Trong FWS vùng đất ngập nước, loại bỏ các BOD5 hòa tan là do sự phát triển của vi sinh vật tấn công cây rễ, thân và lá rụng đã rơi xuống nước. Bởi vì tảo thường không hiện diện trong phạm vi có thực vật bao phủ hoàn toàn, phản ứng chính cho các quá trình ở đây là yếm khí nguồn cung cấp oxy ở bề mặt nước chủ yếu cây trồng quang hợp vận chuyển của oxy từ lá đến vùng rễ.
Tiêu chuẩn cụ thể được trình bày dưới đây rất thích hợp cho tải trọng hữu cơ từ thấp đến trung bình. Các chất hữu cơ nên được phân ra một phần lớn của khu vực và không được áp dụng tại một điểm duy nhất. Độ sâu nước thiết kế nên có khoảng 600 mm (24 in) hoặc ít hơn để đảm bảo phân phối đầy đủ oxy và một phần nước thải tuần hoàn có thể được xem xét trong những tháng mùa hè để vượt qua tổn thất ET và duy trì tốc độ dòng chảy cần thiết và nồng độ oxy.
- Xác định điều kiện giới hạn kính thước của hệ thống.
Áp dụng công thức tải lượng bề mặt (ALR) đối với tình trạng lưu lượng trung bình hằng ngày (Q0): Ta có: 0 0 W . R Q C AL A
(nguồn: EPA. Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters, 2000)
Trong đó:
ALR: Tốc độ tải lượng bề mặt Q0: Lưu lượng dòng thải đầu vào C0: Nồng độ chất thải đầu vào AW: Diện tích bề mặt (ha)
- Loại bỏ BOD5 trong hệ thống FWS
Loại bỏ BOD5 trong một vùng đất ngập nước thường được mô tả bởi một mô hình động học bậc một như sau:
41 Trong đó: Ce: là BOD5 ra (mg/l) Co: là BOD5 vào (mg/l) KT: là hằng số phản ứng, d-1 t: thời gian lưu thủy lực, d
- Thời gian lưu thủy lực
Có thể được biểu diễn như:
t = LWd ÷ Q Trong đó:
L = chiều dài W = chiều rộng d = chiều sâu
Q = tốc độ dòng chảy trung bình = (dòng chảy hiện tại + chảy ra) ÷ 2
Phương trình này đại diện cho thời gian lưu thủy lực cho một hệ thống dòng chảy không giới hạn.
- Phương trình tiêu diệt Coliform phân một cách xấp xỉ trong FWS:
Trong đó
là nồng độ coliform phân của dòng nước thải đưa vào (cfu/100 ml)
là nồng độ coliform phân của dòng nước sau xử lý (cfu/100 ml) N là số lượng khu vực 2 trong hệ thống FWS
t là thời gian lưu nước
42
- Tỷ lệ giữa chiều dài và chiêu rộng:
Tỷ lệ chiều dài và chiêu rộng (AR) của hệ thống FWS được xác định bằng công thức
Trong đó
L là chiều dài trung bình của hệ thống W là chiều rộng trung bình của hệ thống
Trong các vùng đất ngập nước nhân tạo với dòng chảy mặt thường được thiết kế với tỷ lệ AR từ 1:1 đến 90:1. Thông thường, tỷ lệ AR tốt nhất là 1:1
- Độ xốp: hệ số độ xốp của đất ngập nước, phụ thuộc vào cấu tạo của lớp đất trong
bể. (thông thường có giá trị 0.6 - 0.8)
- Độ dốc thủy lực nước bề mặt. 3 2 * 1 2 1 h n v
S (nguồn: EPA. Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters, 2000)
Trong đó:
V: Vận tốc trung bình của dòng chảy (m/s) n : Hệ số nhám Manning (s/m1/3)
H : Độ sâu trung bình của dòng chảy (m)
S : Độ dốc thủy lực hoặc độ nghiêng của nước bề mặt
- Hiệu suất loại bỏ BOD5:
Lưu lượng nước thải sau xử lý: Qe = Q0 + P -I –ET (nguồn: EPA. Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters, 2000)
43 P: Lượng mưa trung bình (mm/tháng)
I: Tốc độ thẩm thấu vào nước ngầm (m3/ngày) ET: Tốc độ bay hơi (mm/tháng)
Bảng 4.2. Dự đoán thực nghiệm so với thực tế giá trị Ce/Co cho xây dựng vùng đất ngập nước (Giá trị thực tế từ Listowel, Ontario)
Cùng khoảng cách lòng ao, m
Mùa hè Mùa đông
Dự đoán Thực tế Dự đoán Thực tế 0 0.52 0.52 0.52 0.52 67 0.38 0.36 0.40 0.40 134 0.27 0.41 0.31 0.20 200 0.20 0.30 0.24 0.19 267 0.14 0.27 0.18 0.17 334 (dòng thải cuối) 0.10 0.17 0.14 0.17
Các tỷ lệ Ce/Co có thể dao động 0,18-0,098 ở phần cuối của một kênh đất ngập nước 335 m (1.100 ft). Đối với đường kính thân cây 12 mm (0,5 in) và số lượng thảm thực vật trong 5 %, người ta ước tính rằng diện tích bề mặt cụ thể là 15,7 m2/m3 (4,8 sq ft/cu ft). Đây là một tham số mà không thể đo trực tiếp trong môi trường đất ngập nước thực tế. Nó đại diện cho diện tích bề mặt từ tất cả các lứa thực vật trong cột nước bao gồm thân, lá và rễ của cây sậy.
Độ nhạy với nhiệt độ đã được thử nghiệm bằng cách thay đổi trong phạm vi 5-25oC (41-77°F) cho tỷ lệ Ce/Co dự đoán tại Listowel: Mức độ xử lý ở 5oC (41oF) bị giảm đáng kể so với ở 25°C (77°F). Điều này cho thấy rằng phương trình là nhạy cảm với nhiệt độ và do đó nhiệt độ phải được dự đoán chính xác để sử dụng trong phương trình. Việc thiết kế phải lưu ý, trong mùa đông, độ sâu của vùng đất ngập nước nói chung phải được tăng lên để cho phép độ sâu đóng băng. Sự gia tăng trong thời gian lưu giữ trong mùa đông từ độ sâu lớn hơn có tác dụng bù vào tỷ lệ Ce/Co.
44