Биоретенция
Биоудержание – это процесс, при котором загрязнения и осадки удаляются из ливневых стоков . Основная цель биоудерживающей ячейки — снизить пиковый сток, а также удалить загрязняющие вещества ливневых стоков.
Строительство биоретенционной зоны
[ редактировать ]Ливневые воды сначала направляются в проектируемую зону очистки, которая условно состоит из песчаной подсыпки (которая служит переходом к собственно почве), слоя фильтрующего материала (состоящего из слоистых материалов различного состава) и растений поверх фильтрующего материала. . [ 1 ] различные удобрения для почвы, такие как остатки очистки воды (WTR), кокосовая шелуха, биоуголь и т. д. На протяжении многих лет предлагались [ 2 ] [ 3 ] Сообщалось, что эти материалы обладают улучшенными характеристиками с точки зрения удаления загрязняющих веществ. Сток сначала проходит над или через песчаную подушку, что замедляет скорость стока, распределяет его равномерно по длине прудовой площадки, состоящей из поверхностного органического слоя и/или почвопокровного слоя и подстилающей посадочной почвы. Накопленная в зоне биоудержания посадочная почва вода в течение нескольких дней просачивается в нижележащую почву. [ 4 ]
Фильтрация
[ редактировать ]Каждый из компонентов биоретенционной зоны предназначен для выполнения определенной функции. Защитная полоса для травы снижает скорость поступающего стока и фильтрует частицы из стока. Песчаный слой также снижает скорость, фильтрует частицы и распределяет поток по длине зоны биоудержания. Аэрация и дренаж посадочной почвы обеспечиваются песчаной подушкой глубиной 0,5 м (20 дюймов). Пруд представляет собой место временного хранения стоков до их испарения или инфильтрации . Некоторые частицы, не отфильтрованные полосой травяного фильтра или песчаной подушкой, оседают в зоне пруда. [ 4 ]
Органический и создает среду , слой или слой мульчи также фильтрует загрязняющие вещества способствующую росту микроорганизмов , которые разлагают нефтепродукты и другие органические материалы. Этот слой действует аналогично листовой подстилке в лесу и предотвращает эрозию и высыхание нижележащих почв. Посаженные почвопокровные растения также снижают вероятность эрозии, немного более эффективно, чем мульча. Максимальная скорость листового потока до возникновения эрозионных условий составляет 0,3 метра в секунду (1 фут в секунду) для засаженного почвопокровного растения и 0,9 метра в секунду (3 фута в секунду) для мульчи. [ 5 ]
Глина , в посадочной почве обеспечивает адсорбцию углеводородов веществ , тяжелых металлов питательных и других загрязнителей. Хранение ливневых вод также обеспечивается за счет пустот в посадочном грунте. Накопленная вода и питательные вещества в воде и почве затем доступны растениям для поглощения. Планировка зоны биоудержания определяется после учета ограничений территории, таких как расположение инженерных коммуникаций, подстилающие почвы, существующая растительность и дренаж. Участки с суглинистыми песчаными почвами особенно подходят для биоудержания, поскольку выкопанную почву можно засыпать и использовать в качестве посадочной почвы, что исключает затраты на импорт посадочной почвы. Нестабильный окружающий слой почвы и почвы с содержанием глины более 25 процентов могут препятствовать использованию биоудержания, равно как и участок с уклоном более 20 процентов или участок со взрослыми деревьями, которые в соответствии с лучшими практиками управления будут удалены во время строительства . [ 6 ]
Восстановление тяжелых металлов
[ редактировать ]Примеси металлов, таких как цинк , свинец и медь, обнаруживаются в ливневых стоках с непроницаемых поверхностей (например, дорог и тротуаров). В системах очистки, таких как дождевые сады и плантаторы для ливневых вод, используется биоудерживающий слой для удаления тяжелых металлов из ливневых стоков. Растворенные формы тяжелых металлов могут связываться с частицами отложений на дороге, которые затем улавливаются системой биоудержания. Кроме того, тяжелые металлы могут адсорбироваться на частицах почвы в биоудерживающих средах по мере фильтрации стоков. [ 7 ] В лабораторных экспериментах биоудерживающие клетки удалили 94%, 88%, 95% и >95% цинка, меди, свинца и кадмия соответственно из воды с концентрациями металлов, типичными для ливневых стоков. Хотя это является большим преимуществом для улучшения качества воды, системы биоудержания имеют ограниченную способность удаления тяжелых металлов. В конечном итоге это будет контролировать срок службы биоудерживающих систем, особенно в районах с высоким содержанием тяжелых металлов. [ 8 ]
Удаление металла биоудерживающими клетками в холодном климате было таким же или немного меньшим, чем в более теплом климате. Растения менее активны в холодное время года, что позволяет предположить, что большая часть тяжелых металлов остается в биоудерживающей среде, а не поглощается корнями растений. [ 9 ] Таким образом, удаление и замена биоудерживающего слоя станет необходимым в районах с загрязнителями тяжелых металлов в ливневых стоках, чтобы продлить срок службы системы очистки.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рой-Пуарье, Одри; Шампанское, Паскаль; Филион, Ив (01 сентября 2010 г.). «Обзор исследований и разработок биоудерживающих систем: прошлое, настоящее и будущее» . Журнал экологической инженерии . 136 (9): 878–889. doi : 10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0000227 . ISSN 0733-9372 .
- ^ Тирпак, Р. Эндрю; Афруз, АРМ Набиул; Уинстон, Райан Дж.; Валенса, Ренан; Шифф, Кен; Моханти, Санджай К. (01 февраля 2021 г.). «Обычные и модифицированные биоудерживающие почвенные среды для целенаправленной очистки загрязнителей: критический обзор для определения состояния практики» . Исследования воды . 189 : 116648. Бибкод : 2021WatRe.18916648T . doi : 10.1016/j.watres.2020.116648 . ISSN 0043-1354 . ПМИД 33227609 . S2CID 227159287 .
- ^ Лим, Фан Йи; Нео, Тек Хенг; Го, Хуэйлин; Го, Син Чжи; Онг, Сай Леонг; Ху, Цзянъюн; Ли, Брэндон Чуан Йи; Онг, Геок Суат; Лю, Цуй Сянь (январь 2021 г.). «Пилотные и полевые исследования модульной биоудерживающей системы деревьев с Talipariti tiliaceum и специальными почвенными фильтрующими материалами в тропиках» . Вода . 13 (13): 1817. doi : 10.3390/w13131817 .
- ^ Jump up to: а б Информационный бюллетень о технологии ливневых вод: биоудержание (отчет). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Сентябрь 1999 г. EPA-832-F-99-012.
- ^ Клар, МЛ; Барфилд, Би Джей; О'Коннор, ТП (2004). Руководство по проектированию передовой практики управления ливневыми водами, Том 2: Растительные биофильтры (отчет). Цинциннати, Огайо: Агентство по охране окружающей среды. ЭПА-600/Р-04/121А.
- ^ Руководство по биоудержанию (PDF) (отчет). Ларго, доктор медицины: Департамент экологических ресурсов округа Принс-Джордж. 2009. стр. 6, 42. Архивировано из оригинала (PDF) 8 января 2011 г.
- ^ Ли, Х.; Дэвис, AP (2008). «Улавливание и накопление тяжелых металлов в биоудерживающих средах». Экологические науки и технологии . 42 (14): 5247–53. Бибкод : 2008EnST...42.5247L . дои : 10.1021/es702681j . ПМИД 18754376 .
- ^ Солнце, Х.; Дэвис, AP (2007). «Судьбы тяжелых металлов в лабораторных системах биоудержания» (PDF) . Хемосфера . 66 (9): 1601–9. Бибкод : 2007Chmsp..66.1601S . doi : 10.1016/j.chemSphere.2006.08.013 . ПМИД 17005239 .
- ^ Мутанна, ТМ; Викландер, М.; Йесдал, Н.; Торольфссон, ST (2007). «Очистка тяжелых металлов в условиях биоудержания холодного климата» . Загрязнение воды, воздуха и почвы . 183 (1–4): 391–402. Бибкод : 2007WASP..183..391M . дои : 10.1007/s11270-007-9387-z . S2CID 16370412 .
- Дэвис, Аллен П. (2007). «Полевые показатели биоудержания: качество воды». Экологическая инженерия . 24 (8): 1048–64. дои : 10.1089/ees.2006.0190 .
- Лю, Цзя; Сэмпл, Дэвид Дж.; Белл, Кэмерон; Гуань, Юньтао (2014). «Обзор и исследовательские потребности в области биоудержания, используемого для очистки городских ливневых вод» . Вода . 6 (4): 1069–99. дои : 10.3390/w6041069 . hdl : 10919/79208 .
- Трэвер, Роберт Г.; Дэвис, Аллен П.; Хант, Уильям Ф. (октябрь 2007 г.). «Биоудержание и биоинфильтрация BMP: опыт трех исследователей» . Ливневая вода . Санта-Барбара, Калифорния: Forester Media. ISSN 1531-0574 . Архивировано из оригинала 02 апреля 2015 г.