指南高率生物过滤系统多厂商提供按硬化区整理的植物清单指导植物选择所选工厂应易于获取系统所在社区所选植物应容低湿度土壤,因为介质设计要在暴风事件间排水干旱气候或长期季节性干时,应提供灌溉以保持植物活力通常选择小草、灌木或带纤维根系的小装饰树大树可搭建自定义保险库,开口允许根渗透周围土壤
所有高率生物过滤系统设计通过渗透渗透到周围土壤或渗透不足向下排水下水道需要确保 媒体没有站立水 长段周围土壤无法接受径流 缺水需要让水排水适当排水量不足至关重要,因为系统会遇到高流率问题。
多高率生物过滤系统预打包成混凝土封装结构中完整的系统可设计上层板块和树沟或无顶层板块和树沟结构(见图4)。
图4开顶高率生物过滤系统 卡利夫卡尔斯巴德
结构的目的是安装内部组件并快速安装安装期间,内含排水量不足和介质搭建并回填,厂和木料安装在工地稳定后发生
大系统(一般大于300平方尺)可设计无封隔结构,因为结构太大无法制造和运船(见图5)。这样做会增加安装过程的复杂性,但与使用传统生物保留物的大型区域系统相比,它提供大小维护优势
图5Silverdale暴水公园WhipsingFirps WormwatWash使用高率生物过滤处理115英亩开发的径流
由于媒体流率高(100-175英寸/小时),高率生物过滤脚印比传统生物过滤小得多,通常不到渗透排水区0.5%(见表1)。小脚印产生更多可用土地,对成本昂贵或高度开发网站,如城市开发项目、商业停车场、住宅街道和街景都有利小脚印还降低了安装和生命周期成本传统生物保留物,因为少平方块维护然小生物保留系统足迹 并不一定表示网站绿空间总量会减少举例说,通过具体说明高率生物过滤而省下的土地可用于传统景观美化或专用娱乐或栖息区,暴水污染物积聚和暴风事件期间持久淹没可能成问题
表1高堆生物过滤的好处
高率生物过滤系统的另一个好处是,系统制造环境受控,所有组件均由制造厂源提供,以确保终端媒体产品按设计规范实现。与传统生物保留区不同,承包商源头和安装每个组件并现场混合媒体媒体混合方法不尽相同,最常取决于媒体混合量和可用设备仿佛两个不同的厨师可以使用相同的成份制作两种不同的饭菜, 不同的混合方法可以产生不同的最终结果, 即使是用相同的成份要可靠实现媒体一致性特性,必须在受控环境中遵循媒体制作具体实践标准
自1996年启动以来,国际暴雨水BMP数据库(www.bmdatabase.org)一直将暴雨处理BMP性能、设计和费用数据归档到公众可访问数据库中至此,已增加600多项BMP研究,为调控者、工程师、学者等了解并改进暴雨管理状态者提供丰富信息2020年底发布新报告汇总2019年12月发布数据库时提供的数据
新报告包括六大研究“高频生物过滤 ” 比较高率生物过滤结果传统生物保留结果显示,高率生物过滤对大多数污染物效果相似或优于传统生物保留中值污水富集度(见表2)悬浮固体总值、全磷素总值、总铜和溶解铜高率生物滤波比传统生物保留量表示不重叠95百分位置信区间磷性能最不相干参数,传统生物保留法显示从流水到排出量大幅增加,高率生物过滤法显示显著下降传统生物保留中位总锌排出量远低于高率生物过滤量双联MP提供大幅削减
表2生物保留高程生物过滤性能摘自国际暴风水BMP数据库2020汇总统计报告
来源:水研究基金会,2020年暴水数据库:2020汇总统计项目号4968https://www.waterrf.org/system/files/resource/2020-11/DRPT-4968_0.pdf
高率生物过滤继续获得监管工程界接受,作为传统生物保留物的可接受替代物高流量、小脚印和清除污染物能力允许低作用开发策略使用土地成本昂贵或土地空间有限并用于传统生物保留高度开发的遗址
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