不同运行条件下潜流人工湿地的水力效率分析_张涛

第一作者:张涛,女,1986年生,硕士研究生,主要从事水环境研究。#通讯作者。＊国家水专项(No.2008ZX07207-006-04);上海市自然科学基金资助项目(No.10ZR1400300)。不同运行条件下潜流人工湿地的水力效率分析＊张涛宋新山#(东华大学环境科学与工程学院,上海201620)摘要水力停留时间是湿地系统处理效果和水力学优化设计考虑的重要因素。在实际工程应用中,可通过调节不同的运行条件使湿地得到最优化。鉴于水力效率可以综合分析水力停留时间及分布散度对湿地水力学性能的影响,通过不同进/出水口位置和进水流量下潜流人工湿地的脉冲示踪实验,获得其水力停留时间分布曲线,计算不同运行条件下的相对水力效率并进行对比分析。结果表明,进水口位置在上层(进水口①)和小进水流量(0.0507m3/h)的湿地系统因具有较长的平均水力停留时间和较小的分布散度,因此其水力效率最高;各进水口的潜流人工湿地出水口位置在上层(出水口①)的有效体积比和水力效率均最大,这可能与出水口所在的填料层孔隙率有关。关键词潜流人工湿地示踪试验水力效率进/出水口位置进水流量HydraulicefficiencyofsubsurfaceflowconstructedwetlandsunderdifferentoperatingconditionsZHANGTao,SONGXinshan.(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai201620)Abstract:Thehydraulicretentiontimeisanimportantfactorthataffectingtreatmentperformanceofconstruc-tedwetlands,anditshouldbetakenintoconsiderationinhydraulicoptimizationdesign.Hydraulicefficiencyisacom-monindexforevaluatingthehydraulicpropertyofconstructwetland.Inthispaper,seriesoftracertestswithdifferentinletlocationsandinflowrateswereperformedinalabscalesubsurfaceflowwetlandsystemtodeterminetheeffectofdifferentoperatingconditionsonhydraulicefficiency.Theresultsshowedthatamongalltestruns,theupperinletlo-cationwithlowerinflowrateof0.0507m3/hachievedhighesthydraulicefficiency(λ=0.4082)forthesystemhadrelativelylongresidenttime(Tm=5.3161h)andlittlespreadoftheRTD(σ2θ=0.0912).Thefirstoutletlocationalwayshadhigherhydraulicefficiencyasaresultofthelowerporosityofthefilter.Thepaperhadprovidedreferenceandtechnicalparametersforoptimaldesignandoperationoftheconstructedwetlands.Keywords:subsurfaceflowconstructedwetlands;tracertest;hydraulicefficiency;inlet/outletlocation;inflowrate水污染形势日趋严峻,人工湿地因其较高的处理效率、较低的运行维护成本、较好的生态属性成为人们关注的热点[1]。在潜流人工湿地中,水动力条件不仅能直接或间接地改变人工湿地的物理化学性质(如基质缺氧程度、氧化还原状况、pH、碳源供给情况等),而且决定了水流中污染物与人工湿地基质、植物根系、微生物种群的作用时间以及潜流人工湿地的水力效率[2-4]。水力停留时间和分布散度是影响人工湿地污染物去除效率的2个重要因素[5]36,水力效率可以综合分析水力停留时间和分布散度对水力学性能的影响[6],[7]291,为此学者们提出了一些衡量人工湿地水力效率的评价指标,如THACK-STON等[8]1325提出有效体积比的概念;TA等[9]221提出短路值;PERSSON等[7]295提出水力效率等。在人工湿地实际工程应用