Construc ia sistemelor Wetland - Constructed Wetlands · - Excre ia de antibiotice din rdcini...

Katholieke Hogeschool Kempen – Geel, BelgiumDepartement Agro- and Biotechnology

Proiectul TISA

Construc�ia sistemelor Wetland

Rob Van DeunMia Van Dyck

Rob Van Deun Mia Van Dyck "Tisza-Tisa" -KHKempen, Geel- 2

Introducere

Tipuri de construc�ie wetland:� Suprafa�� de debit Zonele umede (FWS)� Iazuri de stabilizare;� Sisteme de filtrare macrofite plutitoare� Zonele umede subterane de debit (SSF)

� Zone orizontale� Zone verticale .


� Tratamentul zonelor Umede(WETLAND):� materie organic�, TSS, N, P, agen�i patogeni

� Mecanisme de înl�turare:� Biologici:

� degradarea microbiologic�� absor�ia plantelor

� Fizico-chimic�:� absorb�ia� sedimentarea� precipita�iile

Mecanisme de înl�turare


Mecanisme de înl�turare:� Materie organic�� Suspensie solid�� Nitrogen� Fosfor� Agen�i patogeni

Mecanicme de înl�turare


� MATERIE ORGANIC� – Zah�r,proteine,lipide;– De�euri de toalet�,decur�tenie,resturi

alimentare,…

Materie organic�

biomas� + produ�i de degradare(n�mol)

microorganisme

aerobi (cu oxigen) anaerobi (f�r� oxigen)



� Suspensii solide– Precipita�iile– Filtrare



� NITROGEN (N)– Nitrogen organic:proteine ,amino acizi,uree…;– Amoniac (NH3, NH4

+);– Nitra�i (NO3-), nitri�i (NO2

-);– Nitrogen gaz(N2).



Înl�turarea nitrogenului

proteine

amoniac-N

nitrat-N

N2 gaz

nitrificare autotrofic – aerob

denitrificare heterotrofic – anaerob

• Absorb�ia plantelor

• Voatilizarea amoniacului

• Înmagazinarea �i sedimentarea



� Fosforul (P)– Fosfor organic:de�euri alimentare,animale ,de toalet�

…– Orthofosfat (PO4-P): îngr��mânt– Polifosfat: detergen�i



Înl�turarea fosforului

� Fosfor complex, precipita�ii,: fier, alumniu, calciu � Probleme: dizolvrea, (anaerob), saturarea, înfundarea

Absorb�ia plantelor

� Procesele fizico-chimice � Absorbtia fosforului: lut – complex hum�



� Agen�i patogeni

- Sedimentare/Filtrare- Moartea natural�- Excre�ia de antibiotice din r�d�cini macrofite



Helophite:Plante de ap� perene,plante aqvatice înr�d�cinate în partea de josHidrofite: plante de ap� cu r�d�cini sub suprafa�a apei, plante plutitoare.

Specii de plante


Rolul plantelor:� de transfer pentru a oferi un mediu aerobic / oxidat, scurgeri de oxigen din r�d�cini (limitate));� asimilare nutrien�i (N �i P) (limitat); � men�ine c�ile hidraulice în substrat;� lizier� de plante ofer� substrat pentru microorganisme� serve�te ca izola�ie termic�;� estetic�.

Specii de plante


Avantajul hidrofitelor� p�streaz� apele uzate anaerobe� transferul de gaze între ap� �i atmosfer� este restric�ionat� penetrarea apei de c�tre razele solare este redus�

Specii de plante


� O mare varietate de plante poate fii folosit�. � selec�ia plantelor:

� plante native;� vegeta�ie activ� colonizat�;� biomas�;� uneori combina�ie de specii.

Specii de plante


Phragmites australis

Typha latifolia

Iris pseudacorus

Specii de plante


Juncus effususGlyceria maxima

Specii de plante


Carex spp. Scirpus spp.

Lemna spp.

Specii de plante


Tratament primar:� Tancurile septice: mic�oreaz� totalul organic, separ� solidele de lichide

Tratament secundar:� Costruc�ia zonelor umede: converte�te materialele dizolvate sau suspendate într-o form� util� separat de ap�

Tratareaamentul apelor uzate


Construc�ia Wetlandului: Tancul septic� Primirea apele uzate;� Elimin� formele solide de cele lichide: apele uzate intr� în rezervor, debitul este redus �i rezolv� a�ezarea solide grele , formând n�mol, gr�simi �i alte. Solidele u�oare se ridic� la suprafa��, formând o spum�;

� Ofer� un tratament anaerob biologic;

� Înmagazineaz� spuma �i n�molul: Acestea sunt digerate dealungul timpului.


Important:� Condi�ii anaerobe;� Capacitate – Timpul de reten�ie;Volumul efectiv: volumul efectiv este volumul de lichid în spa�iul clar între spum� �i straturile de n�mol;.;Timpul; de reten�ie(zile) = volum efectiv (m3) / Debit (m3 pe zi)Fosa septica trebuie s� furnizeze un corp relativ calm de ap� în cazul în care apa uzata este re�inut� suficient de lung pentru a permite solidelor separarea atât decantarea cât �i �i de flota�ieDe intrare: previne perturbare a stratului de gunoi plutitoar si reduce

turbulentele perturbatoare cauzate de fluxurile de intrare;De ie�ire: proiectat� s� re�in� stratul de gunoi în rezervor

Construc�ia de wetland: Tancul septic


Construc�ia wetlandului : Tancul septic



Capacitatea tancului septic:(Servind ca pretratare pentru zone umede construite)Ap� neagr� +ap� gri,� Timpul de reten�ie: (min.) 4 zile.

� 150 litri x 4 zile = (min.) 600 litri pe persoan�-sau(p.e.)


Ap� liber� la suprafa�â

Iaz de stabilizareScurgere la suprafa��

orizontal� Scurgere la vertical�

Sistem de microfite plutitoare

Construc�ia wetlandului


Apele de suprafa�� libere


Apele uzate curg de-a lungul suprafe�ei care permit sedimentarea solidelor care vin în contact cu popula�iile de bacterii de pe suprafa�a mediului �i tulpinile

plantelor


Exemplu: Iazul de stabilizare

Construc�ia Wetlandului

Acest sistem folose�te specii naturale plutitoare, cum ar fi linti�� (Lemna, Wolffia,), feriga, (Azolla sp.) etc. Avantajul acestui sistem este c�, contactul între r�d�cini �i a apele uzate este total pe o suprafa�� mare, �i realizeaz� condi�ii anaerobe (denitrificare)


Exemplu: Iazul de stabilizare

Construc�ia Wetlandului


Apele libere de suprafa�� ale wetlandului:Tratament secundar� 10 – 20 m² per p.e.;� Adâncimea apei: 10 – 50 cm;� Timpul de rezisten�� hidraulic: min. 10 zile;

Tratament ter�ial(bazin de stabilizare)� 10 – 20 m² per p.e.;� Acoperita cu frunze plutitoare macrofite acvatice;;� Denitrificare.



Curgerea orizontal� subsuprafa�� (HSSF) Construc�ia wetlandului

HSSF este umplut cu mediul prin care apelor uzate trebuie sa curga. Acest lucru poate fi orice, de la sol la argil� expandat� agregate. În zona de admisie exist� un mediu mai mare care asigur� o

trecere mai mare a lichidului ce este distribuit în mediu


Curgerea pe orizontal� subteran� :� 5 – 10 m² per p.e.;� Lungimea min. 6 m, max. 15 m;� partea de jos înclinat�(1%)� Adâncimea de admisie: 0,6 m; adâncimea de ie�irel: max. 0,8 m; adâncime minim�0,3 m;� Pietri� fin(2mm-6,3mm).



Curgerea pe orizontal� subteran�


33



34




Curgerea vertical� subsuprafa��Construc�ia wetlandului

Apelor uzate le este aplicat� pomparea de 2 sau 4 ori pe zi pe suprafa�a de mediu.Apa uzat� se infiltreaza încet în jos prin intermedediul mediului prin filtrare, vine în contact cu popula�iile microbiene dense de pe suprafa�a de mediu �i r�d�cini. Tratamentul este în principal aerobic �i const� în o serie de cicluri de pompare �i cu drenaj pe faze.


Curgerea vertical� subsuprafa��



Curgerea pe verticala:� 3 – 5 m² per p.e.;� Coloana: min. 0,6 m; adâncimea total�1 m – 1,2 m;� Sarcina hidraulic�: min. 25l/m².d – max. 60l/m².d, dac� este necesar:recirculare;� Nisip: d10 0.25 - 1.2 mm, d60 1 - 4 mm, coeficient de uniformitate(U = d60/d10) < 3;� Con�inut de argil�: < 10%, altfel se blocheaz�;� Pentru a promova eliminarea fosforului: + 10 de fier gresie kg pe m3 in stratul superior ( 40 cm), poate provoca înfundarea!;cm),



Curgerea pe verticalaConstruc�ia wetlandului


Sistemul de filtrare cu macrofitele plutitoare


Acest sistem foloseste macrofite de tip emergente

care sunt în mod natural înr�d�cinate în sol, dar

care sunt transformate în plutitoare artificial. Acest

sistem combin� avantajele sistemelor plutitoare �i macrofitelor emergente


Sistemul de filtrare cu macrofitele plutitoare



� Îmbun�t��irea reducerii N�;Hibrid (combinat) sisteme (AQUAFIN)�fosa septica: ammonification (anaerob)�Debit vertical CW: nitrificare (aerobe)�Debit orizontal CW sau o stabilizare iaz: denitrificare (anaerob)

� Îndepartarea eficient� a apei de suprafa��: destul de pu�in� Cele mai bune performante curgere subteran� : în special pe curgerea pe vertical�� În general performante bune pentru eliminarea materiei organice� Îndep�rtarea Fosforul: ad�ugarea de fier-înfundarea, satura�ie� Eliminarea azotului total: sistemul nu a dat rezultate suficiente

Performan�e


Sisteme HibrideProiectul- Tokai

Proiectul - TOKAISistem hibrid:1. Pretratament cu tancul septic 2. Flux subteran vertical3. Fluxuri orizontale4. Iazuri de stabilizare5. Terenuri de scurgere cu plante �i

copaci1 2 3 4 5

vertical

orizontal

lac

Câmp de scurgere

Design:Rob Van DeunMia Van DyckErn� Dittrich


Proiectul- TOKAI


Proiectul-TOKAI


Proiectul TOKAI


Proiectul-TOKAI


Proiectul-TOKAIDe ce un sistem hibrid?Optimizeaz� reducerea nutrien�ilor(N,P)în special, nitrogenul

Nitrificare vertical�

Denitrificare orizontal�

iaz:denitrificare


Proiect hibridProiectul Pagubice


Proiect hibrid

Tampoane riverane

Rob Van Deun

Katholieke Hogeschool Kempen – Geel, BelgiumDepartement Agro- and Biotechnology

Proiectul Tisa


Tampoane riverane


Defini�ii

� Riveran - legat de o zon� adiacent� la un corp de ap� (râu, iaz, lac)

� Tampon riveran- vegeta�ie situat� în interiorul zonei riverane, care ajut� la filtrarea poluan�ilor, stabilizarea form�rii mormanelor �i încetinirea apei pluviale care intr� în corpul de ap�


Tipuri de tamponIarba- Cel mai mic poten�ial de

filtrare- - Ofer� habitat pentru

p�s�ri �i mamifere mici p��uni

Arbu�ti- - Mai mare capacitate de

filtrare �i control al inunda�iilor

- - Ofer� habitat pentru p�s�rile cânt�toare, mamifere mici, �i pe�te


Tipuri de tampon

Copaci- Capacitate mare de

filtrare- Cre�terea poten�ialului

de control al inunda�iilor

- - Ofer� habitat pentru mamifere mari, p�s�ri de prad�, �i pe�te


Tipuri de tamponAmestecate- Ofer� cel mai mare beneficiu de calitate a apei �i cel mai

înalt poten�ial pentru diversitate de plante �i animale s�lbatice


Diferite tipuri de tampon riveran

� Diferite tipuri de tampon de control, poluan�i de diferite tipuri

� Punerea în aplicare a tamponelor riverane ar trebui s� fie concepute în mod specific pentru fiecare site bazat pe rezultatele dorite


Beneficii ale calit��ii apei

Reduc�tori de nutrien�i• Plantele absorb nutrie�i prin frunze, tulpini, �i dezvoltarea

r�d�cinilor• Bacteriile �i ciupercile ce se g�sesc în soluri transform�

azotul în mineralele utilizate de c�tre organismele acvatice

• Potential de 50% -80% reducereReducerea pesticidelor

• O posibil� reducere cu peste 50%

Reducerea agen�ilor patogeni• O reducere aproximativ� de 60%


Beneficiile calit��ii apei

Controlul temperaturii– Intensitatea luminii solare reduse are

randamente la temperaturi mai mici de ap� în timpul verii

– Maxim temperaturile de var� poat cre�te 6 – 15 C în urma elimin�rii unui baldachin înfrunzit

– Schimb�rile de temperatur� de 2-6 C, de obicei, modifica caracteristicile cheie din istorie via�ii a multor specii

– Tampoanele au randament redus când temperatura scade în timpul iernii


Beneficiile calit��i apeiControlul eroziunilor

– Frunzele, tulpinile, �i ramuririle intercepteaz� precipita�iile �i disip� energia din pic�turile de ploaie

– Sistemele de r�d�cini fizic leg� sau restrâng particule de sol, care stabilizeaz� marginile fluviu

– Rezidurile organice, rugozitatea suprafe�ei �i cre�terea lent� a vitezei apei

– R�d�cini �i rezidurile cresc infiltrarea prin men�inerea porozit��ii solului �i permeabilit��ii

– Plantele diminueaz� umiditatea prin transpira�ie , permi�ând absorb�ia apei.


Beneficii ale calit��ii apeiReducerea sedimentului

– Vegeta�ie de tampon purific� prin captarea apelor subterane sedimentele

– Particulele de sol în ap� pot reduce penetrarea luminii solare �i limita reproducerea de viata a plantelor acvatice

– Sedimentarea excesiv� poate umple canalele, modifica fluxul de curent, �i provoac� pagube materiale din cauza inunda�iilor


R�d�cinile vegeta�iei absorb nutrien�ii de suprafa��

Cum pot aceste tampoane proteja calitatea apei?

SURSA DE POLUARE

Tampoanele riverane= filtru + burete

Vegeta�ia filtreaz� poluan�ii la scurgerea pe suprafa�a

Vegeta�ia filtreaz� poluan�ii la scurgerea pe suprafa�a

Slul permeabilAbsoarbe la suprafa��

STREAM

BEDROCK

RIPARIAN BUFFER CROPS

GrassWEATHERED FRACTURE LAYER

Tampoanele riverane ,filtru de nutrien�i (fosfor în primul rând) �i sedimentele de la scurgerile de suprafa��

STREAM

BEDROCK


GrassWEATHERED FRACTURE LAYER

Ratele înalte de îndep�rtare de azot sunt atribuite denitrific�rii �i apar în cazul în care fluxul de c�i sunt superficiale �i solurile sunt foarte organice.

STREAM

PIEZOMETRIC SURFACE

AQUICLUDE


Grass

NO3

NH3

NO3

Zon� de r�d�cini �i sol organic

N2N2

Denitrificare

Org NPlante de absorb�ie

�i filtrul lor de nutrien�i(în primul rând de azot) din fluxul subteran

Source: David Welsch. 1991. Riparian forest buffers. Function and Design. USDA Forest Service, NA-PR-07-91, Radnor, PA

www.na.fs.fed.us/spfo/pubs/n_resource/buffer/cover.htm

Zone 1 Zone 2 Zone 3


Beneficii economice

Valorile crescute ale propriet��ilor- Casele sunt cu 20% mai vandabile- În unele zone, pre�urile de acas� cre�tere de 17%

din cauza copacilor �i tampoane riverane- Mai mare valoare estetic�- Oportunit��i de venit • recolta din lemn• Fructe, nuci, plante ornamentale• Locuri pentru vân�toare �i / sau de pescuit


Beneficii economice

Oportunit��i sporite de agrement:Vân�toare, pescuit, plimbare cu barca, drume�ii, vizionare

faunei s�lbatice, �i fotografie, toate acestea îmbun�t��esc managementul apelor riviere


Beneficii economiceControlul rev�rs�rilor

Actiunea Tampoanelor asupra acviferelor de mic� adâncime, la fluxurile de înalt� �i de scurgere la debite mici- acest moderaz� fluxurile de înalt� curgere în timpul inunda�iilor �i îmbun�t��e�te sau prelunge�te fluxurile de ap�

- Capacitate de stocare mai mare rezultat� în protec�ia împotriva inunda�iilor mai mare �i permite fluxuri de a men�ine umiditate în timpul lunilor de var� uscate

- Reduce costurile de tratare apei potabile- Cre�terea supliment�rii alimentarii cu ap� disponibil�

Construc ia sistemelor Wetland - Constructed Wetlands · - Excre ia de antibiotice din rdcini...

Documents

Transcript of Construc ia sistemelor Wetland - Constructed Wetlands · - Excre ia de antibiotice din rdcini...