Author(s): Bandeiras, Rodrigo Mendonça
Date: 2009
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.6/3848
Origin: uBibliorum
Project/scholarship: info:eu-repo/grantAgreement/FCT/5876-PPCDTI/PTDC%2FAMB%2F73081%2F2006/PT;
Subject(s): Leito de escoamento; Leito de escoamento subsuperficial; Leito de escoamento horizontal; Leito de escoamento - Hidrodinâmica; Leito de escoamento - Carga orgânica; Leito de escoamento - Hidrodinâmica - Vegetação
A avaliação das condições de escoamento em leitos de escoamento subsuperficial e horizontal (LESH) é essencial para a detecção de mecanismos que podem provocar quebra de rendimento na remoção de poluentes (e.g. zonas pouco irrigadas, zonas de volume morto, curto-circuito hidráulico, recirculações internas e dispersão). Realizaram-se duas séries de ensaios de traçagem em dois LESH laboratoriais, um sem vegetação e o outro plantado com Phragmites australis, cerca de um ano após o seu arranque, para cargas orgânicas de 10,6 g CQO m-2 d-1 e cargas de azoto de 1,1 g N-NH4 m-2 d-1 e uma carga hidráulica de 0,035 m3 m-2 d-1. Utilizou-se o tipo de impulso discreto, tendo a resposta sido detectada em 3 pontos de amostragem localizados a 0,33 m, 1 m e 1,9 m relativamente ao local da injecção de traçador. Os resultados permitiram concluir que, independentemente da presença de vegetação, a dispersão foi forte em todos os troços dos leitos, com maior intensidade nos primeiros 33 cm do leito sem vegetação, onde se registaram condições de mistura e a presença de maior percentagem de volume morto. O atraso detectado na saída de traçador em todos os ensaios, terá estado relacionado com a presença de maiores extensões de zonas pouco irrigadas, embora tenham também ocorrido zonas de volume morto, com maior predominância no troço inicial do leito sem vegetação. A presença de vegetação parece ter tido um efeito benéfico no controlo das condições hidrodinâmicas, em particular em zonas sujeitas a maior perturbação hidrodinâmica como são as que estão próximas do ponto de alimentação. A solução analítica do modelo de advecção-dispersão-reacção utilizada, representa satisfatoriamente as curvas de distribuição de tempos de residência obtidas, com melhores resultados nos ensaios com vegetação, e permitiu verificar que a presença de vegetação atenua a variação da dispersão ao longo do leito. O rendimento da remoção, quer de CQO, quer de N-NH4, diminuiu com o aumento, quer de Vm, quer de Nd, independentemente do tipo de leito, tendo, no entanto, a queda sido mais acentuada no leito sem vegetação. Assim, a utilização de vegetação em LESH, além de contribuir para a diminuição, quer da dispersão longitudinal, quer de volume morto, retarda a colmatação do leito, permitindo manter um rendimento de remoção elevado, quer de matéria orgânica, quer de azoto.
The evaluation of flow conditions in horizontal subsurface flow beds (LESH) is essential for detecting mechanisms that can cause decrease in the removal of pollutants (e.g. low active areas, dead volume areas, hydraulic short-circuiting hydraulic, internal recirculation and dispersion). Two series of tracer tests were carried out in two LESH, one without vegetation, the other planted with Phragmites australis, approximatly a year after its star-up, for the organic load of 10.6 g COD m-2 d-1 and the nitrogen load of 1.1 g NH4-N m-2 d-1 and for a hydraulic load of 0.035 m3 m-2 d-1. A slag impulse was used and the response was detected in 3 sampling points located at 0.33 m, 1 m and 1.9 m from the point of injection. The results showed that, regardless of the presence of vegetation, longitudinal dispersion was strong in all sections of the beds, with greater intensity in the first 33 cm of the bed without vegetation, where there were observed mixing conditions and the presence of higher percentage of dead volume. The delayed of tracer exit observed in all the experiments it seems to have been related to the presence of larger areas of low active areas, but dead volume was already presented with higher prevalence in the initial section of the bed without vegetation. The presence of vegetation appears to have had a beneficial effect in the control of hydrodynamic conditions, particularly in areas subject to more hydrodynamic disturbance as the ones close to the feeding point. The analytical solution of the model advection-dispersion-reaction better represents the residential time distribution curves, with better results in the experiments with vegetation, and allowed to observe that the presence of vegetation reduces the variation of dispersion along the bed. The efficiency of removal both for COD and NH4-N decreased with the increase of either Vm and Nd, regardless of the type of bed. However, that decrease was higher in the bed without vegetation. Therefore, the use of vegetation in LESH besides contributing to the decrease of both longitudinal dispersion and dead volumes, delays the clogging of the bed, helping to maintain a high removal efficiency of both organic matter and nitrogen.
