بررسي توزيع جريان بر زمان ماند و رفتار هيدروليكي تالاب مصنوعي زيرسطحي افقي (مطالعه موردي: اصفهان)

Investigation of Flow Distribution on Retention Time and Hydraulic Behavior of a Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetland (Case Study: Isfahan)

انتخاب نوع طراحي سيستم تالاب مصنوعي، علاوه‌بر توجه به توصيف جنبشي واكنش‌هاي بيولوژيك تصفيه، به آگاهي از الگوي جريان نيز وابسته است. در اين پژوهش، به‌منظور مشخص نمودن رفتار هيدروليكي داخلي سيستم، اثر نحوه توزيع جريان بر سيستم تالاب مصنوعي زيرسطحي افقي به ابعاد 4×26 متر و با شيب 1 درصد پرداخته شده است و به‌عنوان پارامتر متغير براي نمايش توزيع جريان، از آرايش‌‌هاي ورودي جريان استفاده شده است. اين آرايش‌ها شامل: 1 - حالت ورودي وسط، 2 - ورودي گوشه و 3 - ورودي يكنواخت بود. در تمامي حالات، خروجي ثابت بوده است. به‌منظور تعيين اثرات هيدروليك توزيع جريان در سيستم تالاب مصنوعي از ردياب اورانين براي ترسيم منحني زمان ماند هيدروليكي در هر آرايش استفاده شده است. نتايج نشان داد كه زمان ماند ميانگين هر آرايش به‌ترتيب 4/53، 3/24 و 4/65 روز بوده است. ترسيم منحني توزيع زمان ماند هيدورليكي علاوه‌بر تعيين روند پخشيدگي جريان در طول سيستم، امكان تفسير پارامترهاي هيدروليكي شامل حجم مؤثر و راندمان هيدروليكي را فراهم نموده است. بدين‌ترتيب كه در آرايش‌هاي 1 و3، حجم مؤثر 87/5 درصد بوده است؛ در‌حالي‌كه اين مقدار در آرايش 2، به‌دليل وجود مسيرهاي ميان‌بر متعدد، 62/1 درصد بود. در نهايت، آرايش ورودي يكنواخت به‌جهت بهبود عملكرد تصفيه پساب سيستم تالاب مصنوعي و استفاده از كل فضاي محيط براي فرآيند تصفيه به‌عنوان بهترين آرايش جريان شناخته شد و پس از آن آرايش ورودي وسط داراي عملكرد مناسبي است.

In addition to kinematic description of biological reaction, flow pattern plays an important role in designing constructed wetlands. This study investigates the effects of flow distribution on constructed subsurface horizontal flow wetland with a length of 26 m, width of 4 m and 1% bed slope in order to understand internal hydraulic functioning patterns. Inlet configuration is selected as a variable parameter. Three different cases of inlet and outlet configurations were 1) midpoint, 2) corner, and 3) uniform. Outlet has been fixed in all configurations. Uranine tracer was used to determine the influences of flow distribution by drawing hydraulic retention time curve in different cases. Results showed that mean residence times for each configuration were equal to 4.53, 3.24 and 4.65 days, respectively.  Retention time distribution curve provided conditions, not only for showing dispersion patterns throughout system but also for interpreting hydraulic parameters like hydraulic efficiency and effective volume. According to the retention time curve, effective volume was 87.5% in configurations 1 and 3, and 62.1% in configuration 2 following numerous shortcircuiting ratios. Finally, the best configuration of inletoutlet layout to improve the performance of effluent treatment and use the geometry effectively was found to be the uniformmidpoint based on physical experiments followed by midpoint–midpoint as the second best.