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城市化进程的迅猛发展,一方面改变了原有的水文平衡,另一方面面源污染对城市的水环境污染问题日益突出。生物滞留系统作为一种典型的低影响开发(Low Impact Development,LID)技术,在调控水质水量、地下水补给方面效果尤为显著,其被广泛运用于消纳和净化降雨径流。通过水力水质设计和填料的不同混合,从源头上控制降雨径流中各污染物的污染问题。本研究查阅大量文献及借鉴课题组现有研究成果,优选出粉煤灰、给水厂污泥(Water Treatment Residue,WTR)、草炭土、椰糠4种改良剂,以生物滞留填料(Bioretention Soil Media,BSM)为基础介质与4种单一改良剂进行混合,搭建6根生物滤柱小试装置(1#为纯土,2#为BSM,3#为BSM+粉煤灰,4#为BSM+WTR,5#为BSM+草炭土,6#为BSM+椰糠)。通过9场配水试验,探究生物滤柱的水量削减率、各污染物负荷削减率,并对试验结果进行正交试验方差分析和相关性分析。研究取得的主要结论如下:(1)当试验过程中雨峰来临时,3#(BSM+粉煤灰)、4#(BSM+WTR)生物滤柱分别存有10cm左右的积水,其余生物滤柱无明显积水现象,在9场次模拟降雨径流试验中饱和入渗的情况下可发挥出最大的水量滞蓄效果。其中4#(BSM+WTR)平均水量削减率较高但波动稍大,波动范围21.34%～52.36%,且在高中浓低三种不同浓度下水量削减率最优。(2)2#～6#的5根生物滤柱对COD负荷削减率范围均在40%左右,范围波动较大且效果不佳,主要原因是POPs的加入;对TN污染物负荷削减率均表现良好,负荷削减率在54%以上;对TP负荷削减率非常稳定,均在99%以上。3#(BSM+粉煤灰)、4#(BSM+WTR)生物滤柱对一般污染物的负荷削减率表现最优。(3)2#～6#生物滤柱对Cu、Zn、Cd均有极强的吸附能力,对Cu、Zn、Cd污染物平均负荷削减率分别在95%、90%、85%以上,负荷削减率从小到大依次为:Cd<Cu<Zn。其中,3#(BSM+粉煤灰)和4#(BSM+WTR)对Cu、Zn、Cd去除效果最优,6#(BSM+椰糠)对Cu(95.52%)、Zn(91.94%)、Cd(87.10%)整体去除率波动较大,在各个滤柱中的去除效果相对较差。(4)正交试验方差分析表明2#柱中,水量及COD、TN、TP、Cu、Zn与污染物配水浓度因素呈显著性关系,Cd与三因素均为非显著性关系;3#柱中,水量、TN与三因素均为非显著性因素,COD、TP、重金属与配水浓度因素呈显著性关系;4#和5#柱中,除水量与三因素均无关系之外,COD、TN、TP、重金属均与污染物配水浓度因素呈显著性关系;6#柱中,水量、Cd与三因素均为非显著性因素,COD、TN、TP、Cu、Zn与配水浓度因素呈显著性关系。(5)对9场正交试验结果中的水量、COD、TN、TP、重金属的累积输入量和累积削减量进行模型建立与分析,得知其累积输入量与累积削减量之间存在较强的相关关系。随后利用前7场次水质水量试验结果进行建模,利用剩余2场次水质水量试验结果进行预测,结果发现,可通过水量、COD、TN、TP、重金属的累积输入量有效预测其累积削减量,总体预测结果良好,相对误差在0%～12%之间。但由负荷削减量估算模型对负荷削减量的预测结果得知,随着试验次数的增加,其模型可信度在逐步降低。