Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Giải Pháp Phân Tích Để Mô Hình Hóa Các Khu Ngập Nước Thủy Sản Chịu Tác Động Tải Thay Đổi và Nồng Độ Ban Đầu Biến Đổi
Tóm tắt
Các khu ngập nước được xây dựng ngày càng được sử dụng để xử lý các dòng thải nước thải phát sinh không liên tục từ các ao nuôi thủy sản. Hầu hết các quy trình thiết kế khu ngập nước đều dựa trên các dòng thải ổn định và do đó không thể xác định được sự phân bố chất ô nhiễm tạm thời xảy ra từ các dòng thải không liên tục. Với tính chất theo mùa của các hoạt động nuôi thủy sản, khu ngập nước phải được phát triển bằng cách sử dụng nước từ các nguồn gần đó (được gọi là nước bổ sung trong nghiên cứu này). Trong một số trường hợp, nồng độ chất ô nhiễm trong nước bổ sung được ghi nhận là cao hơn so với mức đo được trong các ao nuôi thủy sản. Thêm vào đó, các chất ô nhiễm trong khu ngập nước có thể thể hiện sự biến đổi không gian do các tương tác địa hóa với đất ngập nước. Những ảnh hưởng này không thể được ghi nhận bằng các kế hoạch thiết kế ổn định hiện có. Một mô hình toán học dựa trên khái niệm các bình theo chuỗi được phát triển để vượt qua những hạn chế đã nêu. Một giải pháp phân tích cho các dòng thải không liên tục nhiều lần và nồng độ ban đầu thay đổi theo không gian được thu được bằng cách sử dụng biến đổi Laplace và các kỹ thuật chồng chất. Tính hữu ích của mô hình được phát triển được minh họa bằng một ví dụ dựa trên khu ngập nước tại Cơ sở Nuôi tôm Loma Alta (LASAF) ở miền Nam Texas. Mô hình được phát triển nắm bắt mối quan hệ phi tuyến tính cực kỳ giữa nồng độ xả tối đa và thời gian cư trú thủy lực. Đối với các điều kiện được giả định trong nghiên cứu này, mức độ trộn lẫn không phải là vấn đề chính khi khoảng cách giữa các tải trọng lớn hơn 0.75 lần thời gian cư trú thủy lực (HRT). Kết quả mô hình cũng gợi ý rằng khu ngập nước nên được định hướng theo cách mà sự sản xuất địa hóa của chất ô nhiễm bên trong, nếu có, gần với lối vào.
Từ khóa
#đầm ngập nước #chất ô nhiễm #mô hình toán học #nuôi thủy sảnTài liệu tham khảo
Behrends, L., Houke, L., Bailey, E., Jansen, P., & Brown, D. (2001). Reciprocating constructed wetlands for treating industrial, municipal and agricultural wastewater. Water Science and Technology, 44, 399–405.
Carleton, J. (2002). Damkohler number distributions and constituent removal in treatment wetlands. Ecological Engineering, 19, 233–248. doi:10.1016/S0925-8574(02)00094-0.
Crites, R. W., Middlebrooks, E. J., & Reed, S. C. (2005). Natural wastewater treatment systems. Boca Raton, FL: CRC.
Dadi, S. (2001). Development of a phosphorus budget for the South Texas hypersaline lagoon. Department of Environmental Engineering. Kingsville, TX: A&M University—Kingsville.
Dyke, P. P. G. (2002). Introduction to Laplace transforms and Fourier series. New York: Springer Verlag.
Dyson, B. (2005). Personal communication on LASAF operations.
Jenkins, G. A., & Greenway, M. (2005). The hydraulic efficiency of fringing versus banded wetland vegetation in constructed wetlands. Ecological Engineering, 25, 61–72. doi:10.1016/j.ecoleng.2005.03.001.
Kadlec, R. H. (1999). The inadequacy of first order treatment wetland models. Ecological Engineering, 15, 105–120. doi:10.1016/S0925-8574(99)00039-7.
Kadlec, R. H., & Wallace, S. D. (2007). Treatment wetlands (2nd ed.). Boca Raton, FL.: CRC.
Kreyszig, E. (2006). Advanced engineering mathematics. New York: Wiley.
Levenspiel, O. (1998). Chemical reaction engineering (3rd ed.). New York: Wiley.
Mankin, K. R., & Ikenberry, C. D. (2005). Batch reactor unvegetated wetland performance in treating dairy wastewater. Journal of the American Water Resources Association, 40(6), 1527–1535. doi:10.1111/j.1752-1688.2004.tb01603.x.
Mitch, W. J., & Gosseling, J. G. (2000). Wetlands (3rd ed.). New York: Wiley.
Niswinder, S. F. (1997). Treatment of dairy wastewater in a constructed wetland system:evapotranspiration, hydrology, hydraulics, treatment performance, nitrogen cycling processes. Corvallis: Oregon State University.
Persson, S. F., & Wittgren, H. (2003). How hydrologic and hydraulic conditions affect performance ponds. Ecological Engineering, (21), 259–269. doi:10.1016/j.ecoleng.2003.12.004.
Tilley, D., Badrinarayanan, H., Rosati, R., & Son, J. (2002). Constructed wetlands as recirculation filters in large-scale shrimp aquaculture. Aquacultural Engineering, 26, 81–109. doi:10.1016/S0144-8609(02)00010-9.
Uddameri, V., & Dyson, B. (2007). A decision-analytic approach for designing aquaculture treatment wetlands subject to intermittent loading under uncertainty. Water, Air, and Soil Pollution, 186, 297–309. doi:10.1007/s11270-007-9486-x.
USEPA (2000). Design manual: Constructed wetlands treatment of municipal wastewaters. Washington, D.C: United States Environmental Protection Agency.
Vadas, R. G., & Garcia, L. A. (1995). A methodology for water quantity and quality assessment for wetland development. Water Science and Technology, 31(8), 293–300. doi:10.1016/0273-1223(95)00381-V.
Walker, D. J. (1998). Modelling residence time in stormwater ponds. Ecological Engineering, 10, 247–262. doi:10.1016/S0925-8574(98)00016-0.
WEF (2001). Natural systems for wastewater treatment. Alexandria, VA: Water Environment Federation.
Werner, T. M., & Kedlec, R. H. (2000). Wetland residence time distribution Modeling. Ecological Engineering, 15, 77–90. doi:10.1016/S0925-8574(99)00036-1.
Wong, T. H. F., & Geiger, W. F. (1997). Adaptation of wastewater surface flow wetland formulae for application in constructed stormwater wetland. Ecological Engineering, 9, 187–202. doi:10.1016/S0925-8574(97)10011-8.
Wong, T. H. F., & Somes, N. L. G. (1995). A stochastic approach to designing wetlands for stormwater pollution control. Water Science and Technology, 32, 145–151. doi:10.1016/0273-1223(95)00549-3.
Wong, T. H. F., Fletcher, T. D., & Duncan, H. P. (2006). Modelling urban stormwater treatment - a unified approach. Ecological Engineering, 27, 58–70. doi:10.1016/j.ecoleng.2005.10.014.
Wormann, A., & Kronnas, V. (2005). Effect of pond shape and vegetation heterogeneity on flow and treatment performance of constructed wetlands. Journal of Hydrology (Amsterdam), 301, 123–138. doi:10.1016/j.jhydrol.2004.06.038.